Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
I
Índice
Página
Abreviaturas y Acrónimos ………………………………………………………. VII
Consideraciones generales………………….………………………………….. 1
CAPÍTULO I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de
fosfonato……………………………………………………………………………... 23
1.1. Introducción………………………..……………………………………….. 25
1.2. Planteamiento general y objetivos ………………………………………. 50
1.3. Resultados y discusión……………………………………………………. 52
1.3.1. Preparación de heterociclos nitrogenados fluorados derivados
de fosfonato, utilizando 2-azadienos fluorados y fosforados…………… 52
1.3.1.1. Formación de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados
de fosfonato a partir de fosfazenos (ruta a) ………………………... 54
1.3.1.2. Formación de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados
de fosfonato a partir de amidinas (ruta b) ………………………….. 64
1.3.1.3. Reactividad de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados
de fosfonato………………………………............…………………… 70
1.3.2. Síntesis y reactividad de 1-azadienos fluorados derivados de
fosfonato……………………………………………………………………… 72
1.3.2.1. Preparación de 1-azadienos fluorados derivados de
fosfonato. ………………………………………………………………. 78
1.3.2.2. Estudio de la reactividad de 1-azadienos fluorados
derivados de fosfonato………………………………………………... 80
CAPÍTULO II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I …… 89
2.1 Introducción………………………………………………………………… 91
Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
II
Página
2.2. Planteamiento general y objetivos ………………………………………. 120
2.3. Derivados de 1,5-naftiridinas……………………………………………. 125
2.3.1. Síntesis de derivados de 1,5-naftiridinas………………………… 131
2.3.1.1. Reacción de Povarov de aldiminas derivadas de 3-
aminopiridina con olefinas sencillas………………………………… 131
2.3.1.2. Estudio computacional de la reacción…………………… 148
2.3.1.3. Reacción de 2-(3-piridilimino)acetato de etilo con olefinas
sencillas………………………………………………………………… 161
2.3.1.4. Estudio de la reacción de Povarov de aldiminas
derivadas de 3-aminopiridina con olefinas tensionadas…………. 169
2.3.1.5. Aromatización y oxidación de los derivados de 1,2,3,4-
tetrahidro-1,5-naftiridinas……………………………………………... 189
2.3.2. Determinación de la actividad biológica de los derivados de 1,5-
naftiridinas como inhibidores de Topoisomerasa I……………………… 202
2.3.2.1. Actividad inhibitoria de derivados de 1,5-naftiridina…..… 207
2.3.2.2. Ensayos de citotoxicidad……….………...………………... 215
2.3.2.3. Docking de derivados de 1,5-Naftiridinas……………….... 223
2.4. Quinolinas fosforadas……………………..………………………………. 234
2.4.1. Síntesis de derivados de 1,2,3,4-tetrahidroquinolina con
sustituyentes fosforados…………………………………………..……….. 242
2.4.1.1. Reacción de Povarov de iminas con sustituyentes
fosforados con olefinas sencillas…………………………………… 245
Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
III
Página
2.4.1.2. Estudio de la reacción de Povarov de iminas con
sustituyentes fosforados con olefinas tensionadas……………….. 269
2.4.1.3. Oxidación de los derivados de 1,2,3,4-
tetrahidroquinolinas fosforiladas……………………………………... 277
2.4.2. Determinación de la actividad biológica de los derivados de
quinolinas fosforadas como inhibidores de Topoisomerasa I…………. 287
2.4.2.1. Actividad inhibitoria de derivados de quinolinas
fosforadas…………………………..…………………………….......... 288
2.4.2.2. Ensayos de citotoxicidad…………………………..………... 293
Conclusiones………………………………………………………………………. 297
CAPÍTULO III. Parte experimental………………………………………………... 303
3.1. Técnicas experimentales generales……………………………………... 305
3.1.1. Técnicas analíticas…………………………………………………... 305
3.1.2. Disolventes y reactivos……………………………………………… 307
3.1.3. Varios………………………………………………………………….. 308
3.2. Experimental Capítulo I. ………………………………………………….. 309
3.2.1. Preparación de heterociclos nitrogenados fluorados derivados
de fosfonatos, utilizando 2-azadienos fluorados y fosforados………… 317
3.2.2. Síntesis y reactividad de 1-azadienos fluorados derivados de
fosfonato……………………………………………………………………… 332
3.3. Experimental Capítulo II……….………………………………………….. 332
3.3.1. Síntesis de derivados de 1,5-naftiridinas…………………………. 332
3.3.1.1. Reacción de Povarov de aldiminas derivadas de 3-
aminopiridina con olefinas sencillas……………………………. 332
Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
IV
Página
3.3.1.2. Reacción de 2-(3-piridilimino)acetato de etilo con
alquenos ……………………………………………………………. 351
3.3.1.3. Estudio de la reacción de Povarov de aldiminas
derivadas de 3-aminopiridina con olefinas tensionadas……… 355
3.3.1.4. Aromatización y oxidación de los derivados de
1,2,3,4-tetrahidro-1,5-naftiridinas………………………………… 374
3.3.2. Síntesis de derivados de 1,2,3,4-tetrahidroquinolina con
sustituyentes fosforados…………………………………….……………… 393
3.3.2.1. Reacción de Povarov de iminas con sustituyentes
fosforados con olefinas sencillas………………………………… 393
3.3.2.2. Estudio de la reacción de Povarov de iminas con
sustituyentes fosforados con olefinas tensionadas…………… 436
3.3.2.3. Oxidación de los derivados de 1,2,3,4-
tetrahidroquinolinas fosforiladas…………………………………. 444
3.4. Determinación de la actividad biológica de los derivados de 1,5
naftiridinas y quinolinas fosforadas como inhibidores de Topoisomerasa I 453
3.4.1. Actividad inhibitoria de derivados de 1,5-naftiridina y quinolinas
fosforadas………………………………………………………………….… 453
3.4.2. Cultivo celular………………………………..……………………….. 454
3.4.3. Ensayo de citotoxicidad…………………………………………….. 456
3.4.4. Resultados………………………………………………………….… 458
3.4.4.1. Resultados biológicos para los derivados de 1,5-
naftiridinas……………………………………………………..…… 458
3.4.4.2. Resultados biológicos para los derivados de
quinolinas fosforadas……………………………………………… 476
Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
V
Página
Índice de tablas…………………………………………………………………… 485
Índice de compuestos…………………………………………………………. 297
Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
VII
Abreviaturas y Acrónimos.
A → Adenina.
ác. → Ácido.
AcOEt → Acetato de etilo.
AcO → Acetato.
AcOH → Ácido acético.
A.L. → Ácido de Lewis.
Aq. → Acuoso.
Ar → Arilo.
ARG → Arginina.
ARN → Ácido ribonucleico.
ASP → Aspartato.
ASN → Asparragina.
ATCC → American Type Culture Collection.
Bn → Bencilo.
BQ → Benzoquinona.
C → Citosina.
CAN → Nitrato amónico de cerio.
Carom → Carbono aromático.
Cbz → Benciloxicarbonil.
CD → Antígeno de diferenciación.
Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
VIII
CDK → Quinasa dependiente de ciclina.
CI → Ionización química.
Conv. → Conversión.
d → Doblete.
DAST → Trifluoruro de dietilaminosulfuro.
DBFOX-Ph → 4,6-Dibenzofurandiil-2,2´-bis(4-feniloxazolina).
dd → Doble doblete.
ddd → Doble doble doblete.
DDQ → 2,3-Dicloro-5,6-diciano-1,4-benzoquinona.
DEAD → Azodicarboxilato de dietilo.
DIAD → Azodicarboxilato de diisopropilo.
DME → Dimetil éter.
DMSO → Dimetil sulfóxido.
DNAsas → Desoxirribonucleasas.
dq → Doble cuadruplete.
dt → Doble triplete.
E → Enzima.
Ed. → Editores.
EDTA → Ácido etilendiaminotetraacético.
ES → Complejo enzima – sustrato.
Et → Etilo.
eq. → Equivalentes.
FDA → Agencia de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug
Administration).
Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
IX
FID → Detector de ionización de llama.
g. → Gramos.
G → Guanina.
G0 → Fase de descanso.
G1 → Interfase.
G2 → Segunda fase de descanso.
GLU → Glucosa.
h → Horas.
Harom → Protón aromático.
HMBC → Correlación heteronuclear a larga distancia (Heteronuclear
Multiple Bond Correlation).
HMDS → Hexametildisilazano potásico.
HMQC → Heteronuclear multiple quantum correlation.
HRMS → Espectrometría de masas de alta resolución (High Resolution
Mass Spectrometry).
Hz → Hercios.
IC50 → Concentración del inhibidor necesaria para reducir in vitro el
crecimiento celular en un 50%.
IE → Impacto electrónico.
IR → Espectro de infrarrojo.
J → Constante de acoplamiento.
KAT → Quinunerina aminotransferasa.
Kcal → Kilocaloria.
l → Litros.
Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
X
L → Isoforma lineal del ADN.
LC → Cromatografía de líquidos.
LDA → Diisopropil amiduro de litio.
LP → Perclorato de litio.
LYS → Lisina.
m → Multiplete.
M → Molar.
M+ → Ión molecular.
mbar → Milibar.
Me → Metilo.
mGlu → Receptores glutámicos metabotrópicos.
MHz → Megahercios.
min. → Minutos.
ml → Mililitros.
mM → Milimolar.
mmol → Milimol.
MTT → 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difeniltetrazolio.
MS → Espectro de masas.
m/z → Relación masa/carga.
Nb → Nucleobase.
NFSI → N-Fluorobencenosulfonamida.
nm → Nanómetros.
nM → Nanomolar.
NOESY → Nuclear Overhauser effect spectroscopy.
Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
XI
OC → Isoforma abierta del ADN.
ORTEP → Oak ridge thermal ellipsoid plot.
Ox. → Oxidación.
P → Producto de la reacción enzimática.
pBR → Plásmido, Bolívar y Rodriguez.
PBS → Phosphate buffered saline.
PDB → Banco de datos de proteínas (Protein Data Bank).
PET → Tomografía por emisión de positrones.
Pf. → Punto de fusión.
Ph → Fenilo.
pH → Indicador de acidez de una sustancia (Pondus Hidrogenium).
PHE → Fenilalanina.
Pir. → Piridil.
PKA → Proteína cinasa A.
PNP → Purinanucleósido fosforilasa.
ppm → Partes por millón.
PRO → Prolina.
Prod. → Producto.
Psi → Libra por pulgada cuadrada.
q → Cuadruplete.
QSAR → Relación cuantitativa estructura – actividad.
Q-TOF → Espectrómetro de masas de cuadrupolo con analizar de tiempo
de vuelo (Cuadrupole Time Of Fight).
refl. → Reflujo.
Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
XII
Rdto. → Rendimiento.
Rf → Factor de retención en croamtografía en capa fina (Retention
Factor).
RF → Cadena fluorada.
RMN → Resonancia magnética nuclear.
r.p.m. → Revoluciones por minuto.
RPMI → Medio de cultivo Roswell Park Memorial Institute.
s → Singlete.
S → Sustrato.
S → Fase sintética.
sa → Singlete ancho.
SC → Isoforma superenrrollada del ADN.
SIDA → Síndrome de inmunodeficiencia adquirida.
t → Triplete.
t → Tiempo.
T → Temperatura.
T10 → Timina 10.
t.a. → Temperatura ambiente.
Tf → Triflato.
TGF → Factor de crecimiento transformante.
THF → Tetrahidrofurano.
TiPBS → 6-O-2,4,6-triisopropilbencenosulfonil.
TMS → Trimetilsilil.
Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
XIII
TOCSY → Espectroscopía de correlación total (Total correlation
spectroscopy).
Tol → Grupo tolilo.
Tos → Grupo tosilo.
TS → Estructura de Transición.
TYR → Tirosina.
UV → Ultravioleta.
V → Voltios.
Vcap → Voltaje del capilar.
G → Energía de Gibbs.
Ea → Energía de activación.
Erxn → Energía de reacción.
Å → Amstrong.
l → Microlitro.
M → Micromolar.
→ Desplazamiento químico.
→ Frecuencia.
→ Longitud de onda.
Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
XIV
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
3
Consideraciones generales.
Los compuestos azadiénicos se han convertido en una herramienta muy útil
en química orgánica, tanto en la síntesis de compuestos acíclicos como en la
construcción de heterociclos.
En nuestro grupo, se han desarrollado estrategias sintéticas para la
preparación, entre otros, de 1-azadienos I1 y 2-azadienos II
2 (Figura 1), así como
para su utilización en la construcción de sistemas cíclicos y acíclicos nitrogenados.
Figura 1. Estructuras de 1-azadienos y 2-azadienos.
Además de la conocida reacción de cicloadición [4+2],3 los 1-azadienos
4
muestran una reactividad muy variada y han sido utilizados con éxito en la síntesis
1 a) J. Vicario, D. Aparicio, F. Palacios J. Org. Chem. 2009, 74, 452-456; b) F. Palacios, J. Vicario, A.
Maliszewska, D. Aparicio J. Org. Chem. 2007, 72, 2682-2685. 2 a) F. P. Cossío, C. Alonso, B. Lecea, M. Ayerbe, G. Rubiales, F. Palacios J. Org. Chem. 2006, 71,
6020-6030; b) F. Palacios, E. Herrán, C. Alonso, G. Rubiales Tetrahedron 2006, 62, 7611-7618; c) F. Palacios, E. Herrán, G. Rubiales, J. M. Ezpeleta J. Org. Chem. 2002, 67, 2131-2135; d) F. Palacios, C. Alonso, P. Amezua, G. Rubiales J. Org. Chem. 2002, 67, 1941-1946. 3 a) T.-Y. Jian, P.-L. Shao, S. Ye Chem. Commun. 2011, 47, 2381-2383; b) F. Palacios, D. Aparicio, Y.
López, J. M. de los Santos Heterocycles 2006, 67, 815-822.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
4
de fármacos y productos naturales como por ejemplo, Sedridina5, Concieina
6,
Isoascidemina7, Cistodamina
8, Fomazarina
9, Chamobtusina A
10 y Piericidina A1 y
B111
(Figura 2).
Figura 2. Compuestos en cuya síntesis se han utilizado 1-azadienos.
La reactividad de los 1-azadienos depende tanto de la naturaleza de los
sustituyentes, como del reactivo frente al que reaccionan. Así, los 1-azadienos
deficientes en electrones, con sustituyentes atractores de electrones como grupos
sulfonil, acil o alcoxicarbonil, actúan preferentemente como electrófilos en
4 a) B. Groenendal, E. Ruijer, R. V. A. Orru Chem. Commun. 2008, 43, 5474-5489; b) S. Jayakumar, M.
P. S. Ishar, M. P. Mahajan Tetrahedron 2002, 58, 379-471; c) P. Buonora, J. C. Olsen, T. Oh Tetrahedron 2001, 57, 6099-6138. 5 a) T. Itoh, K. Nishimura, K. Nagata, M. Yokoya Synlett 2006, 14, 2207-2210; b) T. Uyehara, N. Chiba,
I. Suzuki, Y. Yamamoto Tetrahedron Lett. 1991, 32, 4371-4374. 6 M. E. Jung, Y. M. Choi J. Org. Chem. 1991, 56, 67729-67730.
7 E. Gómez Bengoa, A. M. Echavarren J.Org. Chem. 1991, 56, 3497-3501.
8 Y. Kitara, A. F. Tamura, A. Kubo Tetrahedron Lett. 1997, 38, 4441-4442.
9 D. Boger, J. Hong, M. Hikota, M. Ishida J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2471-2477.
10 H. Watanabe, N. Mori, K. Kuzuya Org. Lett. 2010, 12, 4709-4711.
11 K. A. Shaaban, A. Khaled, E. Helmke, G. Kelter, H. H. Fiebig, H. Laatsch J. Antibiot. 2011, 64, 205-
209.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
5
adiciones conjugadas 1,4 y también pueden reaccionar con dienófilos
electrónicamente ricos en reacciones de hetero Diels-Alder con demanda
electrónica inversa. Los 1-azadienos ricos en electrones, con sustituyentes
electrodonores como grupos alquil, alcoxi o dialquilamino, reaccionan
preferentemente en reacciones de hetero Diels-Alder con dienófilos pobres,
aunque también pueden actuar como nucleófilos nitrogenados.4a
Los 1-azadienos son intermedios sintéticos de indudable valor en química
orgánica. Estos compuestos han sido empleados en diversos procesos que
incluyen la construcción de numerosos heterociclos nitrogenados que están
presentes en muchos compuestos bioactivos naturales12
y no naturales,13
a través
de reacciones aza Diels-Alder.14
En 1989, Boger y colaboradores emplearon con
éxito los N-sulfonil 1-azadienos en la reacción con éteres vinílicos.15
Décadas
después, la reacción de hetero Diels-Alder con 1-azadienos se ha desarrollado
como una eficiente ruta sintética para la preparación de una gran variedad de
heterociclos nitrogenados.16
Así, en nuestro grupo, se han preparado piridinas
derivadas de α-aminoácidos, por reacción de hetero Diels-Alder entre sulfiniliminas
,-insaturadas y dienófilos ricos en electrones, tales como enaminas derivadas
de pirrolidina y enol éteres17
(Esquema 1).
12
R. Scheffelaar, M. Paravidino, A. Znabet, R. F. Schmitz, F. J. J. de Kanter, M. Lutz, A. L. Spek, C. F. Guerra, F. M. Bickelhaupt, M. B. Groen, E. Ruijter, R. V. A. Orru J. Org. Chem. 2010, 75, 1723-1732. 13
a) C. A. Kuttruff, H. Zipse, D. Trauner Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1402-1405; b) M. El Sous, D. Ganame, P. Tregloan, M. A. Rizzacasa Synthesis 2010, 23, 3954-3966. 14
a) J. Esquivias, I. Alonso, R. G. Arrayás, J. C. Carretero Synthesis 2009, 1, 113-126; b) R. C. Clark I. An asymmetric variant of the 1-azadiene Diels-Alder reaction. II. Total synthesis, stereochemical reassignment and absolute configuration of chlorofusin, Diss. Abstr. Int. B 2009, 69, 6104. 15
D. L. Boger, A. M. Kasper J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 1517-1519. 16
a) D. R. Gautam, J. Protopappas, K. C. Fylaktakidou, K. E. Litinas, D. N. Nicolaides, C. A. Tsoleridis Tetrahedron Lett. 2009, 50, 448-451; b) J.-Y. Lu, H.-D. Arndt J. Org. Chem. 2007, 72, 4205-4212; c) R. C. Clark, S. S. Pfeiffer, D. L. Boger J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2587-2593. 17
F. Palacios, J. Vicario, D. Aparicio Tetrahedron Lett. 2007, 48, 6747-6750.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
6
Esquema 1.
Aun así, la reacción catalítica de hetero Diels-Alder enantioselectiva, de 1-
azadienos ha sido muy poco estudiada. Un ejemplo es la reacción hetero Diels-
Alder enantioselectiva de 1-azadienos sulfonados con éteres vinílicos, catalizada
por un complejo de níquel con un ligando quiral, que conducen a
tetrahidropiridinas quirales sustituidas18
(Esquema 2).
Esquema 2.
18
J. C. Carretero, R. G. Arrayás, J. Esquivas J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1480-1481.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
7
Recientemente, se ha aplicado con éxito la aminocatálisis a la reacción de
hetero Diels-Alder entre 1-azadienos tosilados y aldehídos en la síntesis de otros
heterociclos derivados de piridina19
(Esquema 3).
Esquema 3.
Además, los 1-azadienos han sido utilizados en cicloadiciones [4+1] con
iluros de azufre para formar derivados de pirrolina20
(Esquema 4).
Esquema 4.
Respecto a los 2-azadienos, estos han demostrado que pueden ser
intermedios interesantes participando en cicloadiciones [4+2]21
frente a diversos
19
Y. C. Chen, Z.-Q. He, B. Han, R. Li, L. Wu Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 755-757. 20
L.-Q. Lu, J.-J. Zhang, F. Li, Y. Cheng, J. An, J.-R. Chen, W.-J. Xiao Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4495-4498. 21
a) M. J. Alves, M. M. Duraes, A. Gil Fortes Tetrahedron Lett. 2003, 44, 5079-5082; b) K. C. Nicolaou, S. A. Snyder, T. Montagnon, G. Vassilikogiannakis Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1668-1698; c) K. C. Nicolaou, M. Nevalainen, B. S. Safina, M. Zak, S. Bulat Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1941-1945; d) C. J. Moody, R. A. Hughes, S. P. Thompson, L. Alcaraz Chem. Commun. 2002, 1760-1761; e) D. Ntirampebura, L. Ghosez Synthesis 2002, 2043-2052.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
8
tipos de dienófilos (Esquema 5) en la construcción de sistemas heterocíclicos de
seis miembros como pueden ser las piridinas, pirimidinas e isoquinolinas, con un
alto grado de regio y estereoselectividad.4b,4c,22
Esquema 5. Cicloadiciones [4+2] con 2-azadienos.
Los 2-azadienos electrónicamente neutros han sido utilizados como
heterodienos en reacciones Diels-Alder con demanda electrónica inversa frente a
dienófilos electrónicamente ricos23
y heterodienófilos.24
En nuestro grupo, por
ejemplo, se ha estudiado la reactividad frente a dienófilos electrónicamente ricos
como enaminas cíclicas derivadas de pirrolidina, obteniéndose derivados de
piridinas25
(Esquema 6).
22
a) M. J. Alves, N. G. Azoia, A. Gil Fortes Tetrahedron 2007, 63, 727-734; b) Y.-Q. Ding, D.-C. Fang J. Org. Chem. 2003, 68, 4382-4387; c) D. L. Boger Comprehensive Organic Synthesis, B. M. Trost, I. Fleming, Pergamon, Oxford, 1991; c) W. Carruthers Cycloaddition Reactions in Organic Synthesis, Pergamon, Oxford, 1990; d) D. L. Boger, S. N. Weinreb Hetero Diels-Alder Methodology in Organic Synthesis, Academic Press, Orlando, 1987; e) D. L. Boger Tetrahedron 1983, 39, 2869-2939. 23
Y. Cheng, E. Ho, P. S. Mariano, H. L. Ammon J. Org. Chem. 1985, 50, 5678-5686. 24
E. D. Anderson, D. L. Boger Org. Lett. 2011, 13, 2492-2494. 25
a) F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales, J. M. Ezpeleta Eur. J. Org. Chem. 2001, 11, 2115-2122; b) C. Alonso Tesis Doctoral, UPV-EHU, Vitoria, 1998.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
9
Esquema 6.
También han sido utilizados en reacciones Diels-Alder con demanda
electrónica normal con dienófilos pobres26
y con heterodienófilos,27
para la
preparación de compuestos heterocíclicos nitrogenados. Por ejemplo, frente a
glioxalato de etilo y cetomalonato de dietilo, obteniéndose las correspondientes
oxazinas25b,28
(Esquema 7).
Esquema 7.
Los 2-azadienos también han sido utilizados en reacciones de aza Diels-
Alder intramolecular para la preparación de compuestos policíclicos.29
Así, por
26
F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales, C. Tobillas, J. M. Ezpeleta Heterocycles 2003, 61, 493-503. 27
a) K. Afarinkia, A. Bahar, J. Neuss, A. Ruggiero Tetrahedron Lett. 2004, 45, 3995-3998. 28
F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales J. Org. Chem. 1997, 62, 1146-1154. 29
a) W. Van Snick, A. Parchina, W. Dehaen Tetrahedron 2011, 67, 4179-4184; b) B. V. Subba Reddy, A. Antony, J. S. Yadav Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3071-3074.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
10
ejemplo, partiendo de 2-azadienos electrónicamente neutros con grupos arilos
como sustituyentes, se pueden obtener heterociclos con varios anillos fusionados,
mediante una reacción aza Diels-Alder intramolecular2d
(Esquema 8).
Esquema 8. Reacción de aza Diels-Alder intramolecular.
En cuanto a los 2-azadienos electrónicamente pobres, a pesar de ser
sustratos adecuados para reacciones hetero Diels-Alder con demanda electrónica
inversa, se les ha prestado menos atención. Cuando estos heterodienos se
encuentran sustituidos con un solo grupo electroatractor pueden reaccionar tanto
con dienófilos electrónicamente ricos como con dienófilos deficientes en
electrones.30
Sin embargo, cuando estos 2-azadienos contienen un segundo
sustituyente electroatractor, solamente tienen lugar cicloadiciones con demanda
electrónica inversa con dienófilos ricos, como enaminas.
Así, Gonsalves y
colaboradores han preparado derivados de dihidropiridinas y piridinas mediante
reacciones hetero Diels-Alder de 2-azadienos, que poseen dos sustituyentes
electro atractores, con enaminas derivadas de pirrolidina2a,2c,31
(Esquema 9).
30
a) F. Palacios, E. Herrán, G. Rubiales, C. Alonso Tetrahedron 2007, 63, 5669-5676; b) F. Palacios, E. Herrán, C. Alonso, G. Rubiales Arkivoc 2007, 397-407; c) F. Palacios, E. Herrán, C. Alonso, G. Rubiales Tetrahedron 2006, 62, 7661-7666; d) F. Palacios, E. Herrán, G. Rubiales Heterocycles 2002, 58, 89-92; e) F. Palacios, E. Herrán, G. Rubiales J. Org. Chem. 1999, 64, 6239-6246. 31
a) T. M. V. D. Pinho e Melo, R. Fausto, A. M. d´A. R. Gonsalves, T. L. Gilchrist J. Org. Chem. 1998, 63, 5350-5355; b) J. V. Barkley, T. L. Gilchrist, A. M. d’A. R. Gonsalves, T. M. V. D. Pinho e Melo Tetrahedron 1995, 51, 13455-13460; c) T. L. Gilchrist, A. M. d’A. R. Gonsalves, T. M. V. D. Pinho e Melo Tetrahedron 1994, 50, 13709-13724.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
11
Esquema 9.
Con el fin de mejorar la selectividad y el rendimiento de las reacciones aza
Diels-Alder en las que participan este tipo de 2-azadienos, se ha estudiado el
empleo de ácidos de Lewis,32
entre los que cabe destacar LiClO4,33
Yb(OTf)3,34
AlCl3,35
InCl336
y BF3·Et2O.37
Asimismo, en este tipo de cicloadiciones, se ha
estudiado el empleo de líquidos iónicos como disolventes tales como los tosilatos
de fosfonio38
(Esquema 10).
Esquema 10.
También se han descrito cicloadiciones de Diels-Alder regioespecíficas
mediante la reacción de 2-azadienos con naftoquinonas, dando lugar a las
32
a) Y. Park, E. Park, H. Jung, Y. J. Lee, S. Jew, H. Park Tetrahedron 2011, 67, 1166-1170; b) S. Hutait, V. Singh, S. Batra Eur. J. Org. Chem. 2010, 32, 6269-6276; c) Y. Yamashita, S. Kobayashi Handbook Cyclization Reactions Wiley-VCH, Weinheim, Alemania, 2010. 33
V. Gaddam, R. Meesala, R. Nagarajan Synthesis 2007, 16, 2503-2512. 34
Z. Chen, L. Lin, D. Chen, J. Li, X. Liu, X. Feng Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3088-3091. 35
G. Vidari, S. Ferrino, P. A. Grieco J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3539-3548. 36
E. Ramesh, R. Raghunathan Tetrahedron Lett. 2008, 49, 2583-2587. 37
a) S. Desrat, P. van de Weghe J. Org. Chem. 2009, 74, 6728-6734; b) T. Kametani, Y. Takeda, Y. Suzuki, T. Honda Synth. Commun. 1985, 15, 499-505. 38
P. Ludley, N. Karodia Tetrahedron Lett. 2001, 42, 2011-2014.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
12
correspondientes 2-azaantraquinonas con excelentes rendimientos39
(Esquema
11).
Esquema 11.
Esta misma metodología ha sido utilizada para la síntesis de compuestos
biológicamente activos.40
Así, se puede destacar la preparación de antibióticos
tiopeptídicos como la Tiostreptona,41,42
GE2270A, GE2270T y GE2270C1 por
parte del grupo de Nicolaou43
(Esquema 12).
39
B. Bouammali, F. Pautet, H. Fillion Tetrahedron 1993, 49, 3125-3130. 40
a) T. E. Prisinzano, R. B. Rothman, C. M. Dersch, J. T. Douglas, M. J. Caspers, C. W. Cunningham, A. Lozama J. Nat. Prod. 2011, 74, 718-726; b) M. Hadden, M. Nieuwenhuyzen, D. Osborne, P. J. Stevenson, N. Thompson, A. D. Walker Tetrahedron 2006, 62, 977-3984; c) H. Twin, R. A. Batey Org. Lett. 2004, 6, 4913-4916; d) D. A. Powell, R. A. Batey Org. Lett. 2002, 4, 913-2916; e) R. A. Batey, D. A. Powell Chem. Commun. 2001, 2362-2363. 41
a) K. C. Nicolaou, B. S. Safina, M. Zak, S. H. Lee, M. B. Nevalainen, A. A. Estrada, C. Funke, F. J. Zécri, S. Bulat J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11159-11175; b) K. C. Nicolaou, B. S. Safina, M. Zak, A. A. Estrada, S. H. Lee Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 5087-5092. 42
a) J. F. Pagano, M. J. Weinstein, H. A. Stout, R. Donovick Antibiot. Ann. 1955-1956, 554-559; b) J. Vandeputte, J. D. Dutcher Antibiot. Ann. 1955-1956, 560-561; c) B. A. Steinberg, W. P. Jambor, L. O. Suydam Antibiot. Ann. 1955-1956, 562-565. 43
a) K. C. Nicolaou, B. Zou, D. H. Dethe, G. Y. C. Leung, D. Y.-K. Chen Chem. Asian J. 2008, 3, 413-429; b) K. C. Nicolaou, B. Zou, D. H. Dethe, D. B. Li, D. Y.-K. Chen Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7786-7792.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
13
Esquema 12. Reacción de hetero Diels-Alder en la síntesis de antibióticos tiopeptídicos.
En el proceso de síntesis de la Tiostreptona (Esquema 13), el paso clave
para la formación del núcleo de dehidropiperidina es una cicloadición [4+2],
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
14
utilizando un 2-azadieno electrónicamente rico que actúa como dieno y como
dienófilo, pudiendo considerarse el proceso como una dimerización.41
Esquema 13. Dimerización por reacción de hetero Diels-Alder. Paso clave en la síntesis de
Tiostreptona.
Los 2-azadienos con sustituyentes fluorados han demostrado ser excelentes
sustratos en reacciones hetero Diels-Alder con demanda electrónica inversa,
dando lugar a heterociclos fluorados derivados de piridina e isoquinolina, mediante
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
15
reacciones con dienófilos ricos, como enaminas cíclicas y acíclicas. Así, en
nuestro grupo, se ha desarrollado un método eficiente para la preparación de 3-
fluoroalquil-2-azadienos con sustituyentes aromáticos que reaccionan
regioselectivamente con enaminas cíclicas y acíclicas dando lugar a heterociclos
fluorados,44
compuestos de gran importancia en química orgánica y médica debido
a que la incorporación de grupos fluorados a moléculas orgánicas puede producir
incrementos notables en su actividad química y biológica45
(Esquema 14).
Esquema 14.
Una estrategia muy atractiva para la síntesis de heterociclos nitrogenados es
la reacción de Povarov,46
que permite la preparación de heterociclos que
contienen nitrógeno de forma quimio- y estereoselectiva. Este procedimiento
consiste en la reacción de una aldimina, obtenida a partir de anilina y aldehídos
44
M. Villegas Tesis Doctoral, UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz, 2007. 45
a) N. H. Campbell, D. L. Smith, A. P. Reszka, S. Neidle, D. O'Hagan Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 1328-1331; b) S. R. Pattan, N. S. Dighe, H. V. Shinde, M. B. Hole, V. M. Gaware Asian J. Res. Chem. 2009, 2, 376-379; c) T. Yamazaki, T. Taguchi, I. Ojima Fluorine in Medicinal Chemistry and Chemical Biology, I. Ojima, John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2009; d) P. Shah, A. D. Westwell J. Enzyme Inhib. Med. Chem. 2007, 22, 527-540. 46
L. S. Povarov Russ. Chem. Rev. 1967, 36, 656-670.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
16
aromáticos, con alquenos ricos en electrones en presencia de un ácido de Lewis.
La reacción transcurre a través de una cicloadición formal [4+2] con formación del
aducto correspondiente, de forma regioselectiva, cuya posterior tautomerización
genera derivados de 1,2,3,4-tetrahidroquinolina47
(Esquema 15).
Esquema 15. Reacción de Povarov.
Las iminas aromáticas han demostrado ser unos sustratos de partida
interesantes para la preparación de quinolinas sustituidas por reacción de Povarov
mediante catálisis ácida48
y en presencia de ácidos de Lewis49
(Esquema 16).
Esquema 16.
Stevenson y colaboradores han preparado el ácido martinéllico y sus
derivados mediante reacción de Povarov entre una imina aromática y una enamina
47
D. Bello, R. Ramon, R. Lavilla Curr. Org. Chem. 2010, 14, 332-356. 48
N. Shindoh, H. Tokuyama, Y. Takemoto, K. Takasu J. Org. Chem. 2008, 73, 7451-7456. 49
P. H. Dobbelaar, C. H. Marzabadi Tetrahedron Lett. 2010, 51, 201-204.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
17
cíclica, con formación del esqueleto tricíclico común en dichos alcaloides. La
reacción fue totalmente regioselectiva pero con poca estereoselectividad50
(Esquema 17).
Esquema 17.
Aunque el descubrimiento de la reacción de Povarov es de los años 70,
durante tres décadas esta estrategia no atrajo la atención de la comunidad
orgánica hasta que Kobayashi la desarrollara en modo multicomponente,51
donde
anilina, aldehído y olefina se hacen reaccionar en presencia de ácido de Lewis
para dar un único producto, el derivado de quinolina (Esquema 18).
50
M. Hadden, M. Nieuwenhuyzen, D. Osborne, P. J. Stevenson, N. Thompson, A. D. Walker Tetrahedron 2006, 62, 3977-3984. 51
S. Kobayashi, T. Busujima, S. Nagayama Synlett 1999, 545-546.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
18
Esquema 18. Reacción de Povarov multicomponente.
Se ha utilizado este procedimiento para la preparación de quinolinas
sustituidas derivadas de iminas aromáticas y aldehídos. Esta reacción se ha
llevado a cabo mediante catálisis con yodo molecular, tanto a través de reacción
multicomponente52
(Esquema 19) como por reacción de cicloadición [4+2]52,53,54
entre la imina y el aldehido.
Esquema 19.
La presencia de anillos de quinolina en productos naturales, en compuestos
bioactivos y en fármacos ha suscitado mucho interés en este proceso. Esta
metodología ha sido utilizada, por ejemplo, para la preparación de derivados de
tetrahidroquinolinas con anilinas, aldehídos y lactamas insaturadas55
(Esquema
20).
52
Y. G. Wang, S. L. Cui, X. F. Lin Tetrahedron Lett. 2006, 47, 3127-3130. 53
a) E. Gal, C. Cristea, L. Silaghi-Dumitrescu, T. Lovasz, A. Csampai Tetrahedron 2010, 66, 9938-9944; b) M. Xia, Y.-D. Lu Synlett 2005, 15, 2357-2361. 54
X. Li, Z. Mao, Y. Wang, W. Chen, X. Lin Tetrahedron 2011, 67, 3858-3862. 55
E. Vicente-García, F. Catti, R. Ramon, R. Lavilla Org. Lett. 2010, 12, 860-863.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
19
Esquema 20.
La reacción multicomponente de Povarov también ha sido utilizada para la
preparación de 1,2,3,4-tetrahidroquinolinas mediante reacción de 4-
nitrobenzaldehído o 2-naftilcarboxaldehido, anilinas y N-vinilpirrolidin-2-ona en
presencia de BiCl356
(Esquema 21).
Esquema 21.
La misma metodología también ha sido utilizada para la síntesis
enantioselectiva de tetrahidroquinolinas en presencia de catalizadores quirales
derivados del ácido fosfórico57
(Esquema 22).
56
V. V. Kouznetsov, C. M. Melendez Gomez, J. H. Bermudez Jaimes J. Heterocycl. Chem. 2010, 47, 1148-1152. 57
H. Liu, G. Dagousset, G. Masson, P. Retailleau, J. Zhu J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4598-4599.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
20
Esquema 22.
La Luotonina A (Figura 3) es un alcaloide citotóxico aislado en 1997 de la
parte aérea del Peganun nigellastrum bunge, planta históricamente utilizada en la
medicina tradicional china para el tratamiento de varias enfermedades, incluyendo
reumatismo e inflamación, además recientemente se ha observado que este
alcaloide muestra actividad in vitro contra las células tumorales de Leucemia
Linfocítica p-388.40c
La Camptotecina (Figura 3) es un alcaloide aislado del tallo del
árbol chino Camptotheca acuminata que tiene una potente actividad antitumoral.
Desde su aislamiento y caracterización estructural en 1966,58
el compuesto y sus
análogos han sido objeto de numerosas síntesis debido en gran parte, al efecto
que presentan el IRINOTECAN y el TOPOTECAN, análogos de la Camptotecina,
como drogas quimioterapéuticas y antineoplásicas.59
Figura 3.
58
M. E. Wall, M. C. Wani, C. E. Cook, K. H. Palmer, A. T. McPhail, G. A. Sim J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 3888-3890. 59
a) D. B. Khadka, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 724-734; b) T. P. Singh, A. Gupta, P. Kumar Sharma, S. C. Mondal Pharmacologyonline 2010, 3, 652-661.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
21
La reacción de Povarov multicomponente ha sido utilizada por Batey y
colaboradores para sintetizar pirroloquinolinas análogas a los alcaloides
martinéllicos, que presentan actividad como antagonistas del receptor B2 de la
bradiquinina,40e
así como para la síntesis total de Luotonina A y la síntesis formal
de Camptotecina mediante cicloadición entre iminas derivadas de anilinas con
aldehídos heterocíclicos y con compuestos acetilénicos en presencia catalítica de
Ln(OTf)340c,40e,60
(Esquema 23).
Esquema 23.
60
D. A. Powell, R. A. Batey Org. Lett. 2002, 4, 2913-2916.
Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
22
Con estos antecedentes y continuando con el interés de nuestro grupo en el
estudio de la síntesis y reactividad de azadienos, se trata de:
• Desarrollar una metodología de preparación de azadienos fluorados,
derivados de fosfonato I y II (Figura 4), así como estudiar su reactividad en
procesos de cicloadición, ya que tanto la presencia de sustituyentes fluorados
como fosforados puede ejercer un papel importante no solo en la reactividad de
los sustratos, sino también en su actividad biológica.
• Sintetizar aldiminas aromáticas funcionalizadas III (Figura 4) que
formalmente puedan presentar un comportamiento de 2-azadienos y que permitan
la preparación de sistemas poliheterocíclicos nitrogenados, presentes en
numerosos compuestos con potencial actividad biológica.
Figura 4. Estructuras de azadienos objetivo.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
25
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos
fluorados derivados de fosfonato.
1.1. Introducción.
Flúor y Fósforo en Química Orgánica.
Desde que en 1886 Henri Moissan lo aislara61
(Figura 5), se ha descubierto
que el flúor está presente en la corteza terrestre de forma natural, pudiendo ser
encontrado en rocas, carbón y arcilla. Se estima que se halla en un 0.065% en la
corteza terrestre por lo que es casi tan abundante como el carbono, el nitrógeno o
el cloro.
Figura 5. Henri Moissan en su laboratorio. (Fuente Wikipedia).
61
Nobel Lectures in Chemistry 1901-1921, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1966.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
26
Mientras que para los consumidores la utilización de derivados fluorados en
la industria pasa casi inadvertida, algunos compuestos se han vuelto familiares a
través de usos menores pero importantes, como aditivos en pastas de dientes y
superficies fluoropoliméricas antiadherentes como sartenes y hojas de afeitar
(teflón, por ejemplo). La función más importante del flúor reside en que es esencial
para mantener la solidez de nuestros huesos.
En el agua, aire, plantas y animales hay presentes pequeñas cantidades de
flúor. Como resultado, los humanos estamos expuestos al flúor a través de los
alimentos, el agua potable y el aire que respiramos.62
La química del flúor y sus compuestos es incuestionablemente única. El
desarrollo de métodos eficientes para la síntesis de compuestos organofluorados
representa un área importante en la química orgánica, ya que como se sabe, la
incorporación de grupos fluorados a moléculas orgánicas modifica drásticamente
sus propiedades físicas, químicas y biológicas.45c,63
Los compuestos organofluorados de origen natural son extremadamente
raros,64
ya que tan solo unas pocas plantas y bacterias son los únicos organismos
vivos conocidos con capacidad para metabolizar el fluoruro inorgánico.65
Los
metabolitos secundarios fluorados identificados son muy pocos y la mayor parte
de ellos son ácidos grasos de cadena larga. El primer compuesto organofluorado,
identificado en 1943 por Marais, fue el monofluoroacetato potásico (Figura 6), un
metabolito de la planta sudafricana Dichapetalum cymosum,66
mientras que uno
62
a) J. Wright Environmental Chemistry, Routledge, Londres, UK, 2003; b) J. Emsley Nature’s Building Blocks, an A-Z guide to the elements, Oxford University Press Inc., New York, 2001; c) N. N. Greenwood, A. Earnshaw Chemistry of the Elements, Pergamon, Oxford, 1984. 63
a) J. Noack, K. Teinz, C. Schaumberg, C. Fritz, S. Ruediger, E. Kemnitz J. Mat. Chem. 2011, 21, 334-338; b) H. J. Federsel Acc. Chem. Res. 2009, 42, 671-680; c) R. D. Chambers Fluorine in Organic Chemistry, Wiley-Blackwell, Londres, 2004; d) P. Kirsch Modern Fluoroorganic Chemistry, Wiley-VCH, Alemania, 2004. 64
P. W. Y Chan, A. F. Yakunin, E. A. Edwards, E. F. Pai J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7461-7468. 65
W. S. Guy, D.R. Taves, W. S. Brey Biochemistry Involving Carbon-Fluorine Bonds, R. Filler, American Chemical Society, Washington D.C., 1976, 117-134.
66 a) J. S. C. Marais Onderstepoort J. Vet. Sci. Anim. Ind. 1944, 20, 67-73; b) J. S. C. Marais
Onderstepoort J. Vet. Sci. Anim. Ind. 1943, 18, 203-206.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
27
de los últimos productos naturales fluorados aislados es la 4-Fluorotreonina
(Figura 6),67
presente en la bacteria Streptomyces cattleya.
Figura 6.
Las moléculas que contienen flúor pueden ser usadas para la preparación
de materiales con aplicaciones comerciales68
o en la investigación agroquímica.69
Sin embargo, las propiedades más estudiadas de estos compuestos son su
actividad biológica y farmacológica.70
La sustitución de hidrógeno por flúor en las
moléculas hace que se dé un aumento de su liposolubilidad lo que contribuye
favorablemente a la absorción, transporte y reparto de una sustancia, por lo que
es aplicable a la producción de fármacos.71
Esta capacidad del flúor para modificar
las propiedades físico-químicas, la biodisponibilidad y la actividad biológica de
moléculas, ha sido aprovechada para el diseño de nuevos fármacos con actividad
anticonvulsiva,72
sustitutivos sanguíneos73
y anestésicos como el fluotano,74
entre
otros.
67
M. Sanada, T. Miyano, S. Iwadare, J. M. Williamson, B. H. Arison, J. L. Smith, A. W. Douglas, J. M. Leisch, E. Inamine J. Antibiot. 1986, 39, 259-265.
68 a) T. Albrecht, A. Kirsten, H. F. Kappert, H. Fischer Dental Materials 2011, 27, 298-303; b) A.
Tressaud Functionalized Inorganic Fluorides, J. Wiley, Chichester, UK, 2010, 205-228. 69
P. Jeschke ChemBioChem 2004, 5, 570-589. 70
a) A. C. Almeida, O. C. Marques, C. Arslanian, A. Condino-Neto, V. F. Ximenes Eur. J. Pharm. 2011, 660, 445-453; b) W. K. Hagmann J. Med. Chem. 2008, 51, 4359-4369; c) K. Muller, C. Faeh, F. Diederich Science 2007, 317, 1881-1886; d) M. L. Kirk J. Fluorine Chem. 2006, 127, 1013-1029. 71
M. A. Chowdhury, K. R. A. Abdellatif, Y. Dong, G. Yu, Z. Huang, M. Rahman, D. Das, C. A. Velazquez, M. R. Suresh, E. E. Knaus Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 1324-1329. 72
G. Guerrini, G. Ciciani, F. Bruni, S. Selleri, C. Guarino, F. Melani, M. Montali, S. Daniele, C. Martini, C. Ghelardini, M. Norcini, S. Ciattini, A. Costanzo J. Med. Chem. 2010, 53, 7532-7548. 73
G. Cortese, F. Martina, G. Vasapollo, R. Cingolani, G. Gigli, G. Ciccarella J. Fluorine Chem. 2010, 131, 357-363. 74
a) K. Jackson, G. A. Head, B. J. Morris, J. Chin-Dusting, E. Jones, L. La Greca, D. N. Mayorov Am. J. Hypertension 2007, 20, 893-899; b) D. A. Chizhov, S. A. Pivovarov, B. D. Babaev, M. V. Shishkov, I. F. Ostreikov, V. N. Shein Anesteziologiia i reanimatologiia 2006, 4, 62-64.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
28
Algunos de los compuestos fluorados que han llegado a ser comercializados
son la Betametasona, con acción antiinflamatoria e inmunosupresora; el Efivarenz,
un antiviral inhibidor del VIH; la Trifluridina, otro antiviral; el Fluorouracilo, un
antineoplásico para el tratamiento del cáncer; el Celecoxib, empleado en el alivio
sintomático de artrosis y artritis reumatoide, y la Fluoroprimaquina, un antimalárico
(Figura 7).
Figura 7. Algunos compuestos fluorados comercializados como fármacos.
Los agentes antibacterianos fluoroquinolonas son un grupo de principios
activos de fármacos cuyo desarrollo ha crecido muy rápido en los últimos años,
llegando a sintetizarse más de 10000 análogos diferentes.75
Algunas de las
fluoroquinolonas biológicamente activas son la Fleroxacina, la Temofloxacina, la
Ciprofloxacina, la Ofloxacina, la Lomefloxacina, la Norfloxacina y la Enoxacina
75
M. Nagai, S. Nagata, N. Yamagishi, H. Satoh, K. Furuhama J. Vet. Med. Sci. 2010, 72, 567-573.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
29
(Figura 8), todas ellas con actividad antibacteriana por inhibición de la ADN-girasa,
por ejemplo, contra la Bortedella bronchiseptica, un organismo Gram(-) que afecta
al tracto respiratorio causando infección, especialmente en los pacientes con
SIDA.76
Figura 8. Fluoroquinolonas biológicamente activas.
Así mismo, la preparación de compuestos fluorados análogos de
aminoácidos ha sido utilizada recientemente para estabilizar proteínas para su
76
a) Y. Ishida, A. M. Ahmed, N. B. Mahfouz, T. Kimura, S. A. El-Khodery, A. A. Moawad, T. Shimamoto J. Vet. Med. Sci. 2010, 72, 727-734; b) V. Kuete, B. Ngameni, J. G. Tangmouo, J.-M. Bolla, S. Alibert-Franco, B. T. Ngadjui, J.-M. Pages Antimicrobial Ag. Chemoth. 2010, 54, 1749-1752.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
30
aplicación en biotecnología77
y para la preparación de peptidomiméticos
fluorados.78
Un estudio reciente describe el desarrollo de estirilpiridinas marcadas
isotópicamente con 18
F (Figura 9), para ser utilizadas como agentes reveladores
en tomografía PET (Positron Emission Tomography) y así detectar acumulaciones
de células muertas en el cerebro, hecho relacionado con la enfermedad de
Alzheimer.79
Figura 9. Estructura de un derivado de estirilpiridina utilizado en PET.
El aumento de la lipofilia en la molécula, gracias a la introducción de un
grupo fluorado en su estructura, favorece la capacidad de los fármacos de
atravesar la barrera hematoencefálica en concentración suficiente para provocar
su efecto farmacológico y a su vez retarda la degradación metabólica de los
mismos.80
77
a) Y. Benitex, A. M. Baranger J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3687-3689; b) H. P. Chiu, B. Kokona, R. Fairman, R. P. Cheng J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13192-13343; c) M. Salwiczek, S. Samsonov, T. Vagt, E. Nyakutura, E. Fleige, J. Numata, H. Coelten, M. T. Pisabarro, B. Koksch Chem. Eur. J. 2009, 15, 7628-7636; d) H. Meng, K. Kumar J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15615-15622. 78
a) D. E. Olberg, O. K. Hjelstuen Curr. Top. Med. Chem. 2010, 10, 1669-1679; b) B. C. Buer, R. de la Salud-Bea, H. M. Al Hashimi, E. Marsh, G. Neil Biochemistry 2009, 48, 10810-10817; c) H. Meng, S. T. Krishnaji, M. Beinborn, K. Kumar J. Med. Chem. 2008, 51, 7303-7307. 79
a) S. Banister, D. Roeda, F. Dolle, M. Kassiou Curr. Radiopharm. 2010, 3, 68-80; b) M. Hentschel, S. Appold, A. Schreiber, A. Abramyuk, N. Abolmaali, J. Kotzerke, M. Baumann, K. Zophel Int. J. Rad. Biol. 2009, 85, 796-804; c) K. Nâgren, J. O. Rinne Fluorine and Health, A. Tressaud, G. Haufe, Elsevier, Amsterdam, 2008, 67-84. 80
a) B. Doerner, C. Kuntner, J. P. Bankstahl, T. Wanek, M. Bankstahl, J. Stanek, J. Muellauer, F. Bauer, S. Mairinger, W. Loescher, D. W. Miller, P. Chiba, M. Mueller, T. Erker, O. Langer Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 2190-2198; b) J. Im, G. Biswas, W. Kim, K.-T. Kim, S.-K. Chung Bull. Kor. Chem. Soc. 2011, 32, 873-879; c) S. De Bruyne, L. Wyffels, T. L. Boos, S. Staelens, S. Deleye, K. C. Rice, F. de Vos Nucl. Med. Biol. 2010, 37, 469-477; d) V. Makrides, R. Bauer, W. Weber, H.-J. Wester, S. Fischer, R. Hinz, K. Huggel, T. Opfermann, M. Herzau, V. Ganapathy, F. Verrey, P. Brust Brain Res. 2007, 1147, 25-33.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
31
Una clase importante de fármacos de acción central son los antidepresivos
inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina. Su mecanismo de acción
consiste en incrementar los niveles de serotonina mediante el bloqueo de las
enzimas que intervienen en la degradación metabólica de dicho neurotransmisor.
Entre los más usados (Fluoxetina, Fluvoxamina, Paroxetina, Sertralina, Citalopram
y Escitalopram, Figura 10), solo la Sertralina no contiene flúor, siendo la que
posee un tiempo de vida media menor, la de más lenta absorción y la que sufre
una casi total conversión metabólica, limitaciones asociadas a la falta de flúor en
su estructura.
Figura 10. Estructura de algunos fármacos antidepresivos.
Los ejemplos anteriores ponen de manifiesto la capacidad del flúor para
modificar las propiedades físico-químicas, la biodisponibilidad, la actividad
biológica de moléculas fluoradas y la cantidad de potenciales aplicaciones de los
derivados organofluorados. Además, justifican el especial interés en el desarrollo
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
32
de precursores fluorados que puedan ser utilizados en la preparación eficiente y/o
selectiva de moléculas fluoradas con actividad biológica y aplicaciones
comerciales. De hecho, un porcentaje elevado de fármacos, introducidos en el
mercado en los últimos años, presentan flúor en su estructura.81
Por otra parte, los compuestos organofosforados presentan una gran
variedad estructural y un comportamiento químico diverso, lo que hace de ellos
reactivos muy versátiles y con un importante papel en química orgánica.
El descubrimiento del fósforo se atribuye a Hennig Brand, quien en 1669
(Figura 11) lo obtuvo al destilar orina. La sustancia que obtuvo brillaba en la
oscuridad y era inflamable en contacto con el aire, por ello, lo denominó
“phosphorus” que en latín significa portador de luz.82
Desde entonces los
compuestos organofosforados han ido adquiriendo gran relevancia en la síntesis
orgánica.83
81
a) T. S. Xavier. I. H. Joe Spectrochimica Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectr. 2011, 79, 332-337; b) S. S. Karki, K. Panjamurthy, S. Kumar, M. Nambiar, S. A. Ramareddy, K. K. Chiruvella, S. C. Raghavan Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 2109-2116; c) V. Javali, E. Jayachandran, R. Shah, K. Patel, G. M. Sreenivasa Int. J. Pharm. Bio Sci. 2010, 1, sin páginas; d) R. Surmont, G. Verniest, N. de Kimpe Org. Lett. 2010, 12, 4648-4651. 82
J. Emsley The shocking history of phosphorus, New Scientist, 1977, 74, 769-772. 83
a) S. Peitz, N. Peulecke, B. H. Mueller, A. Spannenberg, H.-J. Drexler, U. Rosenthal, M. H. Al-Hazmi, K. E. Al-Eidan, A. Woehl, W. Mueller Organometal. 2011, 30, 2364-2370; b) O. A. Attanasi, G. Baccolini, C. Boga, L. De Crescentini, G. Giorgi, F. Mantellini, S. Nicolini Eur. J. Org. Chem. 2008, 35, 5965-5973; c) P. Kafarski, B. Lejczak Aminophosphonic and Aminophosphinic Acids. Chemistry and Biological Activity, V. P. Kukhar, H. R. Hudson Eds., John Wiley & Sons, Chichester, 2000.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
33
Figura 11. Hennig Brand descubre el fósforo. (Fuente Wikipedia).
El fósforo en su forma pura tiene un color blanco que es la forma más
peligrosa de fósforo. Cuando el fósforo blanco esta presente en la naturaleza
puede ser un serio peligro para nuestra salud, por ser extremadamente
venenoso.84
Algunas aplicaciones importantes de derivados de fósforo son su uso como
aditivos de detergentes, nutrientes suplementarios en alimentos para animales,
ablandadores de agua, aditivos para alimentos y fármacos, agentes de
revestimiento en el tratamiento de superficies metálicas, aditivos en metalurgia,
plastificantes, insecticidas,85
antifúngicos86
y aditivos de productos derivados del
petroleo.62
84
a) H. Kojima, F. Sata, S. Takeuchi, T. Sueyoshi, T. Nagai Toxicology 2011, 280, 77-87; b) L. Merone,L. Mandrich, E. Porzio, M. Rossi, S. Mueller, G. Reiter, F. Worek, G. Manco Biore. Tech. 2010, 111, 9204-9212. 85
a) M. Tomizawa, J. E. Casida J. Agr. Food Chem. 2011, 54, 2883-2886; b) J.-R. Kim, Y.-J. Ahn Biodegradation 2009, 20, 487-497.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
34
La presencia de sustituyentes fosforados en una molécula puede regular
funciones biológicas importantes, provocando que algunos de estos compuestos
presenten una acentuada actividad biológica.87
Este hecho ha dado lugar al
desarrollo de fármacos que presentan en su estructura al menos un átomo de
fósforo. Entre ellos, merece la pena destacar la Amifostina, quimio y radioprotector
que reduce los efectos citotóxicos de la radioterapia y de los antineoplásicos
derivados del platino y los de tipo alquilante; el Cidofovir, antiviral, activo frente al
citomegalovirus humano; la Ciclofosfamida, antineoplásico que actúa a nivel de los
procesos de transcripción y replicación del ADN; el Fosinoprilo, antihipertensivo,
inhibidor del enzima convertidor de angiotensina; la Fosfomicina, antibiótico de
amplio espectro con acción bactericida que actúa inhibiendo la síntesis de la pared
bacteriana y el grupo de los bisfosfonatos, ácido alendrónico y ácido pamidrónico,
que han revolucionado el tratamiento de los desórdenes óseos (Figura 12).
86
K. Soni, M. K. Samota, P. Jhajharia, G. Seth Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 2008, 183, 2845-2853. 87
a) X. Gu, J. Choi, W. Li, X. Chen, J. Laird, R. G. Salomon Chem. Res. Tox. 2011, 24, 111-118; b) A. D. F. Toy Phosphorus Chemistry in Everyday Living, American Chemical Society, Washington, 1976.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
35
Figura 12. Estructura de algunos fármacos que contienen fósforo.
La síntesis selectiva de compuestos acíclicos y cíclicos fosforados88
ha
adquirido gran importancia en los últimos años, en el proceso de búsqueda de
nuevos compuestos con actividad biológica. Por ejemplo, los iluros de fósforo,
óxidos de fosfina y fosfonatos se han utilizado ampliamente en la formación de
dobles enlaces carbono-carbono89
y los fosfazenos, sus análogos nitrogenados,
en la formación de dobles enlaces carbono-nitrógeno, a través de la reacción aza-
88
a) F. Palacios, E. Martínez de Marigorta, M. Rodríguez, C. Vinagre Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 2011, 184, 729-734; b) J. Vicario, C. Alonso, J. M. de los Santos, F. Palacios Curr. Org. Synt. 2010, 7, 628-649; c) R. G. Hall Chimia 2010, 64, 34-36, d) Ł. Albrecht, A. Albrecht, H. Krawczyk, K. A. Jørgensen Chemistry 2010, 16, 28-48; e) F. Palacios, C. Alonso, J. M. de los Santos Chem. Rev. 2005, 105, 899-931. 89
a) W. S. Jr. Wadsworth, W. D. Emmons J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 1733-1738; b) L. Horner, H. Hoffmann, H. G. Wippel, G. Klahre Chem. Ber. 1959, 92, 2499-2505; c) L. Horner, H. Hoffmann, H. G. Wippel Chem. Ber. 1958, 91, 61-63; d) G. Wittig, U. Schollkopf Chem. Ber. 1954, 87, 1318-1330; e) G. Wittig, G. Geissler Liebigs Ann. Chem. 1953, 580, 44-57.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
36
Wittig.90
Así mismo, los compuestos organofosforados ópticamente activos son
muy útiles en la síntesis de productos naturales91
y en catálisis.92
Los fosfatos desempeñan un papel esencial en los procesos de
transferencia de energía, como el metabolismo, la fotosíntesis, la función nerviosa
y la acción muscular. Los ácidos nucleicos, que entre otras cosas forman el
material hereditario (los cromosomas), así como cierto número de coenzimas, son
fosfatos. Incluso los esqueletos de los animales están formados por fosfato de
calcio.62
El compuesto de fósforo de mayor importancia biológica es el
Adenosintrifosfato (ATP). Casi todas las reacciones en el metabolismo y la
fotosíntesis requieren la hidrólisis de este trifosfato hasta su derivado pirofosfato,
llamado Adenosindifosfato (ADP)93
(Esquema 24).
Esquema 24. Interconversión entre ATP y ADP.
90
a) F. Palacios, C. Alonso, D. Aparicio, G. Rubiales, J. M. de los Santos Organic Azides, S. Braese, K. Banert, John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2010, 439-467; b) F. Palacios, D. Aparicio, G. Rubiales, C. Alonso, J. M. de los Santos Curr. Org. Chem. 2009, 13, 810-828; c) F. Palacios, C. Alonso, D. Aparicio, G. Rubiales, J. M. de los Santos Tetrahedron 2007, 63, 523-575; d) F. P. Cossio, C. Alonso, B. Lecea, M. Ayerbe, G. Rubiales, F. Palacios J. Org. Chem. 2006, 71, 2839-2847. 91
a) Z. Zhang, R. Zhao, Y. Tang, S. Wen, D. Wang, J. Qi Neurochem. Res. 2011, 36, 801-811; b) X.-J. Luo, L.-J. Li, Q.-P. Deng, X.-F. Xu, L.-F. Yang, F.-J. Luo, L.-B. Xiao, X.-Y. Chen, M. Ye, J.-K. Liu, Y. Cao Eur. J. Cancer 2011, 47, 316-325. 92
C.-H. Xing, Y.-X. Liao, J. Ng, Q.-S. Hu, J. Org. Chem. 2011, 76, 4125-4131. 93
A. S. Oliveira, A. M. Baptista, C. M. Soares Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics 2011, 79, 1977-1990.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
37
El grupo fosfato (PO4-2
) está presente en una amplia gama de productos
naturales biológicamente activos.94
Sin embargo, aparte de las aplicaciones como
profármacos,95
los ésteres fosfóricos no suelen utilizarse como grupos funcionales
en el diseño de fármacos, debido a que las fosfatasas catalizan la hidrólisis del
enlace éster fosfórico entre un grupo orgánico y un grupo fosforilo, lo que libera el
grupo fosfato. La utilización del grupo fosfonato, el cual no se hidroliza
rápidamente en un medio biológico, hace de los derivados de fosfonato
compuestos atractivos como análogos (miméticos) de fosfato en numerosas
aplicaciones96
(Figura 13).
Figura 13. Compuestos biológicamente activos que poseen grupos fosfonato.
94
a) H. Kalasz, A. Adem, M. Y. Hasan, E. Adeghate, N. Ram, Z. Gulyas, K. Tekes Mini-Rev. Med. Chem. 2010, 10, 822-845; b) F. H. Westheimer Science 1987, 235, 1173-1178. 95
S. J. Hecker, M. D. Erion J. Med. Chem. 2008, 51, 2328-2345. 96
R. Barbucci, E. Arturoni, G. Panariello, C. Di Canio J. Biomed. Mat. Res. Part A 2011, 98, 157.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
38
La química de fosfonatos fluorados es un área de investigación
relativamente nueva, que se ha desarrollado sobre todo durante las últimas dos
décadas. El interés por la presencia de flúor en compuestos organofosforados
deriva del posible efecto sobre las propiedades físicas, químicas y las propiedades
biológicas de los fosfonatos resultantes. El reemplazamiento isostérico de un
hidrógeno o de un grupo hidroxilo por un átomo de flúor puede tener
consecuencias profundas en la degradación metabólica, lipofilia, formación de
enlaces de hidrógeno y reactividad. La síntesis de compuestos que poseen a la
vez grupos fosforados y fluorados es particularmente para la preparación de
sustancias con actividad biológica importante,97
como por ejemplo la Fludarabina
(Figura 14).
Figura 14. Fosfato de Fludarabina, utilizado para el tratamiento de leucemia linfocítica
crónica.
Así, por ejemplo, han sido diseñados análogos fluorados y fosforados del
AZT cuya evaluación preliminar muestra que el compuesto fluorado mantiene la
actividad del AZT trifosfatado, siendo mucho más estable en suero y extracto
celular, facilitando así su administración y absorción98
(Figura 15).
97
O. Baszczynski, P. Jansa, M. Dracinsky, B. Klepetarova, A. Holy, I. Votruba, E. de Clercq, J. Balzarini, Z. Janeba Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 2114-2124. 98
D. V. Romanenko, V. P. Kukhar Chem. Rev. 2006, 106, 3868-3935.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
39
Figura 15. AZT y análogos.
Así mismo, el Aciclovir ha sido comparado con sus derivados fosforados y
fosfo-fluorados, que han resultado ser inhibidores enzimáticos de la PNP
(purinanucleosido fosforilasa) mucho más potentes que sus análogos no fluorados.
En los estudios realizados se ha observado la superioridad del derivado
difluorofosforado frente al fosforado como inhibidor enzimático99
(Figura 16).
99
L. Glavas-Obrovac, M. Suver, S. Hikishima, M. Hashimoto, T. Yokomatsu, L. Magnowska, A. Bzowska Chem. Biol. Drug Design 2010, 75, 392-399.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
40
Figura 16. Aciclovir y derivados.
La introducción de grupos fluorados en compuestos fosforados no solo
puede aumentar su actividad sino que puede alterar tambien su solubilidad. Así,
por ejemplo, el uso de N-(fosfonacetil) L-aspartato (PALA), que posee actividad
antitumoral en carcinoma hepático y melanoma que no pueden ser tratados por
otros metabolitos, esta limitado debido a su baja solubilidad en el medio
extracelular que se refleja en una diferencia entre la actividad in vivo y la actividad
in vitro. La introducción de 1 ó 2 átomos de flúor aumenta no solo la captación
celular de la molécula sino que debido a ello aumenta también la actividad en
comparación con el PALA100
(Figura 17).
100
a) N. Dupont, C. Barbey, E. Pfund, T. Lequeux, A. Navaza Anal. Sci. 2008, 24, 293-294; b) E. Pfund, T. Lequeux, S. Masson, M. Vazeux, A. Cordi, A. Pierre, V. Serre, G. Hervé Bioorg. Med. Chem. 2005, 13, 4921-4928.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
41
Figura 17.
Los métodos sintéticos utilizados en la preparación de estos compuestos
organofluorados con grupos fosfonato podrían clasificarse en dos tipos:
introducción de flúor en los compuestos con sustituyentes fosfonato (fluoración
directa), o formación a partir de precursores fluorados y fosforados (fluoración
indirecta).
La fluoración directa es aparentemente un camino sencillo para la
preparación de compuestos fluorados.101
Actualmente se dispone de una amplia
batería de reactivos de fluoración o fluoroalquilación que se dividen entre
nucleófilos102
(organolíticos), electrófilos103
(por ejemplo, sales de
perfluoroalquilariliodonio), radicalarios104
y la utilización de fluorocarbenos.105
Uno de los reactivos de carácter nucleófilo que se utiliza para llevar a cabo
la fluoración directa es el trifluoruro de dietilaminosulfuro (DAST)106
(Figura 18).
101
a) S. Takajuki, T. Fujiwara, Y. Takeuchi J. Fluorine Chem. 2011, 132, 181-185; b) G. Calleja, A. Houdayer, S. Etienne-calas, D. Bourgogne, V. Flaud, G. Silly, S. Shibahara, A. Takahara, A. Jourdan, A. Hamwi, B. Ameduri J. Pol. Sci., Part A: Pol. Chem. 2011, 49, 1517-1527. 102
a) H. H. Coenen, J. Ermert Curr. Radiopharm. 2010, 3, 163-173; b) J. Becaud, L. Mu, M. Karramkam, P. A. Schubiger, S. M. Ametamey, K. Graham, T. Stellfeld, L. Lehmann, S. Borkowski, D. Berndorff, L. Dinkelborg, A. Srinivasan, R. Smits, B. Koksch Bioconjugate Chem. 2009, 20, 2254-2261. 103
M. N. Hopkinson, G. T. Giuffredi, A. D. Gee, V. Gouverneur Synlett 2010, 2737-2742. 104
S. R. Allayaro, I. P. Kim, I. M. Barkalov, A. A. Karnauch, I. V. Markin, D. A. Dixon Fluorine Notes 2010, 72, 1-16. 105
O. O. Grygorenko, O. S. Artamonov, I. V. Komarov, P. K. Mykhailiuk Tetrahedron 2011, 67, 803-823. 106
W. Sun, J. Wilson, P. Kumar, E. Knaus, L. Wiebe Curr. Radiopharm. 2009, 2, 75-82.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
42
Figura 18. DAST.
Se han realizado estudios para determinar los parámetros termodinámicos,
cinéticos y estructurales involucrados en el mecanismo de reacción, además de
haberse utilizado para la transformación de betulininas y terpenos funcionalizados
con grupos alcohol, aldehído, cetona o ácidos carboxílicos en sus
correspondientes derivados fluorados107
(Esquema 25).
Esquema 25.
También se han llevado a cabo procesos de fluoración directa de forma
selectiva con Selectfluor108
(Figura 19). Así, por ejemplo, se han sintetizado
derivados de 3-fluorooxindoles por fluoración oxidativa de N,N-dialquiltriptaminas
en presencia de ácidos de Lewis con Selectfluor.101a
107
D. Biedermann, J. Sarek, J. Klinot, M. Hajduch, P. Dzubak Synthesis 2005, 1157-1163.
108 a) L.-L. Cao, B.-L. Gao, S.-T. Ma, Z.-P. Liu Curr. Org. Chem. 2010, 14, 889-916; b) P. T. Nyffeler, S.
G. Duron, M. D. Burkart, S. P. Vincent, C.-H. Wong Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 192-212.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
43
Figura 19. Selectfluor.
Este procedimiento ha sido utilizado en la preparación de -cetofosfonatos
fluorados109
así como para sintetizar el derivado 3-fluorooxidal del Rizatriptano,
fármaco utilizado para el tratamiento de migrañas, con el fin de aumentar su
actividad101a
(Esquema 26).
Esquema 26.
Así mismo, la utilización del N-fluorobisbenceno sulfonamida (NFSI) ha
permitido la obtención de dietil α,α-clorofluorobencilfosfonatos, que pueden tener
actividad como inhibidores de la proteína tirosina fosfatasa, a partir de α-
hidroxifosfonatos en 2 pasos110
(Esquema 27).
109
K. Radwan, F. Palacios, P. Kafarski J. Org. Chem. 2011, 76, 1170-1173. 110
Z. Guan, R. Tang, Y. He, D. Wu Synlett 2009, 13, 2180-2182.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
44
Esquema 27.
Otras metodologías desarrolladas para la fluoración directa son, entre otras,
la utilización de ánodos de carbono o de platino. Estos han sido utilizados para
realizar la α-fluoración de derivados de fosfonatos cíclicos de siete miembros111
y
acíclicos112
(Esquema 28).
Esquema 28.
Sin embargo, los métodos de fluoración directa sufren de algunos
inconvenientes a la hora de su aplicación. El mayor problema recae en la gran
cantidad de calor generado al transformarse un enlace C-H en un enlace C-F en
moléculas orgánicas, lo que puede llevar a reacciones incontroladas e incluso
explosiones. Por otra parte, algunos reactivos de fluoración son incompatibles con
111
T. Fuchigami, Y. Cao, A. Hidaka, T. Tajima J. Org. Chem. 2005, 70, 9614-9617. 112
A. Hidaka, B. Zagipa, H. Nagura, T. Fuchigami Synlett 2007, 1148-1152.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
45
grupos funcionales presentes en la molécula objetivo, limitándose el rango de
aplicaciones sintéticas.
Por estas razones, se utilizan más habitualmente estrategias basadas en la
transformación química de precursores fluorados, fluoración indirecta, resultando
un proceso más fácil y regioselectivo. Así, se puede acceder a compuestos
fluorados mediante cicloadiciones 1,3-dipolares,113
cicloadiciones [4+2],114
cicloadiciones [2+2],115
y procesos fotoquímicos116
entre otros.
La síntesis estereoselectiva de aziridinas fluoradas derivadas de fosfonatos
se ha llevado a cabo, en nuestro grupo, a partir de oximas con sustituyentes
fluorados y derivadas de fosfonato con diferentes nucleófilos, lo que ha permitido
preparar una nueva familia de -aminofosfonatos fluorados117
(Esquema 29).
Esquema 29.
113
a) K. V. Kudryavtsev Heterocycles 2011, 83, 323-330; b) C. W. Lee, H. Y. Hwang, J. Y. Park, K-W. Chi Bull. Kor. Chem. Soc. 2010, 31, 1305-1308. 114
a) M. I. Hegab, T. G. Elmalah, F. A. Gad Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 2009, 184, 1665-1675; b) J. Leuger, G. Blond, R. Fröhlich, T. Billard, G. Haufe, B. R. Langlois J. Org. Chem. 2006, 71, 2735-2739. 115
C. Sinkel, M. C. Schwarzer, G. Frenking, A. Greiner, S. Agarwal Mag. Res. Chem. 2011, 49, 70-75. 116
R. M. Abdel-Rahman, M. S. I. T. Makki, W. A. Bawazir Chem. Eur. J. 2011, 8, 405-414. 117
F. Palacios, A. M. Ochoa de Retana, J. M. Alonso J. Org. Chem. 2006, 71, 6141-6148.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
46
Recientemente, también en nuestro grupo, se han sintetizado derivados
cíclicos118
a partir de iminas fluoradas α,β-insaturadas por adición regioselectiva
1,2 de alquilacetato o malonato de dietilo (Esquema 30).
Esquema 30.
Así mismo, se ha descrito el primer ejemplo de β-aminofosfonato fluorado
por reducción de -enaminofosfonatos con cianoborohidruro sódico en presencia
de zinc y por hidrogenación catalítica. Estos -enaminofosfonatos fluorados han
sido aplicados a la síntesis de piridinas fluoroalquil sustituidas119
(Esquema 31).
Esquema 31.
La hidrofosforilación enantioselectiva de cetonas fluoradas usando
complejos de aluminio como catalizadores ha permitido, recientemente, la
118
F. Palacios, A. M. Ochoa de Retana, S. Pascual, G. Fernández de Trocóniz, J. M. Ezpeleta Eur. J. Org. Chem. 2010, 34, 6618-6626. 119
F. Palacios, A. M. Ochoa de Retana, J. Oyarzabal, S. Pascual, G. Fernández de Trocóniz J. Org. Chem. 2008, 73, 4568-4574.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
47
preparación de alcoholes quirales fluorados derivados de fosfonato120
(Esquema
32).
Esquema 32.
Shen y colaboradores121
han desarrollado un método adecuado para la
preparación de fosfonatos pirrolo-isoquinolínicos perfluorados. El proceso podría
implicar la reacción del N-iluro de isoquinolinio, generado a su vez a partir de la
correspondiente sal de isoquinolinio e hidruro de sodio, con un fosfonato
perfluoroalquílico para, mediante una cicloadición 1,3-dipolar, dar un intermedio
cuya isomerización y posterior aromatización conduciría al producto deseado
(Esquema 33).
120
X. Zhou, Q. Zhang, Y. Hiu, W. Chen, J. Jiang, L. Lin, X. Liu, X. Feng Org. Lett. 2010, 12, 4296-4299. 121
Y. Shen, Y. Zhang, J. Sun J. Fluorine Chem. 2002, 116, 157-161.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
48
Esquema 33.
La sencilla formación de butadienilfosfonatos fluorados mediante reacción
de sales de vinamidinio fluoradas con diferentes tipos de reactivos de Horner-
Wadsworth-Emmons ha permitido la síntesis de piridinas fluoradas con
sustituyentes fosfonato122
(Esquema 34).
Esquema 34.
122
S. Arimitsu , T. Konno , J. T. Gupton , T. Ishihara, H. Yamanaka J. Fluorine Chem. 2006, 127, 1235-1241.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
49
Con estos antecedentes y teniendo en cuenta el interés de nuestro grupo en
la síntesis de compuestos fluorados y fosforados, se pretende desarrollar una
metodología de preparación de azadienos fluorados, derivados de fosfonato I y II
(Figura 20), así como estudiar su reactividad en procesos de cicloadición.
Figura 20.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Objetivos y planteamiento general
50
1.2. Planteamiento general y objetivos.
El trabajo desarrollado en este capítulo tiene como soporte la experiencia de
nuestro grupo de investigación en los últimos años, sobre la preparación y el
estudio de la reactividad de compuestos azadiénicos, con el fin de utilizar este tipo
de compuestos como sustratos de partida para la preparación de una amplia gama
de derivados acíclicos y heterocíclicos funcionalizados.
Debido a que la presencia de grupos fluorados en los compuestos orgánicos
provoca importantes cambios, tanto en la reactividad química como en la actividad
biológica y farmacológica, se tratará de optimizar nuevos métodos de preparación
de 1-amino-2-azadienos con sustituyentes fluorados en posición 3 derivados de
fosfonatos I y 1-azadienos con sustituyentes fluorados en posición 2 derivados de
fosfonatos II (Esquema 35), ya que pueden ser intermedios muy valiosos en la
preparación de compuestos cíclicos y de una amplia gama de derivados de
aminofosfonatos fluorados más complejos.
Esquema 35. Azadienos fluorados y fosforados para la preparación de compuestos
acíclicos y cíclicos nitrogenados fluorados y fosforados.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Planteamiento general y objetivos
51
En concreto, los objetivos de este primer capítulo son los siguientes:
i. Estudiar la preparación y reactividad de 1-amino-2-azadienos fluorados
derivados de fosfonatos, dado que la presencia de un grupo electrodonor puede
modificar el carácter electrófilo de los 2-azadienos I y que el sustituyente 1-amino
puede ser fácilmente eliminable, induciendo a la aromatización de los heterociclos
formados.
ii. Estudiar la preparación de 1-azadienos con sustituyentes fluorados en
posición 2 derivados de fosfonatos II y su reactividad, para la preparación de
compuestos acíclicos y cíclicos nitrogenados fluorados derivados de fosfonatos.
52 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
1.3. Resultados y discusión.
1.3.1. Preparación de heterociclos nitrogenados fluorados derivados
de fosfonato, utilizando 2-azadienos fluorados y fosforados.
Nuestro primer objetivo consistió en la preparación de 2-azadienos fluorados
y fosforados 1, para abordar a continuación el estudio de su reactividad, con el fin
de lograr la preparación de compuestos acíclicos y heterocíclicos nitrogenados
fluorados y fosforados (Esquema 36).
Esquema 36.
Entre las posibles rutas sintéticas que podrían permitir la preparación de 1-
amino-2-azadienos 1 con sustituyentes fluorados en posición 3 y un grupo
fosfonato en posición 4, se planificaron las rutas alternativas que se muestran en
el esquema 37.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 53 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
a) Reacción de aza-Wittig de fosfazenos N-vinílicos fluorados y derivados
de fosfonato de etilo 3 con compuestos carbonílicos 4 (ruta a).
b) Adición de amidinas a -cetofosfonato de etilo fluorado 6 (ruta b1) o a
compuestos acetilénicos fluorados y fosforados 7 (ruta b2).
Esquema 37. Rutas retrosintéticas para la preparación de 1-amino-2-azadienos fluorados
derivados de fosfonato de etilo.
A través de la primera ruta (ruta a) se tratará de crear el doble enlace C=N,
presente en los compuestos azadiénicos 1, mediante la reacción de fosfazenos N-
vinílicos con cloruros de ácido, formación de la sal de fosfonio 9 y su
correspondiente reacción con aminas secundarias 5, como se indica en el
esquema 38.
54 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 38.
Las rutas b (Esquema 37) permitirán crear un enlace sencillo C-N mediante
la reacción de amidinas 8 (que ya poseen el doble enlace C=N) con -
cetofosfonatos 6 (ruta b1) o por adición nucleófila al triple enlace del acetileno
fluorado y fosforado 7 (ruta b2).
1.3.1.1. Formación de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados de fosfonato
a partir de fosfazenos (ruta a)
El gran interés que suscitan los 2-azadienos como intermedios sintéticos en
química orgánica ha impulsado la búsqueda de rutas sintéticas para su
preparación. De este modo, se han descrito diferentes métodos para la
preparación de estos 2-azadienos, entre los que cabe destacar la reacción de aza-
Wittig90c
entre fosfazenos N-vinílicos y compuestos carbonílicos (Esquema 39).
Esquema 39. Reacción aza-Wittig.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 55 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
La reacción aza-Wittig de fosfazenos con compuestos carbonílicos, análoga
a la reacción de Wittig,123
es un método muy eficiente en la construcción de dobles
enlaces C=N, siendo un método excelente para la construcción de una gran
variedad de derivados heterocíclicos90a,124,125
y compuestos acíclicos
nitrogenados.126
Con anterioridad, en nuestro grupo, se han preparado fosfazenos
conjugados fluorados mediante reacción de iluros de fósforo con nitrilos
fluorados.127
La reacción aza-Wittig de estos fosfazenos con aldehidos generó los
2-azadienos fluoroalquil sustituídos, que permitieron tanto la preparación de
isoquinolinas fluoradas como de otros derivados de piridinas (Esquema 40).
123
a) R. E. Patre, P. S. Parameswaran, S. G. Tilve Arkivoc 2011, 9, 68-76; b) K. C. Majumdar, I. Ansary, S. Samanta, B. Roy Synlett 2011, 5, 694-698; c) P. Torney, R. Patre, S. Tilve Synlett 2011, 639-642; d) R. Csuk, S. Albert Zeit. Naturf. B: A J. Chem. Sci. 2011, 66, 311-316; e) N. Hazeri, G. Marandi, M. T. Maghsoodlou, S. M. H. Khorassani Lett. Org. Chem. 2011, 8, 12-15; f) C. Praveen, P. T. Perumal Synlett 2011, 521-524; g) K. Jennum, M. Vestergaard, A. H. Pedersen, J. Fock, J. Jensen, M. Santella, J. J. Led, K. Kilsaa, T. Bjoernholm, M. B. Nielsen Synthesis 2011, 539-548; h) D. C. Kapeller, S. Braese Synlett 2011, 161-164; i) K. A. Sasikala, K. A. Kalesh, E. R. Anabha, P. M. Pillai, C. V. Asokan, K. S. Devaky Tetrahedron Lett. 2011, 52, 1667-1669; j) R. Tajima, H. Oozeki, S. Muraoka, S. Tanaka, Y. Motegi, H. Nihei, Y. Yamada, N. Masuoka, K. Nihei Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 1374-1381; k) K.-W. Chen, S. Syu, Y.-J. Jang, W. Lin Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 2098-2106. 124 a) Y. Zhong, L. Wang, M.-W. Ding Tetrahedron 2011, 67, 3714-3723; b) A. Ramazani, N. Shajari, A. Mahyari, Y. Ahmadi Mol. Div. 2011, 15, 521-527; c) M. H. Cao, S. Z. Xu, C. S. Chen Chin. Chem. Lett. 2011, 22, 443-446; d) P. He, Y.-B. Nie, J. Wu, M.-W. Ding Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 1429-1436; e) S. A. Patil, R. Patil, D. D. Miller Curr. Med. Chem. 2011, 18, 615-637; f) Y. Liang, H.-W. He, Z.-W. Yang J. Heterocycl. Chem. 2010, 48, 88-91; g) T. Saito, T. Ote, M. Shiotani, H. Kataoka, T. Otani, N. Kutsumura Heterocycles 2010, 82, 305-311; h) E. Schaumann, G. Oppermann, M. Stranberg, H. W. Moore Austr. J. Chem. 2010, 63, 1656-1664. 125
a) S. M. Gueret, D. P. Furkert, M. A. Brimble, Org. Lett. 2010, 12, 5226-5229; b) Y-G. Hu, Y. Wang, S.-M. Du, X.-B. Chen, M.-W. Ding, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 6188-6190; c) K. C. Majumdar, K. Ray, S. Ganai, Synlett 2010, 2122-2124. 126
C. J. Smith, C. D. Smith, N. Nikbin, S. V. Ley, I. R. Baxendale Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 1927-1937. 127
a) F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales, M. Villegas Tetrahedron 2005, 61, 2779-2794; b) F. Palacios, C. Alonso, M. Rodríguez, E. Martínez de Marigorta, G. Rubiales Eur. J. Org. Chem. 2005, 9, 1795-1804; c) F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales, M. Villegas Tetrahedron Lett. 2004, 45, 4031-4034.
56 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 40. Reacción aza-Wittig de fosfazenos fluorados con aldehídos.
Además, es bien conocido que la acetilación de fosfazenos derivados de -
aminoésteres conduce, con buenos rendimientos, a sales de aminofosfonio
(Esquema 41) capaces de reaccionar, a través de una haloimina intermedia, con
nucleófilos para dar lugar a la formación de azadienos con sustituyentes
electrodonores en posición 1. Esta estrategia ha sido utilizada por nuestro grupo
para la preparación de 1-amino-2-azadienos derivados de -amino ésteres.128
128
F. Palacios, M Legido, I. P. Heredia, G. Rubiales Heterocycles 2000, 52, 1057-1064.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 57 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 41.
En nuestro caso, la reacción de Staudinger de azidas vinílicas 10 con
fosfinas 11129
(Esquema 42) parecía el procedimiento más adecuado para la
preparación de los fosfazenos N-vinílicos 3 precursores de los 2-azadienos 1
objetivo. Tal y como se ha descrito previamente,130
azidas vinilicas funcionalizadas
pueden ser preparadas por adición de azida de tetrametilguanidina 12 a
compuestos acetilénicos y en nuestro caso las azidas vinílicas 10 podrían
prepararse, en principio, a partir del compuesto acetilénico fluorado derivado de
fosfonato 7 (Esquema 42).
129
a) A. W. Johnson, W. S. Kahsa, K. A. D. Starzewski, D. A. Dixon Ylides and Imines of Phosphorus, Wiley, New York, 1993; b) S. Eguchi, K. Matsushita, K. Yamoshita Org. Prep. Proced. Int. 1992, 24, 209-243; c) J. Barluenga, F. Palacios Org. Prep. Proced. Int. 1991, 23, 1-65; d) E. Ciganek J. Org. Chem. 1970, 35, 3631-3636; e) R. G. Barnhardt, W. E. McEwen J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 7009-7014; g) H. Staudinger, J. Meyer Helv. Chim. Acta 1919, 2, 635-646. 130
F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos, I. Perez de Heredia, G. Rubiales Org. Prep. Proced. Int. 1995, 27, 145-152.
58 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 42. Esquema retrosintético de la preparación de los 2-azadienos 1 objetivo.
Para la preparación de acetilenos fluorados, existen en bibliografía ejemplos
que permiten generar compuestos acetilénicos a partir de cetonas y los
correspondientes acetiluros de litio.131
Así, Shimizu y colaboradores han preparado
estos sistemas a partir de cetonas fluoradas utilizando como intermedio un enol
tosilado que, una vez deshalogenado con BuLi y tras la adición del carbonilo,
conduce finalmente a los alcoholes propargílicos correspondientes132
(Esquema
43).
131
T. Konno, A. Morigaki, K. Ninomiya, T. Miyabe, T. Ishihara Synthesis 2008, 564-572. 132
M. Shimizu, M. Higashi, T. Takeda, G. Jiang, M. Murai, T. Hiyama Synlett 2007, 1163-1165.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 59 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 43.
Shen y colaboradores, por su parte, utilizaron un nuevo método para la
preparación de compuestos acetilénicos fluorados y fosforados partiendo de
cetonas fluoradas y fosforadas por tratamiento con anhídrido
trifluorometanosulfónico en presencia de N,N-diisopropiletilamina133
(Esquema 44).
Esquema 44.
En nuestro caso, se preparó el acetileno fluorado y fosforado 7 mediante
una ligera modificación de la metodología de Shen y colaboradores consiste en la
deshidratación del correspondiente -cetofosfonato fluorado 6, sintetizado de
133
Y. Shen, M. Qi J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1993, 18, 2153-2154.
60 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
manera similar a la ya descrita en bibliografía.134
La reacción se llevó a cabo
mediante reacción con hidruro sódico en exceso y posterior tratamiento del
enolato sódico 13 con triflato para dar lugar a la formación del compuesto 14. La
pérdida de triflato debido al exceso de hidruro sódico presente en el medio de
reacción daría lugar al compuesto acetilénico 7 (Esquema 45).
Esquema 45.
Una vez preparado el compuesto acetilénico 7 se hizo reaccionar con la
azida de tetrametilguanidina 12 (Esquema 46). Sin embargo, no se observó la
formación de la azida 10 y en su lugar se obtuvo el compuesto azadiénico 1a,
procedente de la adición de tetrametilguanidina 8a al triple enlace presente en el
compuesto 7.
134
T. E. Nickson J. Org. Chem. 1988, 53, 3870-3872.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 61 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 46.
El compuesto 1a fue caracterizado por sus propiedades físicas y
espectroscópicas. En el espectro de 1H-RMN (Figura 21) se aprecia un singlete a
H = 2.85 ppm correspondiente a los hidrógenos de los grupos metilos unidos a los
nitrógenos, un doblete a H = 4.85 ppm con una 2JHP = 9.2 Hz correspondiente al
hidrogeno del doble enlace C=C, además de las señales correspondientes a los
hidrógenos del grupo fosfonato de etilo.
Asimismo, en el espectro de 13
C RMN del azadieno 1a (Figura 22), se
observó un doble cuadruplete a C = 121.04 ppm, la señal correspondiente al
grupo CF3, con una constante de acoplamiento 3JCP = 29.2 Hz, indicando una
configuración relativa trans entre los grupos CF3 y P(O)(OEt)2.
62 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Figura 21. Espectro de 1H-RMN del compuesto 1a.
Figura 22. Espectro de 13
C-RMN del compuesto 1a.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 63 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Además, en el espectro de 31
P-RMN (Figura 23) se aprecia la señal
correspondiente al fósforo del grupo fosfonato de etilo a P = 19.4 ppm y en el
espectro de 19
F-RMN (Figura 24) se aprecia la señal correspondiente a los átomos
de flúor del grupo CF3 a F = -70.95 ppm.
Figura 23. Espectro de 31
P-RMN del
compuesto 1a.
Figura 24. Espectro de 19
F-RMN del
compuesto 1a.
Al no poder generalizar esta metodología para la preparación de 1-amino-2-
azadienos fluorados derivados de fosfonato, se estudió su formación a través de
las otras rutas sintéticas propuestas.
64 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
1.3.1.2. Formación de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados de
fosfonato a partir de amidinas (rutas b).
Los resultados anteriores nos llevaron a explorar las otras rutas sintéticas
(rutas b1 y b2, Esquema 47) propuestas para la formación de 1-amino-2-azadienos
fluorados y fosforados 1. Como ya se ha indicado anteriormente, a través de estas
rutas sintéticas podría formarse un enlace sencillo C-N mediante la reacción de
amidinas 8 con el -cetofosfonato 6 (ruta b1) o por adición al compuesto
acetilénico 7 previamente preparado (ruta b2).
Esquema 47.
En primer lugar, se exploró la ruta b1, es decir, la formación de los
compuestos 1 mediante reacción de Mitsunobu de la forma enólica 6´ del β-
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 65 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
cetofosfonato 6 con amidinas 8. La reacción de Mitsunobu135
permite la conversión
de alcoholes primarios, secundarios y aromáticos en los correspondientes
derivados mediante sustitución nucleófila del grupo hidroxilo, con el empleo de
trifenilfosfina y un dialquilazodicarboxilato (Esquema 48).
Esquema 48. Reacción de Mitsunobu (esquema general).
Como amidinas se utilizaron tetrametilguanidina comercial 8a (R1
= N(Me)2,
R = Me) y N,N-dietilacetamidina 8b (R1
= Me, R = Et) que puede sintetizarse
mediante reacción de dietilamina y acetonitrilo en presencia de CuCl, según el
procedimiento descrito en la literatura.136
En nuestro caso, la reacción del β-cetofosfonato 6, en su forma enólica 6´
con las amidinas 8, en presencia de trifenilfosfina 9a y DEAD
(dietilazodicarboxilato) 15a (R2
= Et) o DIAD (diisopropilazodicarboxilato) 15b (R2
=
iPr), se llevó a cabo en diferentes condiciones. Sin embargo, no se obtuvieron los
correspondientes azadienos 1, sino que se aislaron los derivados de hidrazina
16a,b con bajos rendimientos, junto con un alto porcentaje de los productos de
partida (Esquema 49).
135
a) O. Mitsunobu Synthesis 1981, 1-28; b) O. Mitsunobu, M. Yamada, T. Mukaiyama Bull. Chem. Soc. Jp. 1967, 40, 935-939. 136
a) G. Rousselet, P. Capdeville, M. Maumy Tetrahedron Lett. 1993, 34, 6395-6398; b) J. H. Forsberg, V. T. Spaziano, T. M. Balasubramanian, G. K. Liu, S. A. Kinsley, C. A. Duckworth, J. J. Poteruca, P. S. Brown, J. L. Miller J. Org. Chem. 1987, 52, 1017-1021.
66 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 49.
La formación de estas hidrazinas 16 podría justificarse por reacción de
trifenilfosfina 9a con acetilendicarboxilato 15 generando el intermedio 17 que se
une al oxígeno enólico, para dar lugar al intermedio 18, el cual mediante un ataque
nucleófilo intramolecular con pérdida de oxido de fosfina, originaría los derivados
de hidrazina 16 (Esquema 50).
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 67 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 50.
A la vista de los resultados anteriores, nos propusimos estudiar la
preparación de los derivados azadiénicos 1 mediante la ruta sintética b2, formación
del enlace sencillo C-N mediante la adición de amidinas 8 al compuesto
acetilénico 7 (Esquema 47). La reacción en cloroformo bajo atmósfera de N2 y a
temperatura ambiente, condujo a los 1-amino-2-azadienos fluorados y fosforados
1a,b esperados, con excelentes rendimientos (Esquema 51).
Esquema 51.
68 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Los compuestos 1 fueron caracterizados por sus propiedades físicas y
espectroscópicas. El espectro de 1H RMN del azadieno 1b, representado en la
figura 25, presenta como señales mas características un singlete a H = 2.01 ppm,
correspondiente al grupo metilo de la acetamidina, así como un doblete a H = 5.32
ppm (2JHP = 11.9 Hz), que corresponde al protón unido al carbono del doble enlace
C=C. Así mismo, en el espectro de 13
C RMN del azadieno 1b, al igual que en el
caso del azadieno 1a, se observó a C = 120.65 ppm, la señal correspondiente al
grupo CF3, con una constante de acoplamiento 3JCP = 27.9 Hz indicando una
configuración relativa trans entre los grupos CF3 y P(O)(OEt)2.
Los espectros de 31
P-RMN (Figura 26) y 19
F-RMN (Figura 27) presentaron
señales a P = 18.5 ppm y F = -72.2 ppm correspondientes a los grupos fosfonato
y CF3 respectivamente.
Figura 25. Espectro de 1H-RMN del compuesto 1b.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 69 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Figura 26. Espectro de 31
P-RMN del
compuesto 1b.
Figura 27. Espectro de 19
F-RMN del
compuesto 1b.
70 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
1.3.1.3. Reactividad de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados de
fosfonato.
Una vez preparados los 1-amino-2-azadienos fluorados 1 derivados de
fosfonato, se procedió a estudiar el comportamiento de estos compuestos frente a
diferentes reactivos nucleófilos y electrófilos con enlaces múltiples, tales como
olefinas, azoderivados, compuestos acetilénicos y compuestos carbonílicos
(Figura 28), con el fin de establecer cual era su comportamiento frente a este tipo
de reactivos y fundamentalmente, explorar si se podrían comportar como
heterodienos en reacciones de Diels-Alder.
Así, los compuestos 1a,b se hicieron reaccionar en diferentes condiciones
de reacción con los reactivos indicados en la figura 28. Sin embargo, en la mayor
parte de los casos, o bien se recuperaba el producto de partida o se obtenían
mezclas de muchos productos, posiblemente fruto de la descomposición del
azadieno.
Figura 28.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 71 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Únicamente cuando los 2-azadienos 1a,b se hicieron reaccionar con la 4-
fenil-1,2,4-triazolin-3,5-diona en cloroformo a temperatura ambiente, fue posible
obtener los compuestos acíclicos 19a,b (Esquema 52).
Esquema 52.
En estos casos, los azadienos parecen comportarse como enaminas en las
que, a pesar de la presencia de dos grupos activantes en posición 1, los grupos
fosfonato y trifluorometilo desactivan el dieno impidiendo la reacción de
cicloadición y se produce alternativamente la adición nucleófila de la enamina a la
triazolina.
En conclusión, en este apartado se ha llevado a cabo la preparación de
compuestos acíclicos fluorados derivados de fosfonato, entre ellos 1-amino-2-
azadienos 1. Hemos estudiado la reactividad de estos 1-amino-2-azadienos
fluorados derivados de fosfonato frente a diferentes reactivos nucleófilos y
electrófilos. Únicamente fue posible la obtención de los compuestos acíclicos
19a,b cuando los 2-azadienos 1a,b se hicieron reaccionar con la 4-fenil-1,2,4-
triazolin-3,5-diona.
72 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
1.3.2. Síntesis y reactividad de 1-azadienos fluorados derivados de
fosfonato.
Continuando con el interés en la preparación de compuestos cíclicos y
acíclicos nitrogenados con sustituyentes fluorados y fosforados, nuestro segundo
objetivo consiste en la preparación y el estudio de reactividad de 1-azadienos con
un sustituyente trifluorometil en la posición 2 y un sustituyente fosfonato en la
posición 3 (Esquema 53). La preparación de estos compuestos 2 podría llevarse a
cabo a través de dos posibles rutas sintéticas:
- Ruta a: Reacción de cetonas fluoradas y fosforadas -insaturadas 20 con
aminas primarias 21.
- Ruta b: Reacción de Wittig de iluros de fósforo 22 con compuestos
carbonílicos 23.
Esquema 53. Esquema retrosintético para la preparación de 1-azadienos 2.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 73 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
La primera ruta sintética (ruta a, Esquema 53) resulta bastante efectiva para
la formación de dobles enlaces carbono-nitrógeno cuando se utilizan aldehídos,
pero los rendimientos no resultan satisfactorios cuando se utilizan cetonas debido
a la competencia con productos de adición 1,4.137
Con estos antecedentes, se
pensó que una alternativa a la reacción de condensación, que evita los problemas
de regioselectividad en la adición de aminas, podría ser la olefinación de iluros de
fósforo. Mediante el empleo de esta estrategia, han sido preparadas, con éxito,
oximas,16a,138
hidrazonas139
o iminas24,140
α,β-insaturadas, a partir de sus
precursores β-fosforados y compuestos carbonílicos.
En nuestro caso, pensamos que los 1-azadienos fluorados derivados de β-
aminofosfonatos podrían ser preparados a partir de los correspondientes iluros de
fósforo 22, mediante reacción de Wittig con compuestos carbonílicos 23 (ruta b,
Esquema 53).
En 1979, George Wittig (Figura 29) recibió el Premio Nobel, entre otros
méritos, por el descubrimiento en 195389e
de la reacción de síntesis de olefinas a
partir de iluros de fósforo y compuestos carbonílicos.
137
M.S. Gibson The Chemistry of Amino Group, S. Patai, John Wiley and Sons, London, 1968. 138
a) T. E. Hurst, T. J. Miles, C. J. Moody Tetrahedron 2008, 64, 874-882; b) F. Palacios, D. Aparicio, J. García, E. Rodríguez Eur. J. Org. Chem. 1998, 1413-1423; c) F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos, E. Rodríguez Tetrahedron 1998, 54, 599-614. 139
a) J. E. Mullins, J.-L. G. Etoga, M. Gajewski, J. I. DeGraw, C. M. Thompson Tetrahedron Lett. 2009, 50, 2298-2300; c) O. A. Attanasi, P. Filippone, S. Lillini, F. Mantellini, S. Nicolini, J. M. de los Santos, R. Ignacio, D. Aparicio, F. Palacios Tetrahedron 2008, 64, 9264-9274; d) V. Sridharan, P. T. Perumal, C. Avendaño, J. C. Menendez Org. Biomol. Chem. 2007, 5, 1351-1353; e) F. Palacios, D. Aparicio, Y. López, J. M. de los Santos Tetrahedron Lett. 2004, 45, 4345-4348; f) F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos, J. Vicario Tetrahedron 2001, 57, 1961-1972; g) F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos Tetrahedron 1999, 55, 13767-13778; h) F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos Tetrahedron 1994, 50, 12727-12742. 140
a) P. Li, L.-J. Liu, J.-T. Liu Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 74-77; b) F. Palacios, A. M. Ochoa de Retana, S. Pascual, J. Oyarzabal J. Org. Chem. 2004, 69, 8767-8774; c) F. Palacios, D. Aparicio, J. Vicario Eur. J. Org. Chem. 2002, 4131-4136; d) F. Palacios, S. Pascual, J. Oyarzabal, A. M. Ochoa de Retana Org. Lett. 2002, 4, 769-772; e) G. F. Jiang, J. Sun, Y. Shen J. Fluorine Chem. 2001, 108, 207-210; f) F. Palacios, D. Aparicio, J. García, E. Rodríguez, A. Fernandez-Acebes Tetrahedron 2001, 57, 3131-3141.
74 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Figura 29. George Wittig (1897-1987).
Esta reacción, que en la actualidad lleva el nombre de su descubridor, fue
ampliada en años posteriores a la utilización de carbaniones derivados de óxidos
de fosfina y fosfonatos, en las denominadas “reacción de Horner”89b,89c
y “reacción
de Wadsworth-Emmons”89a,141
, incrementando las posibilidades sintéticas que
ofrecía este método para la creación de enlaces C-C. A los pocos años del
descubrimiento de la reacción de Wittig, ésta se aplicó inmediatamente, con éxito,
en la síntesis a escala industrial de las vitaminas D142
y A143
y, hasta la actualidad,
innumerables productos naturales han sido sintetizados mediante estrategias
sintéticas basadas en la reacción de Wittig.90a,144
La preparación de los correspondientes iluros de fósforo 22, precursores del
azadieno objetivo, podría llevarse a cabo mediante reacción de cicloadición [2+2]
de fosfazenos sencillos 24 y el compuesto acetilénico 7 (Esquema 54), de forma
similar a la reacción previamente descrita para otros acetilenos
funcionalizados.140e,145
141
a) W. S. Wadsworth Org. React. 1977, 25, 73-253. 142
H. H. Inhoffen, J. F. Kath, K. Brückner Angew. Chem. 1955, 67, 276-278. 143
H. Pommer Angew. Chem. Int. Ed. Eng. 1977, 16, 423-429. 144
a) D. X. Hu, M. D. Clift, K. E. Lazarski, R. J. Thomson J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1799-1804; b) S. Knueppel, V. O. Rogachev, P. Metz Eur. J. Org. Chem. 2010, 32, 6145-6148. 145
a) J. Barluenga, F. López, F. Palacios, F. Sanchez-Ferrando J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2: Physical Org. Chem. (1972-1999) 1988, 903-907; b) J. Barluenga, F. Lopez, F. Palacios J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1986, 1574-1575; c) J. Barluenga, F. López, F. Palacios J. Chem. Soc., Chem. Comm. 1985, 1681-1682.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 75 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 54.
Existen varios métodos sintéticos adecuados para la preparación de
fosfazenos,146
entre éstos destaca la reacción de Staudinger de azidas con
fosfinas, ya que permite acceder a un gran número de derivados, variando los
sustituyentes en el átomo de fósforo y en el de nitrógeno.129g
En nuestro caso, la reacción de las azidas aromáticas 25 con fosfinas 9 en
cloroformo o tolueno y en atmósfera de nitrógeno dió lugar a los correspondientes
fosfazenos 24 en cortos periodos de reacción (Esquema 55, Tabla 1).
Esquema 55.
146
a) F. F. Stewart Organophosphorus Chem. 2010, 39, 308-352; b) G. A. Carriedo Organophosphorus Chem. 2009, 38, 332-386.
76 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Debido a inestabilidad de los fosfazenos 24a, 24b, 24d, 24e y 24f (derivados
de trimetilfosfina 9b o dimetilfenilfosfina 9c) no pudieron ser aislados, por lo que
una vez puesta de manifiesto su presencia en el crudo de reacción, mediante 31
P-
RMN, se utilizaron in situ en posteriores reacciones. En el caso del compuesto
24c,147
derivado de trifenilfosfina 9a, se purificó por cromatografía en columna y se
caracterizó por sus propiedades físicas y espectroscópicas.
Tabla 1. Fosfazenos 24 obtenidos.
Compuesto R4 R
5 Ar Condiciones de reacción
Rdto.(%)
24a Me Me p-NO2C6H4 CHCl3 / 30 min. / t.a. a
24b Me Me p-MeC6H4
CHCl3 / 15 min. / t.a.
a
24c Ph Ph p-MeC6H4
CHCl3 / 1h / t.a.
87
24d Me Ph p-NO2C6H4
CHCl3 / 30 min. / t.a.
a
24e Me Ph p-MeC6H4
CHCl3 / 30 min. / t.a.
a
24f Me Ph p-MeOC6H4
CHCl3 / 30 min. / t.a.
a
a No aislado, caracterizado por RMN. Se utilizará in situ en posteriores reacciones.
Una vez preparados los fosfazenos 24, estos se hicieron reaccionar con el
compuesto acetilénico 7, dando lugar a los correspondientes iluros de fósforo 22.
La formación de los compuestos 22 puede explicarse a través de una cicloadición
[2+2] con formación del correspondiente intermedio cíclico 26, cuya apertura daría
lugar a los iluros de fósforo fluorados y fosforados 22 (Esquema 56, Tabla 2).
147
M. Adib, E. Sheikhi, A. Deljoush Tetrahedron 2011, 67, 4137-4140.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 77 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Esquema 56.
Los compuestos 22, en general, no pudieron ser aislados debido a su
inestabilidad, pero fueron caracterizados mediante RMN de 1H,
19F y
31P.
Tabla 2. Iluros de fósforo 22 obtenidos.
Compuesto R4 R
5 Ar
Condiciones de
reacción Rdto.(%)
22a
Me
Me
p-NO2C6H4
CHCl3 / 5 h / t.a.
a
22b Me Me p-MeC6H4 CHCl3 / 0.5 h / t.a. a
22c Ph Ph p-MeC6H4 CHCl3 / 21.5 h / Δ 68
22d Me Ph p-NO2C6H4 CHCl3 / 15 h / t.a. a
22e Me Ph p-MeC6H4 CHCl3 / 1 h / t.a. a
22f Me Ph p-MeOC6H4 CHCl3 / 0.5 h / t.a. a
a No aislado, caracterizado por
19F y
31P-RMN.
78 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
1.3.2.1. Preparación de 1-azadienos fluorados derivados de fosfonato.
A continuación, con el fin de obtener, mediante reacción de Wittig, los 1-
azadienos fluorados y fosforados correspondientes, se hicieron reaccionar los
iluros de fósforo 22, preparados previamente, con glioxalato de etilo 23a y
cetomalonato de dietilo 23b, a temperatura ambiente y a reflujo en tubo sellado.
Sin embargo, únicamente la reacción con glioxalato de etilo de los iluros de fósforo
22a, 22b y 22d, dió lugar a los correspondientes 1-azadienos fluorados derivados
de fosfonato 2 (Esquema 57) con rendimientos de 40%, 58% y 30%,
respectivamente.
Esquema 57.
Así, por ejemplo, el compuesto 2a fue caracterizado por sus propiedades
físicas y espectroscópicas. En el espectro de 13
C RMN (Figura 30) puede
observarse a C = 163.55 ppm un doblete correspondiente al carbono del grupo
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 79 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
CO2Et, con una constante de acoplamiento 3JCP = 25.2 Hz, indicando una
configuración relativa trans entre los grupos CO2Et y P(O)(OEt)2.
Figura 30. Espectro de 13
C-RMN del compuesto 2a.
80 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
1.3.2.1. Estudio de la reactividad de 1- azadienos fluorados derivados
de fosfonato.
Como se ha indicado previamente, los derivados aminofosforados fluorados
pueden ser excelentes sustratos en química médica.97
Sin embargo, hasta ahora
se han descrito escasos ejemplos para su preparación.119,148
Por tanto, con el fin
de acceder a compuestos acíclicos derivados de -aminofosfonatos con
sustituyentes fluorados, se procedió a explorar la reducción del compuesto 2a.
Recientemente, se ha utilizado la reducción selectiva de enlaces C=N en
moléculas con dobles enlaces C=C y C=N para la síntesis de α-
aminofosfonatos.1,149
En nuestro caso, el tratamiento de los compuestos 2a y 2b
con NaBH4, dió lugar a una mezcla de los dos diastereoisómeros 27 y 28 de los
compuestos totalmente reducidos, en la que uno de los diastereoisómeros
predominó (60%) frente al otro (40%) (Esquema 58).
Esquema 58.
148
a) P. S. Bhadury, Y. Zhang, S. Zhang, B. Song, S. Yang, D. Hu, Z. Chen, W. Xue, L. Jin Chirality, 2009, 21, 547-557; b) L. Jin, B. Song, G. Zhang, R. Xu, S. Zhang, X. Gao, D. Hu, S. Yang Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16, 1537-1543; c) B.-A. Song, Y.-L. Wu, S. Yang, D.-Y. Hu, X.-Q. He, L.-H. Jin Molecules 2003, 8, 186-192. 149
K. D. Safa, J. V. Mardipour, Y. M. Oskoei J. Organomet. Chem. 2011, 696, 802-806.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 81 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Debido a la complejidad de los espectros de RMN de la mezcla, no fue
posible asignar la configuración relativa de cada uno de los compuestos. Por ello,
se procedió a la ciclación de la mezcla de compuestos 27a y 28a con el fin de
obtener las correspondientes -lactamas diastereoisómeras que pudieran permitir
su aislamiento y caracterización.
La reacción se llevó a cabo en presencia de hidruro sódico150
calentando a
reflujo de THF durante 24 horas. Transcurrido el tiempo de reacción, se observó
en el crudo la presencia de un único compuesto 30 (Esquema 59).
Esquema 59.
150
Q. Su, J. S. Panek J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2425-2430.
82 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
La –lactama 30 fue aislada y caracterizada por sus propiedades físicas y
espectroscópicas y la estructura fue confirmada inequívocamente por análisis de
Rayos X (Figura 31).
Figura 31. Vista ORTEP del compuesto 30.
Así, el espectro de 1H-RMN (Figura 32) se caracteriza por la ausencia de las
señales correspondientes a los etilos procedentes del glioxalato de etilo y por un
doble cuadruplete a H = 4.90 ppm correspondiente al hidrógeno del carbono unido
al CF3, con constantes de acoplamiento 3JHH = 6.4 Hz y
3JHF = 18.4 Hz.
Además, en el espectro de 31
P-RMN (Figura 33) se aprecia la señal
correspondiente al fósforo del grupo fosfonato de etilo a P = 26.4 ppm y en el
espectro de 19
F-RMN (Figura 34) se aprecia un doblete a F = -75.9 ppm
correspondiente al acoplamiento de los átomos de flúor del grupo CF3 con el grupo
fosfonato con una constante de acoplamiento 4JFP = 6.1 Hz.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 83 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Figura 32. Espectro de 1H-RMN del compuesto 30.
Figura 33. Espectro de 31
P-RMN del
compuesto 2a
Figura 34. Espectro de 19
F-RMN del
compuesto 2a.
84 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
La formación de un único isómero para la -lactama 30 podría explicarse por
isomerización de la -lactama cis 29 a la -lactama trans 30, más estable en las
condiciones básicas en las que transcurre la reacción (Esquema 60).
Esquema 60.
El cálculo, realizado a nivel B3LYP/6-31G*, de la diferencia de Energía de
Gibbs para dicha isomerización, indica que el isómero trans 30 es 3.79 Kcal/mol
más estable que el isómero cis 29 (Esquema 61), lo que está de acuerdo con el
resultado experimental obtenido.
Esquema 61.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 85 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Como conclusión, en este apartado hemos estudiado la preparación de 1-
azadienos con sustituyentes fluorados en posición 2 derivados de fosfonato de
etilo, mediante la reacción de Wittig de iluros de fósforo con glioxalato de etilo. La
reducción de los 1-azadienos ha conducido a -aminofosfonatos fluorados N-
sustituídos y la posterior ciclación de éstos últimos ha permitido la preparación de
una -lactama fluorada y fosforilada.
86 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
En resumen, en este primer capítulo se han preparado 1-amino-2-azadienos
fluorados derivados de fosfonato 1 por adición de amidinas al compuesto
acetilénico 7, y se ha estudiado su reactividad frente a diferentes reactivos. El
comportamiento enamínico de los 2-azadienos 1 frente a 4-fenil-1,2,4-triazolin-3,5-
diona da lugar a los compuestos acíclicos 19 (Esquema 62).
Esquema 62.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 87 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Resultados y discusión
Por otra parte, se han preparado 1-azadienos 2 con sustituyentes
fluorados derivados de fosfonato de etilo, mediante reacción de Wittig de iluros de
fósforo con glioxalato de etilo. Su reducción y posterior ciclación, ha permitido la
preparación de -aminofosfonatos fluorados 27 y 28 y la -lactama fluorada y
fosforada 30 (Esquema 63).
Esquema 63.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 91 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de
Topoisomerasa I.
2.1. Introducción.
CÁNCER es el término coloquial que engloba a un grupo de enfermedades
que se caracterizan por la pérdida de control del crecimiento, la división y
propagación de un grupo de células, que conduce a un tumor primario maligno
que invade y destroza los tejidos adyacentes.151
Neoplasia significa, literalmente,
“crecimiento nuevo”. Una neoplasia, según la definición de Willis, es “una masa
anormal del tejido cuyo crecimiento es excesivo y descoordinado respecto al de
los tejidos normales y continúa aún después de interrumpir el estímulo que produjo
el cambio”. Para el origen de todas las neoplasias son básicos los cambios
hereditarios (genéticos) que permiten la proliferación excesiva y no regulada, que
depende de estímulos reguladores del crecimiento fisiológico. En lenguaje médico,
una neoplasia, con frecuencia, se denomina tumor.152
Si este tumor es maligno
puede propagarse a otras regiones del cuerpo a través de un proceso conocido
como metástasis, que es la causa del 90% de las muertes por cáncer.151
151
C. Avendaño, J. C. Menéndez Medicinal Chemistry of Anticancer Drugs, Elsevier, 2008. 152
V. Kumar, A. K. Abbas, N. Fausto Robbins Patología Humana, Elsevier, 2008.
92 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Todos los tumores, benignos y malignos, tienen dos componentes tisulares
básicos:
1) El parénquima, formado por células neoplásicas, que determina en gran
medida su comportamiento biológico y es este componente del que deriva el
nombre de tumor.
2) El estroma de soporte, derivado del huésped y no neoplásico, formado
por tejido conjuntivo, vasos sanguíneos y células inflamatorias derivadas del
huésped, que consiste en tejido conectivo y vasos sanguíneos. Es fundamental
para el crecimiento de la neoplasia, dado que proporciona el aporte sanguíneo y la
base para el crecimiento de las células parenquimatosas.152
La importancia del cáncer ha aumentado en el último siglo como
consecuencia del descenso de las muertes por enfermedades infecciosas y del
aumento de la esperanza de vida, ya que la edad es uno de los principales
factores de riesgo de esta enfermedad. El cáncer es una de las enfermedades
más difíciles de tratar, además de ser responsable del 13% de todas las muertes
mundiales, este porcentaje aumenta debido al envejecimiento de la población en
muchos países, sobre todo en los desarrollados.
La enfermedad del cáncer comienza en una sola célula. La transformación
de una célula normal en una tumoral es un proceso que abarca varias fases y
suele consistir en una progresión de una lesión precancerosa a un tumor maligno.
La tumorigénesis es un proceso con múltiples pasos que incluyen una
acumulación de sucesivas mutaciones en oncogenes y genes supresores que
regulan el ciclo celular.151
Las células crecen a través de una secuencia de diferentes fases (Figura
35):
● Fase de descanso (G0) en la que las células se encuentran en
quiescencia, células no proliferativas que han abandonado el ciclo celular activo
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 93 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
pero mantienen una actividad basal de síntesis de ARN y proteínas necesaria para
el adecuado recambio molecular.153
● Las células con intención de multiplicarse entran en la interfase (G1) que
se caracteriza por un proceso sintético, que incluye la participación del ARN y
algunas proteínas, que preparan a la célula para la siguiente fase.
● La fase sintética del ADN (S), donde el contenido del ADN se duplica.
● Segunda fase de descanso (G2), la fase previa a la mitosis.
● Fase mitótica en la que los cromosomas se separan, causando la división
celular y formando dos células hijas. Estas células hijas pueden desarrollarse para
ser células diferenciadas
◦ que no se dividen, convirtiéndose en células maduras que mueren,
◦ que pueden ser reclutadas por el ciclo celular y están en fase de descanso
(G0),
◦ que se dividen continuamente, entrando de nuevo en la fase G1 (Figura
35).
Los mejores puestos de control de la proliferación celular ocurren en la fase
G1 cuando las células tienen que comprometerse con la división y en la fase G2
antes de producirse la mitosis.
153
a) G. S. Stein, A. B. Pardee Cell Cycle & Growth Control, Wiley-Liss, 2nd
edition, 2004; b) K. Vermeulen, D. R. Van Bockstaele, Z. N. Berneman Cell Prolif. 2003, 36, 131-149.
94 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Figura 35. Fases del ciclo celular.
El tratamiento actual del cáncer es multidisciplinar y en raras ocasiones se
trata a los pacientes con una única estrategia. Así, lo más habitual es emplear
conjuntamente al menos dos tratamientos diferentes frente al cáncer.
Los tratamientos frente al cáncer son:
● Cirugía, que se emplea tanto en estadios precancerosos (eliminando
lesiones que con el tiempo pueden convertirse en malignas) como en la diagnosis
y tratamiento del cáncer. Además, la cirugía es muy importante en los cuidados
paliativos de pacientes en estadios avanzados.
● Radioterapia, que se aplica con diferentes intensidades dependiendo del
estadio de la enfermedad. Así, se usa en pequeñas dosis y baja intensidad en
pacientes con estadios avanzados o metástasis y en dosis altas y elevadas
intensidades en estadios iniciales o después de la cirugía.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 95 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
● Quimioterapia, en la actualidad se disponen de entre 20 y 30 compuestos
quimioterapéuticos válidos para el tratamiento del cáncer, habitualmente se
administran conjuntamente, usándose compuestos que inducen la muerte celular a
través de distintos mecanismos.
La quimioterapia y la radioterapia actúan mejor cuando las células están
implicadas en alguna fase del ciclo celular. La radioterapia es utilizada desde el
descubrimiento de los Rayos X por Roentgen en 1895.154
Los agentes quimioterapéuticos pueden clasificarse según su actividad
relativa al ciclo celular, como específicos de fase y no específicos de fase.
Los fármacos específicos de fase son efectivos, únicamente, en presencia
de las células tumorales durante una fase específica de la división celular. En este
caso, el incremento de la dosis del fármaco no conduce a mayor muerte celular.
Sin embargo, si la concentración se mantiene elevada durante más tiempo, más
células entrarán en la fase letal del ciclo celular y morirán.
Los agentes no específicos de fase pueden dividirse a su vez en fármacos
no específicos de ciclo, que matan las células que no se están dividiendo y
específicos de ciclo, que pueden matar las células que entran en el ciclo celular.
Los agentes no específicos de fase tienen una curva dosis-respuesta lineal,
cuanto mayor sea la dosis administrada, mayor será la muerte celular.155
Vivimos en una era favorable para el descubrimiento y desarrollo de
compuestos con actividad antitumoral. El descubrimiento de los compuestos
anticancerosos ha sufrido cambios reseñables en la última década.153
Los
primeros tratamientos de quimioterapia se caracterizaban por una falta de
especificidad y una elevada toxicidad experimentada por el paciente.154
La primera
generación de antitumorales eran agentes citotóxicos que, frecuentemente,
actuaban dañando el ADN, inhibiendo su síntesis o interfiriendo en los
154
S. Neidle Cancer Drug Design and Discovery, Elsevier, 2008. 155
R. F. McLain, K. U. Lewanndrowski, M. Markman, R. M. Bukowski, R. Macklis, E. C. Benzel Cancer in the Spine, Current Clinical Oncology, Humana Press, 2006.
96 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
mecanismos de división celular, por ejemplo, bloqueando las topoisomerasas o
vinculándose a los microtúbulos.156
La mayoría de estos agentes se descubrieron
por screening de productos químicos capaces de matar a células cancerosas.157
Agentes Quimioterapéuticos:
AGENTES ALQUILANTES
Los agentes alquilantes del ADN, originalmente basados en las mostazas
sulfuradas y nitrogenadas,158
son la columna vertebral de numerosos
tratamientos153
y alteran la función celular transfiriendo grupos alquilo a amino,
carboxilo, fosfato o tiol de ácidos nucleicos (ADN y ARN). La posición N-7 de la
guanina es el lugar más susceptible a la alquilación. Esta alquilación da lugar a un
vínculo con las hebras cruzadas del ADN que impide su replicación, dañando la
transcripción del ARN y el material genético. Son específicos del ciclo celular pero
no de fase.
Los agentes alquilantes más importantes son, entre otros, la Ciclofosfamida,
extensamente utilizada en el tratamiento de leucemias, linfomas, cáncer de mama,
mieloma y en transplantes de médula ósea; la Ifosfamida, utilizada en el
tratamiento de sarcomas y de linfomas no-Hodgkin, y las nitrosoureas Lomustina y
Carmustina para el tratamiento del cáncer cerebral y melanoma (Figura 36).
156
B. A. Chabner, T. G. Roberts Nat. Rev. Cancer 2005, 5, 65-72. 157
E. K. Rowinsky, N. Onetto, R. M. Canetta, S. G. Arbuck Semin. Oncol. 1992, 19, 646-692. 158
O. M. Colvin Curr. Pharm. Des. 1999, 5, 555-560.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 97 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Figura 36. Agentes alquilantes más representativos.
ANTIMETABOLITOS
Los antimetabolitos se utilizan desde 1948, cuando se descubrió que este
tipo de fármacos producían una remisión temporal de la leucemia linfoblástica
aguda en niños. Posteriormente, el Metrotexato (Figura 37) demostró que la
quimioterapia podía curar el cáncer con un simple agente en la neoplasia
trofoblástica gestacional.
Los agentes antimetabólicos constituyen un gran grupo de fármacos que
interfieren con los bloques de construcción en la síntesis del ADN y del ARN y
llevan a cabo su actividad en la fase S del ciclo celular. Los más importantes son
el Fluorouracilo (Figura 37), utilizado en el carcinoma de colon, mama, recto,
estómago, páncreas, esófago, cabeza y cuello, y el Metotrexato para el
tratamiento de cáncer de vejiga, leucemia y sarcoma entre otros.
98 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Figura 37. Ejemplos de antimetabolitos.
ANTIBIÓTICOS ANTITUMORALES
Generalmente provienen de microorganismos e interfieren con el ADN
intercalándose en los pares de bases. Así dañan la replicación del ADN y la
producción del ARN mensajero. También interfieren con la acción de las
topoisomerasas. Son fármacos no específicos del ciclo celular, por ello tienen gran
interés en la quimioterapia combinatoria así como en la radioterapia ya que
causan sinergia con sus efectos. Los antibióticos antitumorales más relevantes
son Doxorubicina y Epirubicina (Figura 38) ampliamente utilizados en el
tratamiento de linfomas, leucemia, cáncer gástrico, de mama y de vejiga.
Figura 38. Antibióticos antitumorales más representativos.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 99 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
AGENTES ANTI-TUBULINA
Los primeros estudios de agentes anti-tubulina fueron realizados con la
Colchicina, que los antiguos egipcios utilizaban para tratar la gota. Esta clase de
antitumorales engloba a los alcaloides de la vinca y a los taxanos. El agente más
representativo de este grupo es el Paclitaxel (Figura 39), utilizado en tratamiento
de cáncer de mama, pulmón y ovarios.
Figura 39. Paclitaxel, comercializado bajo el nombre TaxolTM
.
AGENTES HORMONALES
Las hormonas son primordiales en el desarrollo de muchos órganos, por ello
han sido manipuladas para el tratamiento del cáncer originado en distintos
órganos. El agente hormonal más famoso es el Tamoxifen (Figura 40), un fármaco
no esteroideo que se une a los receptores estrogénicos produciendo un efecto
antiestrogénico. Este agente es utilizado para el tratamiento del cáncer de mama
primario o metastático.
100 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Figura 40. Tamoxifen, comercializado bajo el nombre NolvadexTM
.
AGENTES BIOLÓGICOS
Entre los agentes biológicos más importantes se encuentran la Interleuquina
2 (AldesleukinTM
) y los Interferones. Estos agentes generan la respuesta inmune
para inducir la regresión del tumor.
AGENTES PARA TERAPIA DIRIGIDA
Este tipo de tratamiento se basa en una terapia específica para las células
tumorales, aumentando la eficacia y minimizando la toxicidad de los fármacos. Los
agentes más vanguardistas son, entre otros, el Rituximab (RituxanTM), anticuerpo
monoclonal obtenido por ingeniería genética, que actúa selectivamente sobre el
antígeno CD-20 de los linfocitos B.155
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 101 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
INHIBIDORES DE CINASAS
Dentro de los inhibidores de cinasas cabe destacar los bisindolocarbazoles,
que han mostrado una elevada inhibición de CDK2 y CDK4159
y algunos derivados
del diadamantano.160
Recientemente se están desarrollando nuevos compuestos
inhibidores de cinasas161
como IPA-3,162
LY294002,163
o mesilato de Imatinib155
(Figura 41).
Figura 41. Algunos inhibidores de cinasas utilizados en el tratamiento del cáncer.
159
G. Zhu, S. E. Conner, X. Zhou, C. Shih, T. Li, B. D. Anderson, H. B. Brooks, R. M. Campbell, E. Considine, J. A. Dempsey, M. M. Faul, C. Ogg, B. Patel, R. M. Schultz, C. D. Spencer, B. Teicher, S. A. Watkins J. Med. Chem. 2003, 46, 2027-2030. 160
J. J. Wang, Y. F. Chang, Y. T. Chern, C. W. Chi Br. J. Cancer 2003, 89, 1995-2003. 161
M. Scaltriti, C. Verma, M. Guzman, J. Jiménez, J. L. Parra, K. Pedersen, D. J. Smith, S. Landolfi, S. R. Y. Cajal, J. Arribas, J. Baselga Oncogene 2009, 28, 803-814. 162
C. Yi, J. Maksimoska, R. Marmorstein, J. L. Kissil Biochem. Pharm. 2010, 80, 683-689. 163
D. Kong, S. Dan, K. Yamazaki, T. Yamori Eur. J. Cancer 2010, 46, 1111-1121.
102 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
ENZIMAS
Los fármacos de este tipo están aún en estudio, pero un ejemplo de ellos es
la L-asparraginasa que se emplea en tratamientos de leucemia linfoblástica aguda
en niños.164
INHIBIDORES DE TOPOISOMERASAS
Las topoisomerasas son enzimas que regulan la geometría tridimensional
(topología) del ADN, conduciendo la interconversión de isómeros topológicos y
relajados. Este proceso esta relacionado con la regulación del superenrollamiento
del ADN, que es esencial en la transcripción y replicación, cuando las hebras
deben relajarse para permitir el acceso a las enzimas involucradas en estos
procesos. Hay dos tipos de topoisomerasas, la Topoisomerasa I que rompe una
hebra del ADN y la Topoisomerasa II que rompe las dos hebras y requiere de ATP
para realizar su función.151,165
En nuestro estudio nos centraremos en los diferentes inhibidores de
Topoisomerasa I.
Inhibidores de Topoisomerasa I
La Topoisomerasa I está dividida en 4 dominios basados en los estudios
proteolíticos y el análisis cristalográfico.166
Está compuesta por 765 aminoácidos
que se distribuyen en los diferentes dominios de la siguiente manera:
- Dominio N-terminal (1-214)
- Dominio Básico (215-635)
164
R. Ali, F. Ozcalemkas, Y. Kimya, N. Koksae, H. Ozkam, V. Ozkocaman, A. Hoyrazli, M. Calinkaya, A. Tunali Leuk. Res. 2009, 33, 26-28. 165
A. Lauria, M. Ippolito, A. M. Almerico J. Mol. Model 2007, 13, 393-400. 166
J. B. Leppard, J. J. Champoux Chromosoma 2005, 114, 75-85.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 103 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
- Enlazador (636-712)
- Dominio C-terminal (713-765)
El núcleo activo de la Topoisomerasa I es el dominio C-terminal donde se
encuentra la tirosina-723, responsable de la unión covalente del enzima al ADN.167
Figura 42. Complejo covalente de Topoisomerasa I y ADN (1T8I).168
La Topoisomerasa I juega un papel crucial en el control estructural del ADN
en las células, liberando la tensión producida en la replicación, transcripción y
procesos de reparación del ADN. Para minimizar esta tensión la Topoisomerasa I
divide, de forma transitoria, una hebra de ADN mediante el ataque nucleofílico al
167
a) C. Tesauro, P. Fiorani, I. D´Annessa, G. Chilleni, G. Turchi, A. Desidari Biochem. J. 2010, 425, 531-539; b) Y. Pommier Chem Rev. 2009, 109, 2894-2902; c) D. A. Koster, V. Croquette, C. Dekker, S. Shuman, N. H. Dekker Nature 2005, 434, 671-674; d) M. R. Redinbo, L. Stewart, P. Kuhn, J. J. Champoux, W. G. J. Hol Science 1998, 279, 1504-1513; e) L. Stewart, M. R. Redinbo, X. Qiu, W. G. J. Hol, J. J. Champoux Science 1998, 279, 1534-1541; f) L. Stewart, G. C. Ireton, L. H. Parker, K. R. Madden, J. J. Champoux J. Biol. Chem. 1996, 271, 7593-7601. 168
B. I. Stocker, M. D. Feese, M. Cushman, Y. Pommier, D. Zembower, L. Stewart, A. B. Burgin J. Med. Chem. 2005, 48, 2336-2345.
104 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
residuo activo de tirosina, lo que conlleva la formación del complejo covalente de
la Topoisomerasa I y el ADN (Figura 42). A continuación, en condiciones
normales, mediante un segundo ataque nucleofílico se libera la enzima funcional
lista para otro ciclo enzimático.154
Es indudable el papel esencial de la Topoisomerasa I en el ciclo celular y
más aún en el ciclo celular alterado de las células cancerosas donde la
concentración de Topoisomerasa I es mucho más elevada en comparación con el
tejido normal. Todo ello hace de esta enzima un blanco prometedor para el
tratamiento de tumores.59a
La acción de la Topoisomerasa I puede ser inhibida a diferentes niveles,
tanto en el ataque nucleofílico como en la formación del complejo. La
estabilización del complejo ADN-Topoisomerasa I supone el proceso inhibitorio
más potente en términos de citotoxicidad celular, inhibiendo la etapa de relajación
del ciclo enzimático y provocando la muerte celular por apoptosis. Las pequeñas
moléculas que previenen el estado de relajación son denominadas venenos de
Topoisomerasa I, y la Camptotecina (Figura 43) es el mayor representante de esta
clase de fármacos.154
Figura 43. Camptotecina, veneno más representativo de Topoisomerasa I.
La 20-(S)-Camptotecina se descubrió en 1966 por el grupo de Wani en el
Instituto Nacional del Cáncer de los Estados Unidos. El compuesto fue extraído de
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 105 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
la corteza del árbol chino Camptotheca acuminata.58
Desde un punto de vista
estructural, la Camptotecina es un heterociclo nitrogenado pentacíclico, con una
quinolina (anillos A y B) conectada con el anillo E de lactona por medio de un
indolizino (anillos C y D).
La unión de la Camptotecina al ADN ha sido estudiada por diversos
métodos, con resultados desiguales. En un principio, se propuso el intercalamiento
entre las bases de ADN169
pero la unión de la Camptotecina al ADN libre es muy
débil, incluso nula a concentraciones fisiológicas. La Camptotecina, por tanto, no
se une al ADN libre ni a la Topoisomerasa I en ausencia de ADN, la única diana es
el complejo covalente de ADN-Topoisomerasa I, al que se une y estabiliza. Es
interesante, que la única diana conocida de la Camptotecina sea frágil, transitoria
y que esté compuesta por una mezcla de ácido nucleico y sistema proteico. Esta
unión específica del fármaco al complejo ADN-proteína hace que éste sea un
anclaje mucho más estable y aislable.167b
El anillo de lactona es el talón de Aquiles de la molécula de Camptotecina.
Este anillo de lactona se hidroliza a pH> 7.0 (pH fisiológico) para dar la forma
abierta e inactiva del carboxilato59a,170
(Figura 44). La mayoría de las sustituciones
en el esqueleto de la Camptotecina pueden afectar al equilibrio entre la lactona y
el carboxilato. Es interesante que este equilibrio se desplace lo máximo posible
hacia la lactona, ya que la forma del carboxilato se une en sangre a la albúmina
sérica.171
169
R. P. Hertzberg, M. J. Caranfa, K. G. Holden J. Med. Chem. 1989, 32, 715-720. 170
J. Fassberg, V. J. Stella J. Pharm. Sci. 1992, 81, 676-684. 171
a) C. Samori, A. Guerrini, G. Varchi, G. Fontana, E. Bombardelli, S. Tinelli, G. L. Beretta, S. Basili, S. Moro, F. Zunino, A. Battaglia J. Med. Chem. 2009, 52, 1029-1039; b) Z. Mi, H. Malak, T. G. Burke Biochemistry 1995, 34, 13722-13728.
106 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Figura 44. Hidrólisis a pH fisiológico de la Camptotecina.
El conocimiento de la arquitectura molecular del complejo ADN-
Camptotecina-Topoisomerasa I ha ayudado a comprender mejor la relación entre
la estructura y la actividad de este tipo de compuestos.172
Además, los hallazgos
más notables indican que la estructura planar de la molécula es imprescindible
para su actividad, por ello, cualquier alteración en la planaridad de la misma
conduciría a una pérdida sustancial de actividad.165,171a,173
Sin embargo, al margen de la Camptotecina y sus derivados, otros
inhibidores de Topoisomerasa I han sido descubiertos, estos agentes se
denominan inhibidores de Topoisomerasa I no derivados de Camptotecina.153
Por ejemplo, las aromatecinas son otros venenos de Topoisomerasa I,
descritos previamente como híbridos estables de indenoisoquinolinas y
Camptotecina, 174
que poseen cierto parecido estructural con el producto natural
Luotonina A (Figura 45). La 22-hidroxiacuminatina, un raro producto natural
aislado de la Camptotheca acuminata, contiene un sistema de 12H-5,11a-
diazobenzo[b,h]fluoren-11-ona. Y, por ejemplo, al derivado no sustituido se le
denomina Rosettacin (Figura 45).
172
B. L. Staker, K. Hjerrild, M. D. Feese, C. A. Behnke, A. B. Burgin, L. Stewart Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15387-15392. 173
Z. Miao, C. Sheng, W. Zhang, H. Ji, J. Zhang, L. Shao, L. You, M. Zhang, J. Yao, X. Che Bioorg. Med. Chem. 2008, 16, 1493-1510. 174
M. A. Cinelli, B. Cordero, T. S. Dexheimer, Y. Pommier, M. Cushman Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 7145-7155.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 107 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Figura 45.
Estas estructuras están formadas por varios ciclos heteroaromáticos y
recientemente, se han sintetizado derivados de aromatecinas solubles en agua y
se han probado frente a diferentes líneas celulares174,175
(Figura 46).
Figura 46. Derivados de aromatecinas.
Los dos derivados de Camptotecina utilizados en clínica, el Topotecan
(Hycamtin®, GlaxoSmithKline), y el Irinotecan (Camptosar
®, Pfizer
Pharmaceuticals) (Figura 47), son mucho más solubles en agua que el cabeza de
serie de los productos.59a
La estructura del Topotecan (tanto en su forma de
lactona cerrada, como en su forma de carboxilato abierto) unido a la
Topoisomerasa I y al ADN ha sido determinada por cristalografía de Rayos X.176
175
M. A. Cinelli, A. E. Morrell, T. S. Dexheimer, K. Agama, S. Agrawal, Y. Pommier, M. Cushman Bioorg. Med. Chem. 2010, 18, 5535-5552. 176
Y. Song, Z. Shao, T. S. Dexheimer, E. S. Scher, Y. Pommier, M. Cushman J. Med. Chem. 2010, 53, 1979-1989.
108 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
El Topotecan se prescribe para los cánceres quimioresistentes de ovarios y
de pequeñas células de pulmón, mientras que el Irinotecan, un profármaco
dependiente de la carboxilesterasa, es administrado junto con el 5-Fluorouracilo y
Leucovon para metástasis de carcinomas colorrectales.
Figura 47. Derivados comercializados de Camptotecina.
La estructura de la Camptotecina hace que sea un compuesto que se pueda
someter fácilmente a modificaciones estructurales para favorecer su solubilidad en
agua. Así, con el fin de solventar sus limitaciones, se han descrito numerosos
análogos estructurales de la Camptotecina.177
El Namitecan (Figura 48), por
ejemplo, camptotecina hidrofílica modificada en la posición 7, ha demostrado ser
efectivo frente a modelos tumorales relativamente resistentes al Topotecan y al
Irinotecan.
177
a) W. Guo, Z. Miao, C. Sheng, J. Yao, H. Feng, W. Zhang, L. Zhu, W. Liu, P. Cheng, J. Zhang, X. Che, W. Wang, C. Luo, Y. Xu Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 2223-2228; b) Z. Miao, J. Zhang, L. You, J. Wang, C. Sheng, J. Yao, W. Zhang, H. Feng, W. Guo, L. Zhou, W. Liu, L. Zhu, P. Cheng, X. Che, W. Wang, C. Luo, Y. Xu, G. Dong Bioorg. Med. Chem. 2010, 18, 3140-3146.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 109 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Figura 48. Namitecan.
Recientemente se han desarrollado otros derivados de Camptotecina que
inhiben las topoisomerasas.154
Las homocamptotecinas representan una nueva y
prometedora clase de inhibidores de Topoisomerasa I análogos a la
Camptotecina, con estabilidad mejorada y actividad antitumoral superior, ya que
poseen un anillo de -hidroxilactona de 7 miembros en lugar del convencional
anillo de α-hidroxilactona de 6 miembros (anillo E) de la Camptotecina173
(Figura
49).
Figura 49. Derivados de homocamptotecinas.
110 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Así mismo y teniendo en cuenta la capacidad de los sustituyentes fosforados
para mejorar la actividad biológica y farmacológica de los fármacos, recientemente
se han sintetizado derivados de homocamptotecinas con sustituyentes
fosfodiésteres y fosfotriésteres, que han demostrado tener mayor actividad
citotóxica que el Irinotecan177b
(Figura 50).
Figura 50.
Sin embargo la Camptotecina y sus análogos clínicos tienen varias
limitaciones:
Tienen una solubilidad en agua relativamente baja.
El complejo de división Camptotecina-Topoisomerasa I-ADN es reversible
y requiere un tiempo de difusión largo.
Las células que presentan en su membrana las proteínas transportadoras
ABCG2 y ABCB1 que extruyen el fármaco al medio extracelular o lo inmovilizan en
el interior bloqueando así su acción farmacológica, son resistentes a la
Camptotecina.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 111 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
La Camptotecina es inestable en condiciones fisiológicas. En estas
condiciones, la forma carboxilada es inactiva y se une más fácilmente a la
albúmina del suero humano, lo que hace más difícil la captación celular.
La sal sódica de la Camptotecina es soluble en agua pero se elimina por
los riñones causando cistitis hemorrágica y mielotoxicidad.154
Con el fin de solventar estas limitaciones presentadas por los análogos de la
Camptotecina, se han desarrollado otras estructuras con características
adecuadas para intercalarse dentro de la enzima y así aumentar el tiempo de
unión del complejo ADN-Topoisomerasa I. Entre ellas destacan las siguientes:
Los indenocarbazoles son la clase más avanzada de inhibidores de
Topoisomerasa I no derivados de Camptotecina.178
El producto natural
Estaurosporina (Figura 51) es considerado el primer inhibidor de este tipo y fue
aislada en 1977 de S. Staurosporeus. Aunque tiene un amplio rango de actividad,
hoy en día es más conocido como inhibidor de las cinasas ATP competitivas.
Estaurosporina
Rebeccamycina
Figura 51.
178
S. Sunami, T. Nishimura, I. Nishimura, S. Ito, H. Arakawa, M. Ohkuba J. Med. Chem. 2009, 52, 3225-3237.
112 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Otro producto natural interesante es la Rebeccamycina (Figura 51), aislado
del actinomiceto Saccharothrix aerocolonigenes, que posee actividad inhibitoria
sobre las dos Topoisomerasas y demostró una impresionante citotoxicidad in vitro
pero no pudo desarrollarse más, debido a su poca solubilidad en agua. Con el
objetivo de mejorar esta solubilidad se han desarrollado análogos de la
Rebeccamycina, como el NSC-655649 (BMY-27557-14, XL-19) (Figura 52) que se
encuentra en la fase II de ensayos clínicos, para el tratamiento del cáncer renal.
Figura 52. NSC 655649.
El NB-506 (Figura 53) se caracteriza por ser inhibidor de la Topoisomerasa I
que mejora el anclaje de esta enzima al ADN sin necesidad de intercalarse en el
complejo para estabilizar dicha unión. Así, un análogo del NB-506, el hidroxi
derivado J-107088 (Figura 53), ha demostrado ser mucho más activo in vitro que
el NB-506 y que la Camptotecina.151
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 113 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Figura 53.
Recientemente, se han sintetizado 4-amino-2-fenilquinazolinas
bioisósteras de 3-arilisoquinolinaminas (Figura 54) que han mostrado tener una
potente actividad inhibitoria de la Topoisomerasa I, así como una potente
citotoxicidad frente a diferentes líneas celulares.179
Figura 54. Derivados de 4-amino-2-fenilquinazolinas.
179
T. N. Le, S. H. Yang, D. B. Khadka, H. T. M. Van, S. H. Cho, Y. Kwon, E.-S. Lee, K.-T. Lee, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 4399-4404.
114 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Otra prometedora clase de inhibidores de la Topoisomerasa I son las
lamellarinas, aisladas de los moluscos y otros organismos marinos.180
Las
lamellarinas son débiles agentes intercalantes, aunque sus derivados catiónicos
son más potentes en esa acción.181
Estudios de estructura-actividad realizados
con la Lamellarina D (Figura 55), uno de los fármacos más potentes de su serie,
demostraron la poca tolerancia de la molécula a cambios estructurales, así como
la importancia de la presencia de los grupos metoxi e hidroxi para las
interacciones con residuos de la enzima.151
Figura 55. Lamellarina D.
Las indenoisoquinolinas, son una familia de moléculas planas,
poliaromáticas y con características estructurales comunes a la Camptotecina.
Recientemente, profármacos diméricos de este tipo han mostrado actividad
antitumoral interesante.153
El interés en las indenoisoquinolinas deriva del hecho
de que, a pesar de la similitud con la Camptotecina en su capacidad citotóxica
frente a la Topoisomerasa I, carecen del anillo de lactona, metabolicamente
180
J. Raymond, D. Andersen, J. Faulkner, C. H. He, G. D. Van Duyne J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5492-5495. 181
a) C. Ballot, J. Kluza, A. Martoriati, U. Nyman, P. Formstecher, B. Joseph, C. Bailly, P. Marchetti Mol. Cancer Ther. 2009, 8, 3307-3317; b) J. Kluza, M. A. Gallego, A. Loyens, J. C. Beauvillain, J. M. F. Sousa-Faro, C. Cuevas, P. Marchetti, C. Bailly Cancer Res. 2006, 66, 3177-3187; c) E. Marco, W. Laine, C. Tardy, A. Lansiaux, M. Iwao, F. Ishibashi, C. Bailly, F. Gago J. Med. Chem. 2005, 48, 3796-3807; d) C. Tardy, M. l. Facompré, W. Laine, B. Baldeyrou, D. García-Gravalos, A. Francesch, C. Mateo, A. Pastor, J. A. Jiménez, I. Manzanares, C. Cuevas, C. Bailly Bioorg. Med. Chem. 2004, 12, 1697-1712; e) M. Facompre, C. Tardy, C. Bal-Mahieu, P. Colson, C. Perez, I. Manzanares, C. Cuevas, C. Bailly Cancer Res. 2003, 63, 7392-7399.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 115 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
inestable, presente en la misma. Una de las indenoisoquinolinas más
prometedoras, con un perfil citotóxico comparable al de la Camptotecina, es la
NSC 314622 (Figura 56).182
Figura 56. NSC 314622.
Con el objetivo de lograr una estabilización del complejo ADN-
Topoisomerasa I por parte de las indenoisoquinolinas, mayor que para la
Camptotecina, se ha llevado a cabo la síntesis de numerosos derivados (Figura
57), con diferentes sustituyentes en el anillo de isoquinolina, o en el de la
indenona.59a
Figura 57. Derivados de indenoisoquinolinas.
182
M. Cushman, Y. Pommier, E. Kiselev, T. Dexheimer J. Med. Chem. 2010, 53, 8716-8726.
116 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Además, mediante métodos QSAR, se han diseñado y sintetizado
indeno[1,2-c]isoquinolinas con sustituyentes amino en posición 5 y se ha
demostrado que las moléculas con un grupo carbonilo en posición 11 poseen una
potente actividad inhibitoria de la Topoisomerasa I, así como una citotoxicidad
relativamente importante frente a cinco líneas celulares183
(Figura 58).
Figura 58. Ejemplos de derivados de indeno[1,2-c]isoquinolinas.
Los derivados de arilisoquinolinas son potentes agentes antitumorales.59a,184
Teniendo en cuenta las posibles aplicaciones de las indenoisoquinolinas como
inhibidores de Topoisomerasa I, se estudió la posibilidad de sustituir el anillo de 5
miembros de las indenoisoquinolinas por un anillo de piridona de 6 miembros.185
Las benzofenantridinas y sus estructuras derivadas como el compuesto ARC-
111, más conocido como Topovale (Figura 59), son potentes agentes citotóxicos
que actúan inhibiendo la Topoisomerasa I.186
Se ha demostrado que este
compuesto es tan activo como el Irinotecan y el Topotecan en tumores de Wilm y
183
D. B. Khadka, Q. M. Le, S. H. Yang, H. T. M. Van, T. N. Le, S. H. Cho, Y. Kwon, K.-T. Lee, E.-S. Lee, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 1924-1929. 184
H. T. M. Van, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 2551-2554. 185
a) Q.-D. You, Z.-Y. Li, C.-H. Huang, Q. Yang, X.-J. Wang, Q.-L. Guo, X.-G. Chen, X.-G. He, T.-K. Li, J.-W. Chern J. Med. Chem. 2009, 52, 5649-5661; b) J. E. Kerrigan, D. S. Pilch, A. L. Ruchelman, N. Zhou, A. Liu, L. Liu, E. J. LaVoie Bioorg. Med. Chem. Lett. 2003, 13, 3395-3399. 186
a) T. Serbetçi, C. Genès, S. Depauw, S. Prado, F.-H. Porée, M.-P. Hildebrand, M.-H. David-Cordonnier, S. Michel, F. Tillequin Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 2547-2558; b) S.-H. Lee, H. T. M. Van, S. H. Yang, K.-T. Lee, Y. Kwon, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 2444-2447.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 117 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
en carcinoma de colon y ha puesto de manifiesto su efecto citotóxico a
concentraciones nanomolares frente un largo panel de líneas celulares.187
Figura 59. Topovale.
Además, recientemente se han diseñado derivados de [1,6]naftiridinas con
actividad inhibitoria de la Topoisomerasa I y citotóxica182
(Figura 60).
Figura 60. Ejemplos de derivados de [1,6]naftiridinas.
Los compuestos heterocíclicos nitrogenados son ampliamente utilizados en
las áreas de bioquímica, química farmacéutica y ciencias de los materiales188
y
constituyen uno de los grupos más numerosos e importantes dentro de la química
orgánica. Actualmente, son objeto de intensa atención por parte de la comunidad
187
T. K. Li, P. J. Houghton, S. D. Desai, P. Darovi, A. A. Liu, E. S. Hars, A. L. Ruchelman, E. J. LaVoie, L. F. Liu Cancer Res. 2003, 63, 8400-8407. 188
F. Palacios, C. Alonso, A. Arrieta, F. P. Cossío, J. M. Ezpeleta, M. Fuertes, G. Rubiales Eur. J. Org. 2010, 2091-2099.
118 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
científica, tanto por el interés fundamental que presentan como por sus múltiples
aplicaciones prácticas. Claro ejemplo de la importancia de estos compuestos son
alguno de los agentes quimioterapéuticos utilizados para el tratamiento del cáncer
y descritos anteriormente, que presentan varios heterociclos condensados en su
estructura.
Como se ha descrito, los compuestos heteroaromáticos planos son
particularmente efectivos como agentes antitumorales.189
Además, este tipo de
compuestos han demostrado ser más activos que los compuestos no
aromatizados.190
Entre ellos destacan los derivados de tetrahidroquinolinas,
análogos de las indenoquinolinas, y las naftiridinas, tanto naturales como
sintéticas, que han demostrado tener un amplio rango de actividades biológicas,
incluyendo antimaláricos, antitumorales, antioxidantes y antiinflamatorios.
Los procesos sintéticos para la preparación de estos derivados suelen
consistir en síntesis con múltiples pasos, que son muy complejas y, a veces, con
escasa accesibilidad a los productos de partida. Sin embargo, la reacción de Diels-
Alder entre N-ariliminas y dienófilos electrónicamente ricos es una estrategia
sintética muy interesante para la preparación de heterociclos de seis miembros
con átomos de nitrógeno en su estructura de forma quimio y estereoselectiva.191
189
a) U. Thapa, P. Thapa, R. Karki, M. Yun, J. H. Choi, Y. Jahng, E. Lee, K. H. Jeon, Y. Na, E. M. Ha, W. J. Cho, Y. Kwon, E. S. Lee Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 3201-3209; b) A. Basnet, P. Thapa, R. Karki, Y. Na, Y. Jahng, B.-S. Jeong, T. C. Jeong, C.-S. Lee, E.-S. Lee Bioorg. Med. Chem. 2007, 15, 4351-4359; c) A. Begouin, S. Hesse 10
th Electronic Conference on Synthetic Organic Chemistry, 2006.
190 R. S. Kumar, S. M. Rajesh, S. Perumal, D. Banerjee, P. Yogeeswari, D. Sriram Chem. Pharm. Bull.
2010, 58, 602-610. 191
V. V. Kouznetsov, C. Ochoa Puentes, A. R. Bohórquez Romero, S. A. Zacchino, M. Sortino, M. Gupta, Y. Vazquez, A. Bahsas, J. Amaro-Luis Lett. Org. Chem. 2006, 3, 300-304.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 119 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Introducción
Por todo ello, en este capítulo, se abordará el estudio de estructuras
análogas de inhibidores de Topoisomerasa I, así como la preparación de
compuestos policíclicos aromatizados. El paso clave será el estudio de la
reactividad de iminas derivadas de 3-aminopiridina e iminas aromáticas con
sustituyentes fosforados, en reacciones de cicloadición [4+2] frente a diferentes
olefinas, para la síntesis de tetrahidronaftiridinas y tetrahidroquinolinas. Así mismo
se estudiará la actividad biológica tanto “in silico” como “in vitro” de los
compuestos aromáticos obtenidos.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Planteamiento general y objetivos
120
2.2. Planteamiento general y objetivos.
Como se ha descrito anteriormente, la Topoisomerasa I es una enzima
indispensable para la replicación del ADN y para la división celular. La enzima actúa
uniéndose a una de las hebras de ADN por transesterificación de un residuo de
tirosina a su forma fosforada.183
Los únicos inhibidores de Topoisomerasa I aprobados por la FDA son el
Topotecan y el Irinotecan,192
fármacos que basan su estructura en la Camptotecina
un alcaloide antitumoral pentacíclico. Este alcaloide fue aislado en 1966 por Wall y
Wani del árbol chino Camptotheca acuminata.58
La Camptotecina se intercala en el complejo de Topoisomerasa I-ADN
formado168,193
a través de un puente de hidrógeno a un residuo de arginina presente
en la Topoisomerasa I,183
estabilizándolo principalmente por interacciones de
apilamiento , impidiendo la religación del ADN,194
e interfiriendo así, en los
procesos de transcripción y replicación. Estas alteraciones crean un daño irreversible
en el ADN provocando la muerte celular por apoptosis.172,195
192
C. J. Thomas, N. J. Rahier, S. M. Hecht Bioorg. Med. Chem. 2004, 12, 1585-1604. 193
a) C. Marchand, S. Antony, K. W. Kohn, M. Cushman, A. Ioanaviciu, B. L. Staker, L. Stewart, Y. Pommier Mol. Cancer Ther. 2006, 5, 287-295; b) A. Ioanaviciu, S. Antony, Y. Pommier, B. L. Staker, L. Stewart, M. Cushman J. Med. Chem. 2005, 48, 4803-4814. 194
X. Xiao, M. Cushman J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9960-9961. 195
Y. H. Hsiang, R. Hertzberg, S. Hecht, L. F. Liu J. Biol. Chem. 1985, 260, 14873-14878.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 121 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Planteamiento general y objetivos
Debido a las limitaciones que posee la Camptotecina196
en los últimos años se
han estudiado venenos de Topoisomerasa I, no derivados de Camptotecina, como
por ejemplo las indenoisoquinolinas.197
Estos compuestos, que poseen una elevada
actividad anti-Topoisomerasa I, son citotóxicos y estables a pH fisiológico porque
carecen del anillo de lactona que existe en la Camptotecina. En el organismo este
anillo de lactona se abre a la forma hidroxicarboxilada, lo que favorece su unión a
proteínas séricas disminuyendo su actividad. 167b,198
Además, se han desarrollado por metodología QSAR (Relación Estructura-
Actividad) dos nuevos fármacos, el Indotecan e Indimitecan (Figura 61), que se
encuentran en fase I de estudios clínicos199
y que carecen de la función lactona.
Figura 61. Fármacos no derivados de Camptotecina.
196
a) B. A. Teicher Biochem. Pharmacol. 2008, 75, 1262-1271; b) U. Schaeppi, R. Fleischman, D. W. Clooney Cancer Chemother. Rep. 1974, 58, 25-36. 197
M. Nagarajan, A. Morrrel, B. C. Fort, M. R. Meckey, S. Antony, G. Kohlhagen, Y. Pommier, M. Cushman J. Med. Chem. 2004, 47, 5651-5661. 198
a) A. Lansiaux, S. Léonce, L. Kraus-Berthier, C. Bal-Mahieu, R. Mazinghien, S. Didier, M. H. David-Cordonnier, P. Hautefave, G. Lavielle, C. Bailly, J. A. Hickman, A. Pierré Mol. Pharmacol. 2007, 72, 311-319; b) L.H. Meng, Z. Y. Liao, Y. Pommier Curr. Top. Med. Chem. 2003, 3, 305-320; c) C. Bailly Crit. Rev. Oncol. Hemat. 2003, 45, 91-108; d) M. Brangi, T. Litman, M. Ciotti, K. Nishiyama, G. Kohlhagen, C. Takimoto, R. Robey, Y. Pommier, T. Fojo, S. E. Bates Cancer Res. 1999, 59, 5938-5946; e) M. J. Luzzio, J. M. Besterman, D. L. Emerson, M. G. Evans, K. Lackey, P. L. Leitner, G. McIntyre, B. Morton, P. L. Myers, M. Peel, J. M. Sisco, D. D. Sternbach, W. Tong, A. Truesdale, D. E. Uehling, A. Vuong, J. Yates J. Med. Chem. 1995, 38, 395-401; f) Z. Mi, T. G. Burke Biochemistry 1994, 33, 10325-10336; g) P. J. Creaven, L. M. Allen Cancer Chemother. Rep. 1973, 57, 175-184; h) J. A. Gottlieb, A. M. Guarino, V. T. Oliverio, J. B. Black Cancer Chemother. Rep. 1970, 54, 461-470. 199
a) K. E. Peterson, M. A. Cinelli, A. E. Mowell, A. Mehta, T. S. Dexheimer, K. K. Agama, S. Antony, Y. Pommier, M. Cushman J. Med. Chem. 2011, 54, 4937-4953; b) Y. Pommier, M. Cushman Mol. Cancer Ther. 2009, 8, 1008-1014; c) S. Antony, K. K. Agama, Z.-H. Miao, K. Takagi, M. H. Wright, A. I. Robles, L. Varticovski, M. Nagarajan, A. Morrell, M. Cushman, Y. Pommier Cancer Res. 2007, 67, 10397-10405.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Planteamiento general y objetivos
122
En general, los compuestos heteroaromáticos planos son particularmente
efectivos como agentes antitumorales.189c
Además, este tipo de compuestos han
demostrado ser más activos que los compuestos no aromatizados190
debido
probablemente a que las interacciones de apilamiento , entre los anillos
heteroaromáticos y las bases de ADN, son suficientes para orientar los ligandos con
respecto a las bases y de esta forma inhibir el reordenamiento del ADN.200
Por este motivo pensamos que la preparación de moléculas con estructura de
1,5-naftiridina I (Z = N, R2
= H) y quinolinas fosforadas II (Z = CH, R
2 = P(O)(OEt)2,
P(O)(Ph)2), fundamentalmente los derivados de estireno o indeno (Figura 62), serían
compuestos planos, con posible actividad como inhibidores de Topoisomerasa I, que,
al igual que algunos de los compuestos descritos anteriormente, carecen de la
función lactona presente en la Camptotecina.
Figura 62. Estructura general de las moléculas objetivo.
Por otra parte, las iminas funcionalizadas pueden considerarse como
compuestos 2-azadiénicos y como tales pueden participar en procesos de
cicloadición [4+2] para la preparación de heterociclos nitrogenados funcionalizados.
200
a) A. Basnet, P. Thapa, R. Karki, H. Choi, J. H. Choi, M. Yun, B.-S. Jeong, Y. Jahng, Y. Na, W.-J. Cho, Y. Kwon, C.-S. Lee, E.-S. Lee Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 42-47; b) K. G. Byler, C. Wang, W. N. Setzer J. Mol. Model. 2009, 15, 1417-1426.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 123 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Planteamiento general y objetivos
Como planteamiento de este trabajo y para continuar con nuestro interés en la
preparación de heterociclos nitrogenados funcionalizados derivados de 2-azadienos,
se trataba de desarrollar un método fácil y versátil para la síntesis de los compuestos
policíclicos nitrogenados funcionalizados I y II con estructuras análogas a inhibidores
de Topoisomerasa I. Para ello elegimos la reacción de Povarov, un excelente método
mediante el cual la reacción [4+2] de iminas derivadas de aldehídos y aminas
aromáticas o heteroaromáticas V y VI o sus precursores VIII / IX y X (reacción
multicomponente), con alquenos ricos en electrones VII y en presencia de ácidos de
Lewis, puede permitir la formación de 1,2,3,4-tetrahidro-1,5-naftiridina III (Esquema
64, Z = N) y 1,2,3,4-tetrahidroquinolinas IV (Esquema 64, Z = CH). La posterior
aromatización de estos últimos compuestos podría conducir a derivados
heteroaromáticos I y II, más planos y con posible actividad como inhibidores de
Topoisomerasa I.
Esquema 64. Esquema retrosintético para la preparación de los compuestos heteroaromáticos
I y II.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Planteamiento general y objetivos
124
En concreto, los objetivos de este segundo capítulo son los siguientes:
i. El estudio de la reactividad de iminas derivadas de 3-aminopiridina en
reacciones de cicloadición [4+2] frente a olefinas con geometría plana,
para la síntesis de tetrahidronaftiridinas.
ii. Estudio de la reactividad de iminas derivadas de 3-aminopiridina frente
a olefinas tensionadas.
iii. El estudio de la reactividad de iminas aromáticas con sustituyentes
fosforados en reacciones de cicloadición [4+2] frente a diferentes
olefinas, para la preparación de tetrahidroquinolinas fosforadas.
iv. Preparación de compuestos policíclicos nitrogenados aromatizados.
v. El estudio de la actividad biológica tanto “in silico” como “in vitro” de los
compuestos policíclicos aromáticos obtenidos.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
125
2.3. Derivados de 1,5-naftiridinas.
Los heterociclos nitrogenados son compuestos ampliamente utilizados en
una gran variedad de procesos sintéticos, desde síntesis totales de productos
naturales hasta la preparación de dianas en química bioorgánica, farmacología,
agroquímica y en ciencias de los materiales.201
Entre los compuestos policíclicos nitrogenados, el anillo de naftiridina
(Figura 63) destaca por su presencia en muchos compuestos con actividad
biológica. Así, por ejemplo, se han preparado derivados de 1,6-naftiridinas
antagonistas de diferentes receptores con aplicaciones terapéuticas, como
inhibidores de los receptores histamínicos H3 para el tratamiento de
enfermedades inflamatorias202
o derivados de 1,8-naftiridinas como inhibidores de
los receptores KAT tipo II para el tratamiento de desórdenes cognitivos.203
201
a) H. A. Stefani, M. F. Z. J. Amaral, G. Reyes-Rangel, J. Vargas-Caporali, E. Juaristi Eur. J. Org. Chem. 2010, 33, 6393-6403; b) R. Toba, J. M. Quintela, C. Peinador, E. Romeus, A. E. Kaifer Chem. Commun. 2002, 768-769; c) S. L. Schreiber Science 2000, 287, 1964-1969; d) S. J. Teague, A. M. Davis, P. D. Leeson, T. Oprea Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 3743-3748; e) R. W. Armstrong, A. P. Combs, P. A. Tempest, S. D Brown, T. A. Keating Acc. Chem. Res. 1996, 29, 123-131. 202
A. J. Davenport, D. J. Hallett PCT. Int. Appl. 2010, 95 pp, WO 20100026113 A1 201000311, CAN 153:643529. 203
M. M. Claffey, A. B. Dounay, X. Gan, M. M. Hayward, S. Rong, J. B. Jamison, P. R. Verhoest PCT. Int. Appl. 2010, 149 pp, WO 2010146488 A1 20101223, CAN 154:64806.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
126
Figura 63. Derivados con anillo de naftiridinas.
Los derivados de 2,6 y 1,5-naftiridinas también tienen utilidad como
inhibidores de cinasas204
y los derivados de 1,8-naftiridinas como inhibidores del
ciclo celular para el tratamiento del cáncer.205
Además, existen derivados de 1,7-
naftiridinas con utilidad como moduladores terapéuticos en fibrosis quística.206
Entre los compuestos estudiados para el tratamiento del Alzheimer, se encuentran
derivados de 1,8-naftiridinas preparados a partir de Tacrina,207
el primer inhibidor
de la acetilcolinesterasa conocido (Figura 64), que han demostrado su actividad
como neuroprotectores de isquemia y neurodegeneración en modelos “in vivo” 208
(Figura 65). Las 1,8-naftidirinas también han sido objeto de estudio como
204
a) T. D. Cusing, P. J. Dransfield, F. Gonzalez López de Turiso, M. G. Johnson, T. J. Kohn, V. Pattaropong, J. L. Simard PCT. Int. Appl. 2010, 502 pp, WO 2010151791 A1 20101229, CAN 154:88099; b) N. D. Adams, J. L. Burgess, A. M. Chaudhari, S. D. Knight, C. A. Parrish PCT. Int. Appl. 2008, 94 pp, WO 2008150827 A1 20081211, CAN 150:35334; c) M. R. Dobler, C. F. Jr. Jewell, E. Meredith, L. G. Monovich, S. Siska, A. Von Matt, M. Van Eis, T. Yoon, C. Gaul, M. P. Capparelli PCT. Int. Appl. 2008, 191 pp, WO 2008122615 A1 20081016, CAN 149:471457. 205
D. A. Mills, H. M. Fekrazad, C. F. Verschraegen Cur. Opin. Investig. Drugs 2008, 9, 647-657. 206
H. Binch, P. D. J. Grootenhuis, S. S. Hadida Ruah, J. Zhou, A. Hazlewood, L. T. D. Fanning PCT. Int. Appl. 2009, 95 pp, WO 2009036412 A1 20090319, CAN 150:329779. 207
a) J. Marco-Contelles, A. Samadi, C. Valderas, C. de los Rios, A. Bastida, M. Chioua, L. Gonzalez-Lafuente, I. Colmena, L. Gandia, A. Romero, L. del Barrio, M. D. Martín de Saavedra, M. G. Lopez, M. Villarroya Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 122-133; b) C. de los Rios, J. Marco-Contelles, J. Egea, R. Leon, A. Samadi, I. Iriepa, I. Moraleda, E. Gálvez, A. G. Garcia, M. G. López, M. Villarroya, A. Romero J. Med. Chem. 2010, 53, 5129-5143. 208
a) V. Lukic-Panin, T. Kamiya, H. Zhang, T. Hayashi, A. Tsuchiya, Y. Sehara, K. Deguchi, T. Yamashita, K. Abe Brain Res. 2007, 1176, 143-150; b) T. Kobayashi, Y. Mori Eur. J. Pharmacol. 1998, 363, 1-15.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
127
antiprotozoarios en la acuicultura frente al protozoo ciliado Philasterides
dicentrarchi 209
y como agentes antimaláricos con fines terapéuticos.210
Figura 64. Tacrina Figura 65. Derivados de 1,8-naftiridinas.
Respecto a los derivados de 1,5-naftiridina, la Cantinona (6H-indol[3,2,1-
de][1,5]naftiridin-6-ona (Figura 66), que fue aislada en 1952 por Haynes,211
es el
primero de una gran familia de alcaloides con numerosas actividades biológicas,
como antiparasitario frente a Trypanosoma cruzy (enfermedad de Chagas)212
y
frente a Plasmodium falciparum (Malaria),213
antibacteriano214
y antifúngico.215
Figura 66. Cantinona.
209
R. Riguera Vega, J. M. Quintela López PCT. Int. Appl. 2004, 5 pp, ES 2208093 A1 20040601, CAN 143:7695. 210
S. Zhu, Q. Zhang, C. Gudise, L. Meng, L. Wei, E. Smith, Y. Kong Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007, 17, 6101-6106. 211
H. F. Haynes, E. R. Nelson, J. R. Price Aust. J. Res., Ser. A 1952, 5, 387-400. 212
M. E. Ferreira, H. Nakayama, A. R. de Arias, A. Schinini, N. V. de Bilbao, E. Serna, D. Lagoutte, F. Soriano-Agatón, E. Poupon, R. Hocquemiller, A. Fournet J. Ethnopharmacol. 2007, 109, 258-263. 213
K. Takasu, T. Shimogama, C. Saiin, H.-S. Kim, Y. Wataya, R. Brun, M. Ihara Chem. Pharm. Bull. 2005, 53, 653-661. 214
G. O´Donnell, S. Gibbons Phytother. Res. 2007, 21, 653-657. 215
F. Soriono-Agatón, D. Lagoutte, E. Poupon, F. Roblot, A. Fournet, J.-C. Gantier, R. Hocquemiller J. Nat. Prod. 2005, 68, 1581-1587.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
128
Además de la Cantinona, otros derivados de 1,5-naftiridinas han mostrado
interesantes actividades biológicas y características beneficiosas para el desarrollo
de fármacos.216
Así, por ejemplo, se han descrito derivados de 1,5-naftiridina como
inhibidores enzimáticos,217
intercalantes de ADN en terapia antitumoral,218
antagonistas de clase III del receptor GPCR mGlu5219
y las 1,5-naftiridinas
derivadas de aminotiazoles y pirazoles han mostrado, en ensayos celulares, ser
potentes inhibidores del receptor I del TGF, el ALK5220
(Figura 67).
Figura 67.
La química de las 1,2,3,4-tetrahidro-1,5-naftiridinas ha sido estudiada
teniendo en cuenta principalmente la reactividad del nitrógeno N1 como nucleófilo,
para el uso potencial de estos heterociclos como sustratos de partida en el
desarrollo de colecciones de compuestos biológicamente activos221
(Figura 68).
216
a) M. V. Papadopoulou, W. D. Bloomer Anti-Cancer Drugs 2009, 20, 493-502; b) P. Björk, A. B. Hörnfeldt, S. Gronowitz, U. Edvardsson Eur. J. Med. Chem. 1996, 31, 411-416.
217 H. Kubota, Y. Nakamura, T. Higashijima, Y. Yamamoto, K. Oka, S. Igarashi PCT. Int. Appl. 2005,
346 pp, WO 2005095395 A2 20051013, CAN 143:387010. 218
A. Magnano, S. Sparapani, R. Lucciarini, M. Michela, C. Amantini, G. Santoni, I. Antonini Bioorg. Med. Chem. 2004, 12, 5941-5947. 219
P. Galatsis, K. Yamagata, J. A. Wendt, C. J. Connolly, J. W. Mickelson, J. B. J. Milbank, S. E. Bove, C. S. Knauer, R. M. Brooker, C. E. Augelli-Szafran, R. D. Schwarz Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007, 17, 6525-6528. 220
F. Gellibert, J. Woolven, M.-H. Fouchet, N. Mathews, H. Goodland, V. Lovegrove, A. Laroze, V.-L. Nguyen, S. Sautet, R. Wang, C. Janson, W. Smith, G. Krysa, V. Boullay, A.-C. de Gouville, S. Huet, D. Hartley J. Med. Chem. 2004, 47, 4494-4506. 221
G. H. C. Woo, A. B. Beeler, J. K. Snyder Tetrahedron 2007, 63, 5649-5655.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
129
Figura 68. Ejemplos de derivados de 1,2,3,4-tetrahidro-1,5-naftiridinas.
Como hemos indicado en el planteamiento de este trabajo, en primer lugar
focalizamos nuestro interés en la síntesis de derivados de tetrahidro-1,5-
naftiridinas III mediante reacción [4+2] de aldiminas V derivadas de 3-
aminopiridina con una variedad de dienófilos VII (Esquema 65), ya que de este
modo podríamos acceder a compuestos heterocíclicos polinitrogenados tipo 1,5-
naftiridinas, con un aumento sustancial de la diversidad molecular, que podrían
aromatizarse para obtener los compuestos heteroamáticos I, más planos y con
posible actividad como inhibidores de Topoisomerasa I.
Esquema 65. Ruta retrosintética para la preparación de derivados aromatizados de 1,5-
naftiridinas.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
130
Hasta el momento, la reacción de Povarov había sido descrita únicamente
para aminas derivadas de anilina. Esto implicaba llevar a cabo el estudio de la
reactividad de 3-piridilaminas en este tipo de reacciones de cicloadición, teniendo
en cuenta que probablemente estos sustratos presentarían un menor carácter
aromático en dicha reacción.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
131
2.3.1. Síntesis de derivados de 1,5-naftiridinas.
2.3.1.1. Reacción de Povarov de aldiminas derivadas de 3-
aminopiridina con olefinas sencillas.
En primer lugar, se llevó a cabo la formación de las correspondientes
aldiminas 33 mediante reacción de los aldehídos 32 con 3-aminopiridina 31 en
cloroformo en presencia de tamiz molecular y bajo atmósfera inerte (Esquema 66).
Esquema 66.
Los productos de la reacción fueron inestables por lo que no se pudieron
purificar, ni por cromatografía ni por destilación y por ello fueron utilizados in situ
en posteriores reacciones (Tabla 3). Sin embargo, en la mayoría de los casos,
pudieron ser caracterizados mediante 1H-RMN.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
132
Tabla 3. Obtención de las aldiminas 33 por reacción de 3-aminopiridina 31 y aldehídos 32.
Producto
R
t (h) T (ºC)
33a
Ph
48
20
33b Me 3 20
33c CO2Et 24 20
33d p-FC6H4 30 20
33e p-CF3C6H4 30 20
33f m-MeOC6H4 24 60
33g p-MeOC6H4 8 60
33h p-MeC6H4 3 20
33i m-FC6H4 3 20
Una vez preparadas las iminas heteroaromaticas 33 se procedió a estudiar
su reactividad en reacciones de cicloadición [4+2] con diferentes dienófilos.
Comenzamos estudiando la reacción de la N-(3-piridil)aldimina 33a, derivada del
benzaldehído y una olefina sencilla como estireno 34a (Esquema 67). Sin
embargo no se observó reacción ni a temperatura ambiente ni en cloroformo a
reflujo.
Esquema 67.
La utilización de ácidos de Lewis para favorecer la formación del producto
deseado es una herramienta muy utilizada en las reacciones de cicloadición
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
133
[4+2].222
La reacción de Povarov puede ser catalizada por un ácido de Lewis o por
un medio prótico.40c
Entre los diferentes ácidos de Lewis, los triflatos,223
el CAN
(nitrato amónico de cerio),224
el tricloruro de indio,225
ácidos próticos como el ácido
trifluoro acético226
y complejos metalados de trifenilfosfina,227
así como el
BF3·Et2O,228
han sido ampliamente utilizados para catalizar la reacción de Diels-
Alder.
Con estos antecedentes, nos propusimos estudiar las condiciones
adecuadas para llevar a cabo la reacción de la N-(3-piridil)aldimina 33a y estireno
34a en presencia de ácidos de Lewis. Para ello, se utilizaron InCl3 y BF3·Et2O,
tanto a temperatura ambiente como a reflujo y como disolventes tolueno y
cloroformo (Esquema 68). Además, se estudió la reacción por pasos, es decir, la
reacción de la imina 33a con el estireno 34a (Esquema 68, Ruta A), y la reacción
multicomponente, es decir, la reacción de 3-aminopiridina 31, con benzaldehído
32a y estireno 34a (Esquema 68, Ruta B).
222
a) S. N. Kessler, M. Neuburger, H. A. Wegner Eur. J. Org. Chem. 2011, 17, 3238-3245; b) M. C. de la Fuente, D. Domínguez Tetrahedron 2011, 67, 3997-4001; c) P. R. Girling, T. Kiyoi, A. Whiting Org. Bioorg. Chem. 2011, 9, 3105-3121; d) A. Vidis, E. Kusters, G. Sedelmeir, P. J. Dyson J. Phys. Org. Chem. 2008, 21, 264-270. 223
a) P. D. Pohlhaus, R. K. Bowman, J. S. Johnson J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2294-2295; b) D. A. Powell, R. A. Batey Tetrahedron Lett. 2003, 44, 7569-7573; c) W. Zhang, W. Xie, J. Fang, P. G. Wang Tetrahedron Lett. 1999, 40, 7929-7933; d) T.-P. Loh, K. S.-V. Koh, K.-Y. Sim, W.-K. Leong Tetrahedron Lett. 1999, 40, 8447-8451; e) S. Kobayashi, M. Araki, H. Ishitani, S. Nagayama, I. Hachiya Synlett 1995, 233-234. 224
R. D. R. S. Manian, J. Jayashankaran, R. Ramesh, R. Raghunathan Tetrahedron Lett. 2006, 47, 7571-7574. 225
a) C. Mohan, G. Bhargava, M. P. Mahajan Heterocycles 2010, 80, 379-393; b) D. Facoetti, G. Abbiati, E. Rossi Eur. J. Org. Chem. 2009, 2872-2882; c) V. Sridharan, C. Avendaño, J. C. Menendez Synlett 2007, 7, 1079-1082. 226
a) E. Roversi, F. Monnat, P. Vogel, K. Schenk, P. Roversi Helv. Chim. Acta 2002, 85, 733-760; b) T. Fernandez, D. Suárez, J. A. Sordo, F. Monnat, E. Roversi, A. Estrella de Castro, K. Schenk, P. Vogel J. Org. Chem. 1998, 63, 9490-9499. 227
D. A. Brown, S. K. Mandal, D. M. Ho, T. M. Becker, M. Orchin J. Organomet. Chem. 1999, 592, 61-68. 228
a) M. Yasuda, H. Nakajima, R. Takeda, S. Yoshioka, S. Yamasaki, K. Chiba, A. Baba Chem. Eur. J. 2011, 17, 3856-3867; b) T. Okiyama, T. Tomimori, J. Nakamura, H. Yamada, H. Uno, N. Ono Tetrahedron 2010, 66, 6895-6900; c) C. Fontana, M. Incerti, G. Moyna, E. Manta Tetrahedron: Asymm. 2010, 21, 398-404; d) V. V. Kouznetsov, A. R. R. Bohorquez, L. A. Saavedra Synthesis 2009, 24, 4219-4225; e) D. M. Gelman, C. M. Forsyth, P. Perlmutter Org. Lett. 2009, 11, 4958-4960.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
134
Esquema 68.
Los resultados obtenidos están resumidos en la tabla 4.
Tabla 4. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y estireno 34a.
Entrada Ruta A
a
Ác. Lewis Disolvente t (h) T (ºC) Conv.b
(%)
1 InCl3 Tolueno 336 20 0
2 InCl3 CHCl3 336 20 70
3 BF3·Et2O Tolueno 336 110 0
4 BF3·Et2O CHCl3 216 20 74
5 BF3·Et2O CHCl3 24 60 76
Ruta Ba
Ác. Lewis Disolvente t (h) T (ºC) Conv.b
(%)
6 InCl3 Tolueno 216 20 35
7 BF3·Et2O Tolueno 216 20 68
8 BF3·Et2O CHCl3 336 20 50
9 BF3·Et2O CHCl3 72 60 63 a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol utilizando 1 equivalente de ácido de Lewis.
b Observado
por RMN.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
135
Al utilizar una metodología multicomponente se observó la formación del
producto 36a tras periodos largos de reacción (Tabla 4, entradas 6-9), por otro
lado al llevar a cabo la reacción por la ruta A en tolueno, no se observó conversión
alguna de los productos de partida (Tabla 4, entradas 1 y 3). Como puede
observarse los mejores resultados se obtuvieron al realizar la reacción por pasos,
a reflujo de cloroformo y con BF3·Et2O como ácido de Lewis (Tabla 4, entrada 5).
La formación regio- y estereoselectiva de 36a, puede explicarse por
cicloadición [4+2] de la imina 33a y estireno 34a para formar el cicloaducto endo
35a, seguida de tautomerización prototrópica en las condiciones de reacción.
A continuación, estudiamos las condiciones adecuadas para la reacción
entre la imina derivada del benzaldehído 33a y un dienófilo rico en electrones
como el ciclopentadieno 34b. Es bien conocido que el ciclopentadieno puede
comportarse tanto como dieno o como dienófilo,229
además, estudios previos han
demostrado que las iminas pueden comportarse como dienófilos o azadienos
dependiendo de los sustituyentes que poseen.223d
Por tanto, era interesante
conocer el comportamiento de las aldiminas derivadas de 3-aminopiridina frente a
este compuesto.
229
D. J. am Ende, D. C. Whritenour, J. W. Coe Org. Process. Res. Dev. 2007, 11, 1141-1146.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
136
Esquema 69. Reacción de 33a con ciclopentadieno 34b.
No se observó reacción entre la imina heteroaromática 33a y el dienófilo 34b
en ausencia de ácido de Lewis. Como en el caso del estireno, se estudiaron tanto
la reacción por pasos (Esquema 69, Ruta A), como la reacción multicomponente
(Esquema 69, Ruta B), utilizando diferentes disolventes tales como acetonitrilo,
dietileter, tolueno y cloroformo, en presencia de Yb(OTf)3, InCl3, CF3CO2H,
PPh3·CF3CO2H, CAN y BF3·Et2O.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
137
Tabla 5. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y ciclopentadieno 34b.
Ruta Aa
Entrada Ác. Lewis Disolvente t (h) T (ºC) Conv.
b
(%)
1
Yb(OTf)3
CH3CN
72
20
0
2 Yb(OTf)3 Et2O 24 20 0
3 Yb(OTf)3 Tolueno 216 20 0
4 Yb(OTf)3 CHCl3 120 60 0
5 InCl3 CH3CN 72 20 0
6 InCl3 Et2O 24 20 0
7 InCl3 Tolueno 288 110 10c
8 InCl3 CHCl3 96 60 0
9 BF3·Et2O Tolueno 96 20 20d
10 BF3·Et2O Tolueno 120 110 15d
11 BF3·Et2O CHCl3 96 60 70c
12 CF3CO2H CH3CN 72 20 0
13 CF3CO2H Tolueno 216 20 0
14 PPh3.CF3CO2H Tolueno 216 20 0
a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol utilizando 1 equivalente de ácido de Lewis.
b Observado
por RMN. c
Únicamente compuesto 39a. d
Mezcla de compuestos 38a y 39a en proporción 80/20. e Únicamente compuesto 38a.
En la mayoría de los casos, se observó la dimerización del ciclopentadieno,
ya que el uso de ácidos de Lewis fuertes, en condiciones anhidras, causa la
prematura dimerización y polimerización del mismo.223d
Cuando la reacción se
llevó a cabo por la Ruta A y se empleo Yb(OTf)3 como ácido de Lewis no se
observó conversión alguna por 1H-RMN y se recuperaron los productos de partida
(Tabla 5, entradas 1-4). Al utilizar InCl3 únicamente se obtuvo el compuesto 38a en
tolueno a reflujo y con muy baja conversión (Tabla 5, entrada 7).
Cuando la reacción se llevo a cabo por la Ruta A, el empleo de BF3·Et2O en
tolueno, tanto a reflujo como a temperatura ambiente, proporcionó mezcla de los
compuestos 38a y 39a (Tabla 5, entradas 9-10), aunque al utilizar cloroformo
como disolvente solo se observó la formación del compuesto 38a con buena
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
138
conversión (Tabla 5, entrada 11). Por otro lado, la utilización de ácidos próticos no
proporcionó los compuestos deseados y se recuperaron los productos de partida
(Tabla 5, entradas 12-14).
Tabla 6. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y ciclopentadieno 34b.
Ruta Ba
Entrada Ác. Lewis Disolvente t (h) T (ºC) Conv.
b
(%)
1
Yb(OTf)3
CH3CN
72
20
0
2 Yb(OTf)3 Tolueno 40.5 20 10d
3 Yb(OTf)3 CHCl3 240 20 0
4 InCl3 CH3CN 216 20 0
5 InCl3 Tolueno 72 110 10c
6 InCl3 CHCl3 120 20 0
7 BF3·Et2O CH3CN 408 20 0
8 BF3·Et2O Tolueno 24 20 10d
9 BF3·Et2O CHCl3 120 60 0
10 CAN CH3CN 192 20 0
11 CAN Tolueno 360 20 0
12 CF3CO2H CH3CN 216 20 0
13 CF3CO2H Tolueno 24 20 15e
14 CF3CO2H CHCl3 120 20 0
15 PPh3.CF3CO2H Tolueno 20.5 20 15e
16 PPh3.CF3CO2H CHCl3 192 20 0
a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol utilizando 1 equivalente de ácido de Lewis.
b Observado
por RMN. c Únicamente compuesto 39a.
d Mezcla de compuestos 38a y 39a en proporción 80/20.
e Únicamente compuesto 38a.
Cuando la reacción se llevó a cabo por la Ruta B y se empleó Yb(OTf)3
como ácido de Lewis únicamente se observó mezcla de los compuestos 38a y 39a
al utilizar tolueno como disolvente (Tabla 6, entrada 2). El uso de InCl3 como ácido
de Lewis, al igual que en la Ruta A, condujo a la formación del compuesto 38a
únicamente cuando se utilizó tolueno a reflujo (Tabla 6, entrada 5). Al llevar a cabo
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
139
la reacción con BF3·Et2O en tolueno se observó por RMN la formación de los
compuestos 38a y 39a con baja conversión (Tabla 6, entrada 8).
Al utilizar CAN como ácido de Lewis tanto en acetonitrilo (Tabla 6, entrada
10) como en tolueno (Tabla 6, entrada 11) se recuperaron los productos de partida
sin observarse reacción alguna. En el caso de los ácidos próticos, la reacción da
lugar a la formación única del compuesto 39a pero con baja conversión cuando se
utilizó tolueno (Tabla 6, entradas 13 y 15).
Como podemos observar, las mejores condiciones de reacción se
obtuvieron utilizando la Ruta A, cloroformo como disolvente y BF3·Et2O como
catalizador, ya que se observó la formación 39a de un único producto con una
conversión del 70% (Tabla 5, entrada 11).
La formación del compuesto 38a puede explicarse por cicloadición [4+2] de
la aldimina 33a con ciclopentadieno 34b y posterior tautomerización prototrópica
del cicloaducto endo 37a, en las condiciones de reacción. De forma análoga, la
formación del compuesto 39a puede explicarse por cicloadición [4+2] del
ciclopentadieno, actuando como dieno, a la imina 33a, actuando en este caso
como heterodienófilo, a través del enlace imínico.
Una vez establecidas las condiciones óptimas de reacción y teniendo en
cuenta que el átomo de nitrógeno de la piridina es ligeramente más básico que el
nitrógeno imínico,230
pensamos que la utilización de más de un equivalente de
ácido de Lewis podría disminuir los tiempos de reacción, ya que dicho exceso
podría coordinarse con el nitrógeno imínico aumentando la electrofilia de la imina
de partida. Por ese motivo, a continuación realizamos el estudio de la influencia de
la cantidad de BF3·Et2O utilizada en la reacción entre las aldiminas derivadas de 3-
aminopiridina 33a-b, estireno 34a y ciclopentadieno 34b, en cloroformo (Esquema
70).
230
M. Decouzon, J.-F. Gal, P.-Ch. Maria, R. W. Taft, F. Anvia J. Org. Chem. 2000, 65, 4635-4640.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
140
Esquema 70. Reacción de las aldiminas 33 con estireno 34a y con ciclopentadieno 34b en
presencia de BF3·Et2O.
Los resultados obtenidos se resumen en la tabla 7. Como se puede
observar, el uso de 1.2 equivalentes de ácido de Lewis disminuye el tiempo de
reacción (Tabla 7, entrada 2) y aumenta la conversión. Sin embargo, cuando se
utilizan dos equivalentes (Tabla 7, entradas 3, 5, 7, 9 y 11) la conversión es
prácticamente cuantitativa, disminuyendo considerablemente el tiempo de
reacción. En todos los casos se obtuvieron, de forma regioselectiva, los derivados
endo correspondientes, bicíclicos 36 y tricíclicos 38, con control estereoselectivo
de dos o tres estereocentros y con buenos rendimientos.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
141
Tabla 7. Reacción entre las aldiminas 33a-b con estireno 34a y ciclopentadieno 34b, en
presencia de BF3·Et2O.
Entrada Prod. R
Condiciones de reaccióna
Conv.
b (%)
Rdto.
c (%)
eq. BF3·Et2O
t (h)
T (ºC)
1
36a
Ph
1
216
20
74
61
2 36a Ph 1.2 53 20 84 65
3 36a Ph 2 41 20 98 71
4 36a Ph 1 24 60 76 62
5 36a Ph 2 4 60 99 76
6 36b CH3 1 2 20 99 52
7 36b CH3 2 2 20 99 72
8 38a Ph 1 96 60 70 66
9 38a Ph 2 30 60 90 82
10 38b CH3 1 46 20 55 30
11 38b CH3 2 23 20 65 48
a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol.
b Observado por RMN.
c Tras purificación por
cromatografía flash.
La estructura de los compuestos 36 y 38 fue determinada mediante
espectroscopía de resonancia magnética nuclear, mono- y bi-dimensional y
mediante espectrometría de masas.
Así, en el espectro de 1H RMN del compuesto 36a (Figura 69) se observa un
doble doblete a H = 4.59 ppm con constantes de acoplamiento de 3JHH = 11.3 Hz y
3JHH = 2.3 Hz, que corresponde al protón 2-H y un doble doblete a H = 4.45 ppm
con constantes de acoplamiento de 3JHH = 12.2 Hz y
3JHH = 6.1 Hz correspondiente
al protón 4-H. Además aparece un doble doblete a H = 2.41 ppm con constantes
de acoplamiento de 2JHH = 12.6 Hz y
3JHH = 6.1 y 2.3 Hz, correspondiente a uno de
los protones metilénicos 3-H y otro doble doblete a H = 2.26 ppm con constantes
de acoplamiento de 2JHH = 12.6 Hz y
3JHH = 12.2 y 11.3 Hz correspondientes al otro
protón metilénico 3-H.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
142
Figura 69. Espectro de 1H-RMN del compuesto 36a.
En el experimento HMBC del compuesto 36a (Figura 70) se observan
señales de entrecruzamiento entre el NH y el carbono metilénico C-3, lo que
confirma la regioquímica del proceso, puesto que en el caso de obtener el otro
regioisómero, con el grupo Ph en posición 3, se observaría entrecruzamiento entre
el NH y el carbono unido al grupo Ph y no con el carbono metilénico.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
143
Figura 70. Espectro de HMBC del compuesto 36a.
Por otro lado, analizamos la esteroselectividad del proceso con
experimentos 1D-NOESY. Así, para el compuesto 36a, la saturación selectiva del
protón 2-H presenta efecto NOESY positivo sobre el protón 4-H (2,64%) y los
protones metilénicos (1,00% y 2,16%). Además, la saturación selectiva del protón
4-H presenta a su vez efecto NOESY positivo sobre el protón 2-H (2,37%) y los
protones metilénicos (4,22% y 1,44%) indicando una configuración cis relativa
entre los protones en posición 2 y 4, y sugiriendo que la reacción de cicloadición
entre N-(3-piridil)iminas y estireno transcurre a través de un estado de transición
endo (Figura 71). Datos espectroscópicos similares se observaron en el caso del
compuesto 36b y para los derivados de ciclopentadieno 38a y 38b.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
144
Figura 71. Configuración relativa para 36a asignada por 1D-NOESY.
A continuación se procedió a estudiar la reacción entre las aldiminas 33 e
indeno 34c (Esquema 71). Inicialmente, se estudió la reacción de la imina 33b (R
= Me) en cloroformo, con uno y dos equivalentes de BF3·Et2O. Como en los casos
anteriores, se obtuvo el derivado tetracíclico endo 41b, procedente de la
cicloadición [4+2] y se observó que la utilización de dos equivalentes de ácido de
Lewis disminuía el tiempo de reacción (Tabla 8, entradas 2-3).
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Derivados de 1,5-naftiridinas
145
Esquema 71. Reacción entre las aldiminas 33 e indeno 34c.
De forma análoga, el empleo de iminas aromáticas 33a, 33d-i en cloroformo,
utilizando dos equivalentes de BF3·Et2O, dio lugar, de forma regioselectiva y con
control estereoselectivo de tres estereocentros, a los derivados de 1,5-naftiridinas
endo 41 correspondientes (Esquema 72, Tabla 8) con excelentes rendimientos.
Cuando se utilizaron las iminas derivadas del benzaldehído 33a, m-
metoxibenzaldehído 33f y tolilaldehído 33h se observó en el crudo de reacción la
presencia de un pequeño porcentaje de los compuestos 42a,f y h
respectivamente, procedentes de la aromatización de los compuestos 41
obtenidos inicialmente (Tabla 8, entradas 1, 6 y 8). Además, en el caso de la imina
derivada del p-metoxibenzaldehído 33g únicamente se observó la formación del
compuesto aromatizado 42g (Tabla 8, entrada 7).
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Derivados de 1,5-naftiridinas
146
Tabla 8. Estudio de la reacción entre las aldiminas 33 e indeno 34c.
Entrada Prod. R
Condiciones de reacción Conv.
a
(%)
Rdto.b
(%) eq. BF3·Et2O
t (h) T (ºC)
1
41a/42a
Ph
2
48
60
80/20C
75/13C
2 41b Me 1 24 20 99 70
3 41b Me 2 12 20 99 84
4 41d p-FC6H4 2 4 60 99 93
5 41e p-CF3C6H4 2 7 20 99 91
6 41f/42f m-MeOC6H4 2 4 60 90/10C
80/3C
7 42g p-MeOC6H4 2 24 60 99
83
8 41h/42h p-MeC6H4 2 4 20 47/53C
41/35C
9 41i m-FC6H4 2 4 20 99 78
a Observado por RMN.
b Tras purificación por cromatografía flash.
b Compuestos 41 y 42
respectivamente.
La estructura de los compuestos 41 y 42 fue determinada mediante
espectroscopía de resonancia magnética nuclear, mono y bi-dimensional y
mediante espectrometría de masas. Además, la estructura del aducto derivado de
benzaldehído e indeno 41a pudo confirmarse de forma inequívoca por análisis de
Rayos X (Figura 72).
Figura 72. ORTEP del compuesto 41a.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
147
Los resultados experimentales indican que la formación de los compuestos
36, 39 y 41 podría explicarse mediante una cicloadición [4+2] de las iminas 33 y
los dienófilos 34, que transcurre de forma regio y estereoselectiva, a través de los
cicloaductos endo 35, 37 y 40 correspondientes, con control de dos o tres
estereocentros.
Esta estrategia representa la primera síntesis de compuestos bicíclicos,
tricíclicos y tetracíclicos derivados de 1,5-naftiridinas, mediante reacción de
Povarov de aldiminas derivadas de 3-aminopiridina con alquenos.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
148
2.3.1.2. Estudio computacional de la reacción.
Teniendo en cuenta, que no existían antecedentes sobre la preparación de
derivados de 1,5-naftiridinas mediante reacción de Povarov y con el fin de
confirmar y justificar los resultados experimentales,188
se llevó a cabo un estudio
computacional del proceso que permitiera interpretar el comportamiento de las
aldiminas derivadas de 3-aminopiridina en reacciones de cicloadición [4+2] con
olefinas. El estudio se llevó a cabo medinate el programa Gaussian 03231
dentro
del marco de la teoría del funcional de la densidad (Density Functional Theory,
DFT).232
Se utilizaron los funcionales híbridos B3LYP233
y MO6-2X,234
junto con la
base de funciones 6-31G*.235
La precisión de los dos métodos ha sido
comprobada para diversas reacciones pericíclicas.234,236
Se ha discutido mucho sobre el mecanismo de la reacción aza Diels-Alder.
En estudios teóricos previos para la reacción de iminas derivadas de anilina y
alquenos, catalizada con triflatos de lantánidos, se había sugerido un mecanismo
231
Gaussian 03, Revision E.01, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchin, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004. 232
a) T. Ziegler Chem. Rev. 1991, 91, 651-667; b) R. G. Parr, W. Yang Density-Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University press, Oxford, 1989. 233
a) W. Khon, A. D. Becke, R. G. Parr J. Phys. Chem. 1996, 100, 13974-13980; b) A. D. Becke J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652; c) A. D. Becke J. Phys. Rev. A. 1988, 38, 3098-3100. 234
Y. Zhao, D. G. Truhlar Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 215-241. 235
W. J. Hehre, L. Radom, P. V. R. Schleyer, J. A. Pople Ab Initio Molecular Orbital Theory, Wiley, New York, 1986. 236
a) J.-L. Chen, J.-T. Hong, K.-J. Wu, W.-P. Hu Chem. Phys. Lett. 2009, 468, 307-312; b) V. Guner, K. S. Khuong, A. G. Leach, P. S: Lee, M. D: Bartberger, K. N. Houk J. Phys. Chem. A. 2003, 107, 11445-11459.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
149
por pasos237
apoyado además por los resultados experimentales51,238
obtenidos
cuando se utilizaban enol éteres como dienófilos (Esquema 72).
Esquema 72.
Sin embargo, algunos autores sugieren que transcurre a través de un
mecanismo concertado,239
lo que justifican por evidencias experimentales.240
De
hecho, puede ser propuesto más de un mecanismo en función de las
características químicas de la imina y el dienófilo.22a,241
Para nuestro estudio teórico se comenzó con el caso más sencillo, la
cicloadición de las aldiminas derivadas de benzaldehído 33a, acetaldehído 33b y
formaldehído 33g con eteno 34d como dienófilo. Primero se estudió, cual era la
orientación más favorable del anillo de piridina en la cicloadición. Los resultados
computacionales indicaban que la formación de los cicloaductos 43, a través de
estructuras de transición TS1 en las que el sistema diénico está formado por el
enlace imínico y los carbonos C-3 y C-2 del anillo de piridina (Esquema 73),
estaba favorecida, en condiciones de control cinético, frente a la formación de los
cicloaductos 43´ a través de estructuras de transición TS1´ en las que el sistema
diénico está formado por el enlace imínico y los carbonos C-3 y C-4 del anillo de
piridina (Esquema 73).
237
S. Kobayashi, H. Ishitani, S. Nagayama Synthesis 1995, 1195-1202. 238
S. Kobayashi, H. Ishitani, S. Nagayama Chem. Lett. 1995, 423-424. 239
C. D. Smith, J. I. Gavrilyuk, A. J. Lough, R. A. Batey J. Org. Chem. 2010, 75, 702-715. 240
A. A. Kudale, J. Kendall, D. O. Miller, J. L. Collins, G. J. Bodwell J. Org. Chem. 2008, 73, 8437-8447. 241
S. Hermitage, J. A. K. Howard, D. Jay, R. G. Pritchard, M. R. Probert, A. Whiting Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 2451-2460.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
150
Esquema 73. Posibles aductos 43 y 43´ para la reacción entre las iminas 33 y eteno 34d.
En la figura 73 están recogidas las diferentes estructuras de transición con
los valores de las distancias de enlace y entre paréntesis las diferencias relativas
de energía de activación (en Kcal/mol) entre los estados de transición TS1´ y el
correspondiente estado de transición TS1 para la misma imina de partida.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
151
Figura 73. Estructuras de transición TS1 y TS1’ completamente optimizadas, con
valores de distancia de enlace (en Å) y diferencias relativas de energía de activación entre paréntesis (en Kcal/mol) para las reacciones de las iminas 33a, b, g con 34d
calculadas a nivel de teoría B3LYP/6-31G*+ZPVE.
Como ya se ha indicado, habíamos observado experimentalmente que era
necesario el uso de ácidos de Lewis para que la reacción tuviera lugar y que el
empleo de más de 1 equivalente de BF3·Et2O disminuía el tiempo de reacción. Por
tanto, a continuación, se determinó la influencia del BF3·Et2O en el mecanismo de
reacción.
Primero, se estudió si el BF3 se coordinaba preferentemente con el
nitrógeno piridínico o con el nitrógeno imínico. Según los resultados
computacionales la coordinación de BF3 con el nitrógeno piridínico origina
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
152
intermedios 45 más estables que los originados por coordinación con el nitrógeno
imínico 44 (ver tabla en el esquema 74).
Esquema 74. Valores de G para el equilibrio entre los intermedios 44 y 45.
Sin embargo, aunque la formación de 44 no esté favorecida, las barreras de
activación para la formación de los correspondientes cicloaductos son menores a
través de estado de transición TS2, que conducen a los cicloadutos 46d (Esquema
75), que las que conducen a los cicloaductos 47d a través de TS3 (Esquema 75).
Además, la formación de los cicloaductos 46d estaría favorecida, desde el punto
de vista termodinámico, puesto que es más exotérmica (Tabla 9, entradas 1-3)
que la formación de los cicloaductos 47d (Tabla 9, entradas 4-6).
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Derivados de 1,5-naftiridinas
153
Esquema 75. Posibles caminos para la cicloadición con 1eq. de BF3·Et2O.
Tabla 9. Energías de activación (Ea) y energías de reacción (Erxn) asociadas a la formación de cicloaductos 46, 47 y 49d.
Entrada R Prod. TS
Eaa Erxn
a
1
Ph
46a
TS2a
30.9
- 4.0
2 Me 46b TS2b 25.5 - 8.7
3 H 46g TS2g 18.8 - 16.1
4 Ph 47a TS3a
27.3 - 1.8
5 Me 47b TS3b 26.1 -6.8
6 H 47g TS3g 22.6 - 12.5
7 Ph 49da TS4a
27.2 - 3.7
8 Me 49db TS4b 21.5 - 9.0
9 H 49dg TS4g 14.3c
-16.5
a Valores en Kcal/mol, calculados a nivel de teoría B3LYP/6-31G*+ZPVE.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
154
Estos resultados sugieren que la coordinación del BF3 con el nitrógeno
imínico favorece el proceso. Por tanto, el uso de dos equivalentes de BF3 podría
acelerar la reacción por doble coordinación a ambos nitrógenos, inicialmente la
coordinación más favorecida sobre el nitrógeno piridínico y posterior coordinación
sobre el imínico.
Efectivamente y de acuerdo con nuestro razonamiento, los estudios
computacionales mostraron que cuando los intermedios doblemente coordinados
48 (Esquema 76) reaccionan con etileno 34d para formar los cicloaductos 49 vía
estructuras de transición TS4, la energía de activación disminuye
considerablemente, respecto al uso de un solo equivalente (Tabla 9, entradas 7-9).
Esquema 76. Cicloadición de los intermedios doblemente coordinados 48 y eteno 34d.
A continuación se estudió la regioselectividad y diastereoselectividad de la
reacción con dienófilos asimétricos sencillos como estireno 34a, ciclopentadieno
34b e indeno 34c.
Entre las diversas aproximaciones de los dienófilos 34 a los heterodienos
33a, 33b y 33g (recogidas en el Esquema 77) los resultados computacionales
indicaron que, en los tres casos, las menores barreras de activación
correspondían a las estructuras de transición endo que conducían de forma regio y
estereoselectiva a los aductos intermedios 35, 37 o 40 endo-A derivados de 1,5-
naftiridinas (Esquema 77).
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Derivados de 1,5-naftiridinas
155
Esquema 77. Posibles aproximaciones de los heterodienos 33a, b, g a los dienófilos 34a-c.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
156
Por último, se estudió la influencia de la cantidad de ácido de Lewis utilizada
en la reacción de estos dienófilos con las aldiminas 33. Para ello, se utilizó la
reacción de las iminas activadas 45 y doblemente activadas 48 con los dienófilos
34a-c para formar los cicloaductos endo 46 y 49 respectivamente (Esquema 78).
Esquema 78.
Los resultados computacionales fueron similares a los obtenidos para la
cicloadición con etileno 34d, ya que se observó que la reacción de los compuestos
doblemente coordinados 48, a través de estados de transición TS7 para dar los
aductos endo 49a-c (Esquema 79, Figura 74), estaba favorecida (presenta
barreras de activación menores, Tabla 10), no solo frente a la reacción en
ausencia de BF3·Et2O, en la que se forman los aductos 35, 37 o 40, sino también
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Derivados de 1,5-naftiridinas
157
frente a la reacción de las iminas mono-coordinadas 45, cuando reaccionan via
estados de transición TS6, para dar los aductos endo 46a-c (Esquema 79, Figura
74, Tabla 10).
Figura 74. Aductos monocoordinados 46 y doblemente coordinados 49.
A modo de ejemplo, en la figura 75 se pueden observar las estructuras de
transición TS5, TS6 y TS7 para las reacciones de la imina 33a con estireno 34a y
de la imina 33b con indeno 34c.
Se ha observado además que todas las reacciones tienen lugar de forma
concertada y asíncrona, siendo la formación del enlace Cdienófilo-Cimínico la más
avanzada en todos los casos (Figura 75).
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Derivados de 1,5-naftiridinas
158
Tabla 10. Energías de activación (Ea) y energías de reacción (Erxn) asociadas a la formación de los cicloaductos endo 35, 37, 40, 46 y 49.
Entrada R
Reacción en ausencia de de BF3·Et2O
Reacción en presencia de 1eq. de BF3·Et2O
Reacción en presencia de 2eq. de BF3·Et2O
Prod. TS5
Eaa Erxn
a Prod. TS6
Ea
a Erxn
a Prod. TS7
Ea
a Erxn
a
1 Ph 35a TS5aa
31.1 12.1 46aa TS6aa
25.1 5.4 49aa TS7aa
17.5 1.6
2 Me 35b TS5ba 28.7 5.7 46ab TS6ba 22.1 0.3 49ab TS7ba 11.2 1.6
3 H 35g TS5ga 24.1 - 2.0 46ag TS6ga 17.4 - 5.2 49ag TS7ga 4.0 -12.4
4 Ph 37a TS5aa
31.1 6.2 46ba TS6aa
25.6 4.4 49ba TS7aa
20.2 3.1
5 Me 37b TS5bb 28.7 2.0 46bb TS6bb 22.7 - 0.3 49bb TS7bb 11.8 -2.6
6 H 37g TS5gb 21.7 - 3.8 46bg TS6gb 16.3 - 6.7 49bg TS7gb 2.3 - 13.4
7 Ph 40a TS5ac
32.5 7.8 46ca TS6ac
26.7 6.0 49ca TS7ac
21.0 4.5
8 Me 40b TS5bc 30.2 3.5 46cc TS6bc 24.0 1.5 49cc TS7bc 13.3 - 2.9
9 H 40g TS5gc 25.1 - 2.3 46cg TS6gc 17.4 -5.1 49cg TS7gc 3.7 - 12.0 a Valores en Kcal/mol, calculados a nivel de teoría B3LYP/6-31G*+ZPVE.
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159
Figura 75. Estructuras de transición TS5, TS6 y TS7, completamente optimizadas, con
valores de distancia de enlace (en Å) y diferencias relativas de energía de activación entre paréntesis (en Kcal/mol), para la reacción de la imina 33a con estireno 34a y de la imina
33b con indeno 34c calculadas a nivel de teoría B3LYP/6-31G*+ZPVE.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
160
Estos resultados computacionales sugieren, por tanto, que la reacción de
Povarov de las aldiminas 33 derivadas de 3-aminopiridina con olefinas 34 tiene
lugar a través de un proceso concertado asíncrono vía estados de transición endo,
para dar derivados de tetrahidro-1,5-naftiridinas con control regio- y
estereoselectivo de dos o tres estereocentros. Además, pone de manifiesto que el
uso de dos equivalentes de BF3·Et2O activa el sistema azadiénico acelerando el
proceso respecto a la utilización de solamente un equivalente de ácido de Lewis.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
161
2.3.1.3. Reacción de 2-(3-piridilimino)acetato de etilo con olefinas
sencillas.
A continuación, se procedió a estudiar el comportamiento de la N-(3-
piridil)aldimina 33c derivada del glioxalato de etilo en la reacción de Povarov.
Como se ha mencionado anteriormente, el anillo de 1,5-naftiridina está presente
en una gran variedad de compuestos biológicamente activos242
y además, la
presencia de un grupo carboxilato no solamente incrementará la reactividad de la
aldimina, sino que también constituye una nueva estrategia para la preparación de
policiclos nitrogenados derivados de α-amino ésteres. De hecho, la introducción de
un grupo carboxílico en posición 2 del anillo de 1,5-naftiridina ha sido objeto de
estudio por su posible aplicación en microdiálisis cerebral, debido al efecto de
estos compuestos en las concentraciones de dopamina y serotonina.243
Así, en primer lugar, nos propusimos estudiar la reactividad de la imina 33c
derivada de glioxalato de etilo con olefinas sencillas tales como ciclopentadieno,
estireno e indeno, con el fin de obtener una nueva familia de compuestos
policíclicos de 1,5-naftiridinas con un grupo carboxilato en posición 2.
Primero se procedió a estudiar la reacción de la N-(3-piridil)aldimina 33c y
un dienófilo rico en electrones como el ciclopentadieno 34b en presencia de
diferentes cantidades de BF3Et2O (Esquema 79, Tabla 11).
Como se puede observar en la tabla 11 la utilización de 0.2 equivalentes de
BF3Et2O proporcionó, únicamente y con elevada conversión (entrada 1), el
producto 39c procedente de la cicloadición [4+2] del ciclopentadieno (dieno) y la
242
a) V. P. Litvinov Adv. Heterocycl. Chem. 2006, 91, 189-300; b) P.-W. Phuan, M. C. Kozlowski Sci. Synth. 2005, 15, 947-985. 243
a) T. Iino, M. Katsura, K. J. Kuriyama Pharm. Exp. Ther. 1996, 278, 614-619; b) T. Lino, M. Katsura, K. Kuriyama Eur. J. Pharm. 1995, 286, 99-103.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
162
imina 33c (dienófilo) a través del enlace imínico, si bien es necesario calentar a
reflujo de cloroformo durante 96 horas.
Esquema 79. Reacción de 33c con ciclopentadieno 34b.
Tabla 11. Estudio de las condiciones de reacción entre 33c y 34b en presencia de
BF3·Et2O.
Condiciones de reaccióna
38/39 (%)b
Entrada Producto
eq. BF3·Et2O
t (h)
T (ºC)
1
39c
0.2
96
60
0/100
2 38c/39c 0.4 96 60 33/67
3 38c/39c 0.5 30 20 45/55
4 38c/39c 0.6 21 20 76/24
5 38c 1 21 20 85/15
6 38c 1.2 12 20 100/0
7 38c 2 12 20 100/0
a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol.
b Conversión observada por RMN.
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163
En todos los casos la conversión fue superior al 90%. Sin embargo, mayores
cantidades de ácido de Lewis disminuyen el tiempo y la temperatura de reacción,
proporcionando mezclas de los productos 38c y 39c (Tabla 11, entradas 2-5). El
uso de más de un equivalente de BF3 conduce únicamente a la formación del
compuesto 38c derivado de la cicloadición [4+2] de la aldimina 33c (dieno) y el
ciclopentadieno 34b (dienófilo) con posterior tautomerización prototrópica del
aducto 37c (Tabla 11, entrada 6). Además, puede observarse que no es necesario
utilizar 2 equivalentes de ácido de Lewis (Tabla 11, entrada 7) ya que no se
mejoran los resultados (Tabla 11, entrada 6). Estos resultados parecen confirmar
que la presencia de un grupo carboxilato aumenta la reactividad de la aldimina 33c
(R = CO2Et), respecto a las aldiminas 33a (R = Ph) y 33b (R = Me) (Esquema 71,
Tabla 7).
Como en los casos anteriores (reacción de las iminas 33a,b,g) se realizaron
cálculos teóricos para conocer si el BF3 se coordinaba preferentemente con el
nitrógeno piridínico o con el nitrógeno imínico. Según los resultados
computacionales realizados a nivel B3LYP/6-31G*, la coordinación de BF3 con el
nitrógeno piridínico origina un intermedio 45c más estable que por coordinación
con el nitrógeno imínico 44c (Esquema 80) lo que sugiere que inicialmente el BF3
se coordina al nitrógeno piridínico y el exceso de ácido de Lewis es el que se une
al nitrógeno imínico de 45c, formando un intermedio doblemente coordinado 48c
más reactivo y por tanto acelerando la reacción.
Esquema 80. Coordinación de BF3Et2O a la aldimina 33c.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
164
Además, la formación de los aductos 38c y 39c podría explicarse tanto por
un mecanismo concertado como por un mecanismo por pasos. Así, cuando el BF3
se coordina con el nitrógeno piridínico, tal como se representa en el esquema 81,
una aproximación endo A de la imina 45c al ciclopentadieno 34b, con formación
de los enlaces Cimínico-Cciclopentadieno y Cpiridínico-Cciclopentadieno, podría conducir al
intermedio [4+2] 46bc y la misma aproximación A con formación de los enlaces
Cimínico-Cciclopentadieno y Nimínico-Cciclopentadieno podría conducir al intermedio [4+2] 50b.
De forma análoga, una aproximación endo B de la imina 45c al ciclopentadieno,
con formación inicial del enlace Cimínico-Cciclopentadieno, daría lugar a la formación de
un intermedio iónico 51b (Esquema 81), cuya posterior ciclación podría conducir a
ambos aductos 46bc y 50b, que darían lugar a 38c y 39c, respectivamente.
Esquema 81. Posibles aproximaciones y caminos para la formación de los aductos 46bc y
50b.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
165
De forma similar, cuando el BF3 se coordina con ambos nitrógenos, la
formación de los aductos 39c y 38c también podría explicarse tanto por un
mecanismo concertado como por un mecanismo por pasos. Tal como se
representa en el esquema 83, una aproximación endo A de la imina doblemente
activada 48c al ciclopentadieno 34b, con formación de los enlaces Cimínico-
Cciclopentadieno y Cpiridínico-Cciclopentadieno, podría conducir al intermedio [4+2] 49bc,
mientras que la misma aproximación con formación de los enlaces Cimínico-
Cciclopentadieno y Nimínico-Cciclopentadieno, podría conducir al intermedio [4+2] 52b.
Asimismo, una aproximación endo B de la imina 48c al ciclopentadieno con
formación inicial del enlace Cimínico-Cciclopentadieno daría un intermedio iónico 53b,
cuya ciclación conduciría a ambos aductos 49bc y 52b, precursores de los
compuestos 38c y 39c, respectivamente (Esquema 82).
Esquema 82. Posibles aproximaciones y caminos para la formación de los aductos 49bc y
52b.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
166
Incluso, es posible que en el caso de formación del intermedio 45c la
reacción transcurra a través de un proceso concertado, mientras que mediante el
intermedio 48c tenga lugar a través de un proceso por pasos o viceversa.
Los cálculos computacionales de los calores de reacción para la formación
de los aductos 46bc y 50b indicaron que cuando el BF3 se coordina con el
nitrógeno piridínico la formación del intermedio 50b está favorecida frente a la
formación del intermedio 46bc (Figura 76), lo que explicaría que, en condiciones
de control termodinámico, cuando el BF3 coordina con el nitrógeno piridínico se
forme mayoritariamente el compuesto 38c de acuerdo con los resultados
experimentales (Esquema 79, Tabla 11).
Figura 76. Estructuras completamente optimizadas para los posibles cicloaductos y calores de reacción relativas (en kcal/mol), para la reacción de 45c o 48c y ciclopentadieno 34b,
calculadas a nivel B3LYP/6-31G* + ZPVE.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
167
Sin embargo, cuando el BF3 está unido a ambos nitrógenos, los resultados
computacionales indican que la formación del aducto endo 49bc está favorecida
frente a la formación de 52b (Figura 76). Esto explicaría que, en condiciones de
control termodinámico, cuando el BF3 se coordina con ambos nitrógenos se forme
mayoritariamente el compuesto 39c, también de acuerdo con los resultados
experimentales (Esquema 79, Tabla 11).
A continuación, se estudió la reacción de la imina 33c utilizando estireno 34a
e indeno 34c como dienófilos. Las reacciones se llevaron a cabo en cloroformo a
temperatura ambiente y se hizo un estudio de la cantidad necesaria de BF3Et2O
para optimizar los resultados de la reacción (Esquema 83, Tabla 12).
Esquema 83. Reacción de 33c con estireno 34a e indeno 34c.
En la tabla 12 se resumen los resultados obtenidos. Al igual que en el caso
anterior, se obtuvieron los derivados de 1,5-naftiridina endo 36c y 41c,
procedentes de la cicloadición [4+2] de la imina 33c con las olefinas (Esquema 83)
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
168
y se observó que el uso de 1.2 equivalentes de BF3 es suficiente para obtener las
mejores condiciones de reacción, probablemente debido a que cuando se utiliza 1
equivalente, este se coordina preferentemente con el nitrógeno piridínico y es
necesario un exceso de catalizador para acelerar la reacción por coordinación al
nitrógeno imínico.
Tabla 12. Estudio de las condiciones de reacción entre la aldimina 33c con estireno 34a e indeno 34c.
Entrada
Producto
Condiciones de reaccióna
Conv.b (%)
Rdto.c (%)
eq. BF3·Et2O
t (h)
T (ºC)
1
36c
1
24
20
99
52
2 36c 1.2 5 20 99 60
3 36c 2 5 20 99 58
4 41c 1 4 20 99 63
5 41c 1.2 3 20 99 68
6 41c 2 3 20 99 66
a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol.
b Observada por RMN.
c Tras purificación por
cromatografía flash.
En este caso, al ser la imina 33c mucho más reactiva que las iminas 33a,b,
es suficiente una cantidad catalítica adicional (0.2 eq) de BF3Et2O, que se
coordina con el nitrógeno imínico, para disminuir el tiempo de reacción.
Los aductos endo 36c y 41c fueron obtenidos de manera regio- y
estereoselectiva con control de tres estereocentros y sus estructuras fueron
confirmadas mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear y
espectrometría de masas.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
169
2.3.1.4. Estudio de la reacción de Povarov de aldiminas derivadas de
3-aminopiridina con olefinas tensionadas.
Aunque se conocen una amplia gama de anilinas y aldehídos que pueden
participar en reacciones de Povarov, el dienófilo normalmente se encuentra
limitado a alquenos activados ricos en electrones, como enaminas cíclicas y
acíclicas, enamidas, enol eteres y dienos cíclicos conjugados,223a,239
por lo que el
uso de olefinas tensionadas proporciona una nueva ruta sintética para la
preparación de nuevos derivados policíclicos con heterociclos de cuatro, cinco y
seis miembros.244
Por ello, decidimos estudiar la reacción de Povarov entre aldiminas
derivadas de 3-aminopiridina y olefinas tensionadas tales como norborneno 34e,
biciclopentadieno 34f y norbornadieno 34g (Figura 77).
Figura 77. Estructuras de norborneno, biciclopentadieno y norbornadieno.
Estas olefinas tensionadas tienen una reactividad diferente a la de otros
alquenos, ya que la tensión del anillo hace que el doble enlace sea muy reactivo.
244
F. Palacios, C. Alonso, M. Fuertes, J. M. Ezpeleta, G. Rubiales Eur. J. Org. Chem. 2011, 4318-4326.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
170
Además, debido a su estructura, son sustratos de gran interés sintético ya que a
partir de ellos se pueden preparar sistemas cíclicos complejos.245
El norborneno 34e, por ejemplo, ha sido utilizado como un dienófilo activado
en cicloadiciones 1,3 dipolares246
pero hay escasos ejemplos de su uso como
dienófilo en la reacción de Povarov.247
Uno de los más recientes consiste en la
utilización del norborneno como dienófilo frente a N-ariliminas derivadas de
anilinas y benzaldehídos en reacción multicomponente de Povarov en presencia
de ácidos de Lewis.239
En primer lugar, se hicieron reaccionar las aldiminas 33a-c con norborneno
34e, en cloroformo y utilizando BF3·Et2O como ácido de Lewis (Esquema 84, Tabla
13). La reacciones de 33a (R = Ph) y 33c (R = CO2Et), a temperatura ambiente
dieron lugar, regioselectivamente, a una mezcla de los cicloaductos [4+2] 54a,c y
[2+2] 57a,c, procedentes de una aproximación exo -facial del norborneno a la
aldimina, obteniéndose el compuesto 54 mayoritariamente en ambos casos (Tabla
13, entradas 1 y 3). Por otro lado, en la reacción de la imina 33b (R = CH3)
derivada del acetaldehído, tanto a temperatura ambiente como a reflujo de
cloroformo, sólo se obtuvieron productos de degradación de la imina (Tabla 13,
entrada 2).
245
C.-C. Cheng, C.-S. Chang, Y.-L. Hsu, T.-Y. Lee, L.-C. Chang, S.-H. Liu, Y.-T. Wu Eur. J. Org. Chem. 2010, 672-679. 246
P. Mayo, T. Hecnar, W. Tam Tetrahedron 2001, 57, 5931-5941. 247
a) J. L. Ralbovsky, R. P. Beckett, U.S. Patent Appl. Publ. 20080214537 2008, 25pp, CAN 149:332216; b) P. J. Campos, I. Lamaza, M. A. Rodriguez, G. Canal Tetrahedron Lett. 1997, 38, 6741-6744; c) F. Destro, M. Prato, V. Luchinni, Tetrahedron Lett. 1984, 25, 5573-5576.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
171
Esquema 84. Reacciones de las aldiminas 33a,c con 34e,f.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
172
Tabla 13. Reacción entre las aldiminas 33a-c y dienófilos 34.
Entrada
R
Producto
Condiciones de reacción
Conv.
a
(%)
Rdto.
b
(%)
eq. BF3·Et2O
t (h)
T (ºC)
1
Ph
54a /57a
2
48
20
84/16
65/-c
2 CH3 - 2 48 d
- -
3 CO2Et 54c/57c 1.2 12 20 75/25
55/15
4 Ph 55a/58a 2 30 60 90/10
65/-c
5 CH3 - 2 48 d
- -
6 CO2Et 55c/58c 1.2 21 20 80/20
65/14
a Conversión >99% y porcentaje de los compuestos observado en el crudo de reacción por RMN.
b Tras
purificación por cromatografía flash. c
No aislado, observado en el crudo de reacción. d
A temperatura ambiente y a reflujo.
A continuación estudiamos la reactividad de las iminas 33a-c frente a otra
olefina tensionada, en este caso tricíclica, como el biciclopentadieno 34f (como
mezcla de isómeros endo y exo). La reacción en presencia de BF3·Et2O generó
también mezcla de compuestos policíclicos 55 y 58, procedentes de la cicloadición
[4+2] y [2+2] respectivamente. Los compuestos 55a,c se obtuvieron como mezcla
de isómeros exo-endo y exo-exo procedentes de la mezcla de isómeros endo y
exo del biciclopentadieno de partida (Esquema 84, Tabla 13, entradas 4 y 6). En el
caso de la imina 33b no se observó conversión alguna y se recuperaron los
productos de partida (Tabla 13, entrada 5).
La estructura de los compuestos 54, 57 fue determinada por espectrometría
de masas y espectroscopía de resonancia magnética nuclear incluyendo
experimentos NOESY. Además, la estructura del compuesto 54a fue confirmada
inequívocamente por análisis de Rayos X (Figura 78).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
173
Figura 78. ORTEP del compuesto 54a.
Por otro lado, en el espectro de 1H-RMN del compuesto 57c (Figura 79) se
observan cuatro singletes a H = 4.00, 3.62, 2.58 y 2.35 ppm, correspondientes a
los protones 4-H, 2-H, 1-H y 5-H respectivamente, un doblete a H = 2.18 ppm con
una constante de acoplamiento de 3JHH = 5.1 Hz correspondiente al protón 6-H y
señales de los cuatro protones aromáticos del anillo de piridina, lo que indica que
este anillo no participa en el proceso de formación de dicho compuesto.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
174
Figura 79. Espectro de 1H-RMN del compuesto 57c.
Para determinar la estructura de los aductos 55a,c fue necesario llevar a
cabo previamente experimentos 1D-TOCSY (Espectroscopía de Correlación Total-
Total Correlation Spectroscopy) con el fin de identificar las señales
correspondientes a cada uno de los isómeros exo-exo o exo-endo y
posteriormente determinar qué tipo de cicloaducto se había obtenido. Una vez
conocidas las señales correspondientes a cada isómero, los experimentos 1D-
NOESY y de correlación protón-carbono, a 1 y 2, 3 enlaces, nos permitieron
confirmar que, análogamente a lo ocurrido con norbornadieno, se formaban los
cicloaductos [4+2] exo 55a,c.
En el caso de 58a,c también se observó la formación de los
correspondientes cicloaductos [2+2], pero debido a la complejidad de los
espectros de RMN de 1H y
13C no fue posible asignar las señales correspondientes
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
175
a cada isómero y por tanto no se pudo determinar la estereoquímica por la que
transcurre la reacción.
La formación de los compuestos 54, 55, 57 y 58 podría explicarse tanto por
un proceso concertado como por un mecanismo por pasos. Además, teniendo en
cuenta la estereoquímica de los compuestos aislados, el mecanismo con
estereoselectividad exclusiva exo -facial (Esquema 85) podría explicar no solo la
formación del intermedio [4+2] 49 para dar los cicloaductos 54 o 55, sino que
también podría explicar la del intermedio [2+2] 56, que conduciría a los
cicloaductos 57 y probablemente a los cicloaductos 58.
También en este caso, como ya se indicó previamente para la reacción de la
imina 33c con ciclopentadieno 34b, podría sugerirse un mecanismo concertado239
o un mecanismo por pasos241
, de hecho podría ser propuesto más de un
mecanismo para la formación de 49e,f y 56e,f. Así, la aproximación exo de la
imina 33 al dienófilo 34e,f por el camino i, como se representa en el esquema 86,
podría conducir al intermedio [4+2] 49, mientras que si se forman los nuevos
enlaces por el camino ii, conducirían al intermedio [2+2] 56. Sin embargo, un
mecanismo por pasos a través de un intermedio iónico 59, por los caminos iii o iv
indicados en el esquema 85, no debe ser descartado.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
176
Esquema 85. Posible mecanismo para la formación de los cicloaductos 54, 55, 57 y 58 en
la reacción entre las aldiminas 33a,c y las olefinas 34e,f.
Por tanto, podemos concluir que las N-3-piridilaldiminas 33a,c presentan un
carácter bidentado cuando reaccionan con olefinas tensionadas como norborneno
34e y biciclopentadieno 34f, ya que, por un lado, pueden dar lugar a heterociclos
de tipo naftiridina a través de una aproximación exo -facial del dienófilo al dieno, y
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
177
posterior cicloadición [4+2] para dar los aductos exo, y por otro, a través de una
cicloadición [2+2] conducir a compuestos bicíclicos o policíclicos con formación de
un anillo de cuatro miembros.
El estudio se extendió a la reactividad de las iminas 33a (R = Ph) y 33c (R =
CO2Et), con una olefina más compleja, como el norbornadieno 34g. El
norbornadieno es un reactivo muy interesante debido a su geometría y su elevada
reactividad. En esta molécula hay 4 electrones , y esto permite que tengan lugar
diferentes reacciones de cicloadición (Esquema 86). Por un lado, si solo uno de
los pares de electrones participa en el proceso puede tomar parte en reacciones
de cicloadición [2+2] o [4+2], y por otro lado, si los cuatro electrones toman
parte en la reacción cada doble enlace puede reaccionar dando lugar a dos
cicloadiciones independientes o puede actuar como HOMO dieno y reaccionar de
este modo con dienófilos.248
Esquema 86. Posibles reacciones de cicloadición del norbornadieno.
248
a) W. Tam, N. Cockburn Synlett 2010, 1170-1189; b) M. Lautnes, L. G. Edwards, W. Tam, A. J. Lough J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10276-10291.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
178
En nuestro caso, cuando las aldiminas derivadas de benzaldehído 33a y
acetaldehído 33b reaccionaron con norbornadieno 34g en presencia de dos
equivalentes de BF3·Et2O, se obtuvieron mezclas de los compuestos 60 y 61
procedentes de una aproximación exo -facial del norbornadieno a la aldimina, con
formación de los aductos exo (Esquema 87, Tabla 14, entradas 1 y 2). Sin
embargo, cuando la aldimina derivada de glioxalato 33c y el norbornadieno 34f
reaccionaron a temperatura ambiente, en presencia de 1.2 equivalentes de
BF3·Et2O, se obtuvo una mezcla de los correspondientes cicloaductos [4+2] exo
60c, cicloaductos [2+2] 61c y el cicloaducto HOMO 62 (Esquema 87, Tabla 14,
entrada 3).
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Derivados de 1,5-naftiridinas
179
Esquema 87. Reacciones de las aldiminas 33a-c con 34g.
La formación de los compuestos 60 y 61 podría explicarse, igual que en los
casos anteriores con norborneno y biciclopentadieno, por una aproximación exo-
estereoselectiva [4+2] o [2+2] respectivamente entre las iminas 33 y el
norbornadieno 34g. Este tipo de estereoselectividad ha sido observado
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
180
previamente249
en reacciones llevadas a cabo en nuestro grupo con 1,2-diaza-1,3-
butadienos y norbornadieno, en las que se obtuvieron únicamente los derivados
de piridazina con conformación exo. Por otro lado, la formación del compuesto
HOMO 62 podría explicarse por una reacción de cicloadición [2+2+2] a través de
una aproximación selectiva endo-facial del norbornadieno a la imina con formación
del aducto exo (ver 63 en el Esquema 87).247c
Tabla 14. Reacción entre las aldiminas 33a-c y 34g.
Condiciones de reacción
(%)
Rdto.
a (%) Entrada R Producto
eq. BF3·Et2O
t (h)
T (ºC)
1
Ph
60a/61a
2
4.5
60
90/10b
55/-e
2 CH3 60b/61b 2 12 60 75/25c
47/-e
3 CO2Et 60c/61c/62 1.2 5 20 15/65/20d
12/54/16
aTras purificación por cromatografía flash.
bConversión 85% y porcentaje de los compuestos observado
en el crudo de reacción por RMN. cConversión 74% y porcentaje de los compuestos observado en el
crudo de reacción por RMN. dConversión >99% y porcentaje de los compuestos observado en el crudo
de reacción por RMN. eNo aislado, observado por RMN.
Los compuestos 60 y 61 fueron caracterizados por espectrometría de masas
y espectroscopía de resonancia magnética nuclear y sus estructuras fueron
consistentes con los aductos previamente obtenidos para las reacciones de las
iminas 33 con las olefinas 34e,f.
Además, el compuesto 60a, se convirtió en la 4-bromobenzamida 64
mediante reacción con cloruro de 4-bromobenzoilo, para poder realizar un análisis
de Rayos X que confirmó su estructura (Figura 80).
249
F. Palacios, D. Aparicio, Y. López, J. M. de los Santos, C. Alonso Eur. J. Org. Chem. 2005, 1142-1147.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
181
Figura 80. ORTEP del compuesto 64.
En el espectro 1H-RMN del compuesto 62 se observó la presencia de cuatro
protones aromáticos correspondientes al anillo de piridina, indicando que dicho
anillo no participa en la cicloadición, al igual que ocurre con la formación del
compuesto 61. Además, la ausencia de señales correspondientes a los protones
olefínicos indica que los dos dobles enlaces del norbornadieno participan en la
reacción, sugiriendo un comportamiento de HOMO dieno en una reacción de
cicloadición [2+2+2] con la aldimina 33c que actuaría como dienófilo.
El estudio de HMBC del compuesto HOMO 62 mostró, entre otras señales,
entrecruzamientos entre el protón 9-H y los carbonos 1-C y 6-C, entre el protón 1-
H y el carbono 7-C, entre el protón 7-H y el carbono 1-C, que está en
concordancia con la estructura propuesta (Figura 81).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
182
Figura 81. Espectro de HMBC del compuesto 62.
Figura 82. Configuración relativa asignada por 1D-NOESY al compuesto 62.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
183
En el espectro de 1D-NOESY del compuesto 62, la saturación selectiva del
singlete a H = 3.86 ppm correspondiente al 9-H presenta efecto NOESY positivo
con los protones 1-H a H = 2.63 ppm (1.24%), 2-H a H = 1.21-1.24 ppm (1.00%) y
con los protones piridínicos a H = 8.06 y 6.90 ppm (Figura 82).
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, se pensó que las aldiminas
derivadas de glioxalato de etilo y anilinas con grupo electroatractores podrían
actuar en la reacción de Povarov de la misma forma que la aldimina 33c derivada
de piridina, frente a una olefina tensionada como el norbornadieno. Por ello, se
llevó a cabo el estudio de la reacción de Povarov entre norbornadieno 34g y
aldiminas derivadas de p-nitro y o,p-dinitro anilina y glioxalato de etilo 65a,b.
Para ello, en primer lugar, se procedió a la preparación de dichas aldiminas
65a,b a partir de las correspondientes p-nitroanilina 66a y o,p-dinitroanilina 66b
con glioxalato de etilo 32c (Esquema 88, Tabla 15).
Esquema 88.
Los productos de la reacción fueron inestables por lo que no se pudieron
purificar, ni por cromatografía ni por destilación y por ello fueron utilizados in situ
en posteriores reacciones (Tabla 15). Sin embargo, pudieron ser caracterizados
mediante 1H-RMN.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
184
Tabla 15. Obtención de las aldiminas 65 por reacción de anilinas 66 y glioxalato de etilo 32c.
Producto
R
t (h) T (ºC)
65a
H
48
60
65b NO2 24 60
A continuación, una vez preparadas las aldiminas aromáticas, se estudió la
reacción entre norbornadieno 34g y las aldiminas 65a,b en cloroformo y en
presencia de 0.2 equivalentes de BF3·Et2O (Esquema 89).
Cuando la aldimina derivada de la p-nitroanilina 65a se hizo reaccionar con
norbornadieno 34g a temperatura ambiente en presencia de 0.2 equivalentes de
BF3·Et2O se obtuvieron los cicloaductos exo 67a derivado de la cicloadición [4+2] y
el cicloaducto HOMO 68a como compuesto mayoritario. Así mismo, se observaron
trazas de la lactona 71a, pero no del cicloaducto [2+2] (Tabla 16, entrada 1). En
cambio, cuando se utilizó la aldimina dinitro sustituída 65b se observó la formación
del cicloaducto exo 67b derivado de la cicloadición [4+2], el cicloaducto HOMO
68b y la -amino--lactona 71b (Tabla 16, entrada 2).
Tabla 16. Reacción de las aldiminas 65 con norbornadieno 34g.
Entrada
Producto
Condiciones de reacción
Conv.a
67/68/71 (%)
Rdto.
67/68/71 (%)
t (h)
T (ºC)
1
67a/68a/71a
48
20
26/64/10
17/45/-b
2 67b/68b/71b 48 60 25/50/25 15/45/18
a Observada por RMN.
b No aislado observado por RMN.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
185
Esquema 89. Reacciones de cicloadición de las aldiminas 65 con norbornadieno 34g.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
186
Los compuestos 67, 68 y 71b se caracterizaron por sus datos
espectroscópicos. Además, la estructura de la -amino--lactona 71b fue
confirmada inequívocamente por análisis de Rayos X (Figura 83).
Figura 83. ORTEP del compuesto 71b.
Tal como hemos indicado anteriormente la formación de los cicloaductos
HOMO 68 podría explicarse por una reacción de cicloadición [2+2+2] y la de los
compuestos 67 por una aproximación [4+2] exo-facial, obteniéndose los
cicloaductos exo correspondientes al igual que en el caso de la aldimina 33c.
Además, en este caso, un mecanismo por pasos a través de una aproximación
exo -facial de Bürgi-Dunitz, del norbornadieno, orientado hacia el lado menos
impedido de la aldimina (ver 69 en el esquema 90), con formación del intermedio
iónico 70 (Esquema 90), podría explicar la formación de la -amino--lactona 71.
Aunque se ha descrito un ejemplo de formación de -lactonas a partir de
olefinas acíclicas e iminas,250
este constituye el primer ejemplo en el que están
implicadas olefinas cíclicas.
250
T. Huang, C.J. Li Tetrahedron Lett. 2000, 41, 9747-9751.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
187
En conclusión, las cicloadiciones [4+2] vía estados de transición endo, de
aldiminas 33 con olefinas sencillas 34a-c permiten la preparación de derivados de
tetrahidronaftiridinas 36, 39 y 41 con control regio- y estereoselectivo de dos o tres
estereocentros (Figura 84). La reacción con olefinas tensionadas 34e,f conduce a
cicloaductos exo [4+2] 54,55 y [2+2] 57,58 (Figura 84) a través de una adición
estereoselectiva exo -facial. Además, cuando la reacción tiene lugar con
norbornadieno 34g se forma, junto con los cicloaductos exo [4+2] 60 y [2+2] 61, el
cicloaducto HOMO 62 por aproximación endo-facial de la olefina a la imina.
La reacción de aldiminas con grupos electroatractores 65 como las
derivadas de glioxalato de etilo y p-nitro y o,p-dinitroanilinas, con norbornadieno
conducen al cicloaducto exo [4+2] 67, al cicloaducto HOMO 68 y a una -amino--
lactona 71 (Figura 84) cuya formación podría explicarse por una aproximación exo
-facial de la olefina a la aldimina a través de un mecanismo iónico.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
188
Figura 84. Resultados de las cicloadiciones llevadas a cabo en este apartado.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
189
2.3.1.5. Aromatización y oxidación de los derivados de 1,2,3,4-
tetrahidro-1,5-naftiridinas.
Como se ha descrito anteriormente, en este apartado se pretende
desarrollar una metodología para la preparación de compuestos planos I,
derivados de la aromatización de las tetrahidronaftiridinas III previamente
preparadas, por su posible actividad como inhibidores de la Topoisomerasa I
(Esquema 90).
Esquema 90. Aromatización de los derivados de tetrahidronaftiridina.
Para nuestro propósito elegimos los derivados de estireno 36 y los derivados
de indeno 41 cuya aromatización del anillo de tetrahidronaftiridina daría lugar a los
compuestos bicíclicos de tipo A o tetracíclicos de tipo B, respectivamente
(Esquema 91). De hecho, como ya se ha indicado, en el aislamiento de los
compuestos 41 (X-Y = -CH2-Ph) ya se había observado cierto grado de
aromatización a los compuestos 42 de tipo B (Esquema 91).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
190
Esquema 91. Posible aromatización del anillo de tetrahidronaftiridina.
La oxidación de Hantzsch de 1,4-dihidropiridinas a las correspondientes
piridinas ha sido ampliamente estudiada.251
Son numerosos los reactivos que han
sido utilizados para llevar a cabo este tipo de oxidaciones,252
entre ellos destacan
las benzoquinonas que constituyen una familia de oxidantes suaves utilizados en
química sintética para la deshidrogenación de sustratos, tales como alquenos,
dienos, alcoholes y esteroides.253
Así, recientemente, se han utilizado derivados de benzoquinona, como la
2,3-dicloro-5,6-dicianobenzoquinona (DDQ) para la preparación de piridinas
pentasustituídas a partir de tetrahidropiridinas.190
La DDQ ha sido utilizada también
para la oxidación-deshidrogenación de compuestos, tales como, derivados de
251
a) M. F. Gordeev, D. V. Patel, E. M. Gordon J. Org. Chem. 1996, 61, 924-928; b) R. A. Janis, D. J. Triggle J. Med. Chem. 1983, 26, 775-785. 252
a) S. H. Mashraqui, M. A. Karnik Synthesis 1998, 713-714; b) J. J. Vanden Eynde, R. D´orazio, H. Yves Van Tetrahedron 1994, 50, 2479-2484; c) J.-J. Vanden Eynde, A. Mayence, A. Maquestiau Tetrahedron 1992, 48, 463-468; d) F. Delgado, C. Alvarez, O. Garcia, G. Penieres, C. Marquez Synth. Commun. 1991, 21, 2137-2141; e) J. R. Pfister Synthesis 1990, 689-690. 253
a) F. A. Khan, S. Choudhury Tetrahedron Lett. 2010, 51, 2541-2544; b) H.-D. Becker The Chemistry of the Quinonoid Compounds S. Patai, John Wiley and Sons, London, 1974.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
191
benzopiranos254
y derivados de quinolinas48
y en la preparación de productos
naturales255
entre los que destacan el Dalesconol A y B (Figura 85).256
Figura 85.
En primer lugar, llevamos a cabo la deshidrogenación de nuestros derivados
de tetrahidro-1,5-naftiridina 36 (derivados de estireno) con 2 equivalentes de p-
benzoquinona257,258
(BQ) en dioxano a reflujo (Esquema 92). En la tabla 17 se
resumen los resultados obtenidos.
Esquema 92. Deshidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina 36 con
BQ.
254
L.-Y. Chen, S.-R. Li, P.-Y. Chen, H.-C. Chang, T.-P. Wang, I.-L. Tsai, E.-C. Wang Arkivoc 2010, 64-76. 255
D. W. Lin, T. Masuda, M. B. Biskup, J. D. Nelson, P. S. Baran J. Org. Chem. 2011, 76, 1013-1030. 256
S. A. Snyder, T. C. Sherwood, A. G. Ross Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5146-5150. 257
A. C. Bueno, B. B. N. S. Brandao, E. V. Gusevskaya Appl. Catal. A 2008, 351, 226-230. 258
D. M. Roberge, D. Buhl, J. P. M. Niederer, W. F. Hölderich Appl. Catal. A 2001, 215, 111-124.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
192
Tabla 17. Estudio de la dehidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina 36 con
BQ en dioxano a reflujo (102ºC).
Entrada
Producto
R
t (h)
Conv.a (%)
Rdto.b (%)
1
99a
Ph
24
>99
95
2 99c CO2Et 96 >99 56
a Observada por RMN.
b Tras purificación por cromatografía flash.
Así, se puede observar que la aromatización del derivado 36a (R = Ph) se
llevó a cabo en periodos de reacción más cortos que la aromatización del derivado
de glioxalato de etilo 36c (R = CO2Et), aunque en ambos casos se obtuvo una
buena conversión a los correspondientes derivados aromatizados 99a,c (Tabla
27).
A continuación se procedió a realizar la deshidrogenación de los derivados
de tetrahidro-1,5-naftiridina 41 (derivados de indeno) con p-benzoquinona (BQ) en
dioxano a reflujo (Esquema 93). En la tabla 28 se resumen los resultados
obtenidos.
Esquema 93. Deshidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina 41 con BQ.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
193
Al realizar la aromatización de los derivados tetracíclicos 41a,f con BQ, tras
periodos largos de reacción no se observó una conversión cuantitativa en ningún
caso (Tabla 18), incluso aumentando la cantidad de BQ (Tabla 18, entradas 2 y 4).
Además en el caso del derivado 41a (R = Ph), se observó mezcla de los
compuestos 42a y 100a (Tabla 18, entradas 1 y 2), este último procedente de la
oxidación del grupo metileno a carbonilo.
Tabla 18. Estudio de la deshidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina 41 con
BQ en dioxano a reflujo (102ºC).
Entrada
Producto
R
Condiciones de reacción
a
Conv.b (%)
eq. BQ
t (h)
1
42a/100a
Ph
2
144
55 (48/7)
2 42a/100a Ph 3 96 55 (36/19)
3 42f m-MeOC6H4 2 144 18
4 42f m-MeOC6H4 3 96 22
a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol.
b Observada por RMN y porcentaje de los productos
formados observado por RMN.
Con estos resultados pensamos en estudiar otro tipo de reactivos para llevar
a cabo la oxidación (deshidrogenación) de los derivados de naftiridina previamente
obtenidos con el fin de obtener los correspondientes derivados con mayor
conversión y menor tiempo de reacción.
Varma y Kumar,259
desarrollaron un procedimiento general para realizar la
oxidación de Hantzsch de 1,4-dihidropiridinas ha piridinas utilizando un oxidante
suave, como es el triacetato de manganeso.260
Además, son numerosas las
publicaciones que muestran las ventajas de la aplicación de irradiación de
259
R. S. Varma, D. Kumar Tetrahedron Lett. 1999, 40, 21-24. 260
a) B. B. Snider Chem. Rev. 1996, 96, 339-363; b) R. Criegee Angew. Chem. 1958, 70, 173-179.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
194
microondas en síntesis orgánica261
y por otro lado, hoy en día, la síntesis de
compuestos orgánicos asistida por microondas a adquirido mucha importancia
debido a que esta metodología disminuye considerablemente los tiempos de
reacción, lo que muchas veces está asociado a problemas de rendimientos y
selectividad.262
En primer lugar, se abordó el estudio de las condiciones óptimas para la
reacción, de oxidación de las tetrahidronaftiridinas 41 derivadas de indeno,
obtenidas previamente (Esquema 94).
Esquema 94. Deshidrogenación de las tetrahidroquinolinas 41 con Mn(OAc)3.
261
a) S. L. Borse, M. R. Patel, L. B. Borse Int. J. Pharm. Tech. 2011, 3, 2465-2479; b) Y. A. Lee, S. C. Kim J. Ind. Eng. Chem. 2011, 17, 401-403; c) D. Dalliger, H. Lehmann, J. D. Moseley, A. Stadler, C. O. Kappe Org. Process Res. Dev. 2011, 15, 841-854. 262
D. Bogdal Microwave-Assisted Organic Synthesis-One Hundred Reaction Procedures Elsevier, A. Loupy, Wiley-VCH, Weinheim, 2002.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
195
Se exploró tanto la reacción en microondas a 150ºC y 180 psi de presión y
usando como disolvente ácido acético (Ruta A), como a reflujo de ácido acético
(118ºC, Ruta B). En la tabla 19 se resumen los resultados obtenidos.
Tabla 19. Estudio de la reacción de deshidrogenación de las tetrahidroquinolinas 41 con
triacetato de manganeso.
Producto
Ruta A: Microondas y 3 eq. de Mn(OAc)3
Entrada R t (min.) Conv.a (%) 42/100
b (%)
1 42a Ph 30 76 100/0
2 42a/100a Ph 45 85 96/4
3 42c CO2Et 30 7 100/0
4 42d p-FC6H4 30 >99 100/0
5 42e p-CF3C6H4 30 >99 100/0
6 100f m-MeOC6H4 30 >99 0/100
7 42i/100i m-FC6H4 30 >99 66/34
Producto
Ruta B: Reflujo de AcOH (118ºC) y 5 eq. de Mn(OAc)3
R t (h) Conv.a (%) 42/100
b (%)
8 42a/100a Ph 5.5 >99 7/93
9 42c CO2Et 24c >99 100/0
10 42d/100d p-FC6H4 1 >99 50/50
11 100e p-CF3C6H4 0.5 >99 0/100
12 100f m-MeOC6H4 1 >99 0/100
13 100i m-FC6H4 5 >99 0/100
a Observada por RMN.
b Proporción de compuestos formados
observada por RMN o espectrometría de
masas del crudo de reacción. c Reacción a temperatura ambiente utilizando 3 eq. de Mn(OAc)3.
Al realizar la reacción en microondas (Ruta A) utilizando 3 equivalentes de
Mn(OAc)3 se observó una conversión casi cuantitativa del producto de partida,
excepto en el caso del compuesto 41c (R = CO2Et), para el que la conversión fue
muy baja, aunque se observó la formación del compuesto 42c (Tabla 19, entrada
3). En el caso de los derivados de benzaldehído 41a, p-fluorobenzaldehído 41d y
p-trifluorometilbenzaldehído 41e, se obtuvieron los derivados 42a, 42d y 42e
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
196
respectivamente (Tabla 19, entradas 1, 4 y 5). Cuando se aumentó el tiempo de
reacción para el derivado de 41a, mejoró la conversión, pero se obtuvo una
mezcla de los compuestos 42a y 100a (Tabla 19, entradas 1 y 2). De forma similar
en el caso del compuesto 41i derivado de m-fluorobenzaldehído, se obtuvo una
mezcla de compuestos 42i y 100i (Tabla 19, entrada 7) y para el compuesto 41f,
derivado de m-metoxibenzaldehído, la deshidrogenación del compuesto dio lugar
únicamente al compuesto 100f (Tabla 19, entrada 6).
Al llevar a cabo la reacción por la ruta B, fue necesario aumentar la cantidad
de oxidante para lograr la conversión cuantitativa del producto de partida 41. Pero
el aumento de la cantidad de oxidante dio lugar a un aumento de la cantidad de
compuesto 100 procedente de la oxidación del grupo metileno a carbonilo (Tabla
19, entradas 8 y 10-13), respecto a los resultados obtenidos por la ruta A (Tabla
19, entradas 1 y 4-7). Sin embargo, en el caso de 41c derivado de glioxalato de
etilo, tras 24 h de reacción a temperatura ambiente utilizando 3 eq. de Mn(OAc)3,
se consiguió la conversión cuantitativa del producto de partida en el compuesto
42c (Tabla 19, entrada 9).
A continuación estudiamos la oxidación del grupo metileno de los
compuestos 42. La oxidación enzimática de metilenos, es una transformación
fundamental en los sistemas biológicos y es necesaria para el metabolismo de los
fármacos y la biosíntesis de metabolitos secundarios.263
Además, las oxidaciones
alílicas y bencílicas son procesos sintéticos industriales importantes, debido a su
gran variedad de aplicaciones sintéticas con fines farmacéuticos y químicos.22c
Ejemplos importantes son la oxidación de ∆5-esteroides a los correspondientes ∆
5-
7-ceto derivados biológicamente interesantes264
y la oxidación bencílica de
xanteno a xantona.265
263
M. S. Chen, M. C. White Science 2010, 327, 566-571. 264
a) T. K. M. Shing, Y.-Y. Yeung, P. L. Su Org. Lett. 2006, 8, 3149-3151; b) E. S. Arsenou, M. A. Fousteris, A. I. Koutsourea, S. S. Nikolaropoulos Mini Rev. Med. Chem. 2003, 3, 557-567. 265
M. E. Sousa, M. M. M. Pinto Curr. Med. Chem. 2005, 12, 2447-2479.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
197
El triacetato de manganeso ha sido utilizado, recientemente, en la síntesis
total del antibiótico Platencina266
(Esquema 95) para llevar a cabo la oxidación del
grupo metileno.
Esquema 95.
Teniendo en cuenta que las reacciones en microondas son difícilmente
escalables,261c,267
y los resultados obtenidos en la deshidrogenación de los
derivados de tetrahidronaftiridinas 41, se procedió a estudiar la oxidación del
grupo metileno presente en las naftiridinas previamente aromatizadas 42a (R =
Ph), 42c (R = CO2Et) y 42d (R = p-FC6H4) en presencia Mn(AcO)3 en ácido acético
(Esquema 96).
266
G. Y. C. Leung, H. Li, Q.-Y. Toh, A. M.-Y. Ng, R. J. Sum, J. E. Bandow, D. Y.-K. Chen Eur. J. Org. Chem. 2011, 183-196. 267
T. N. Glasnov, C. O. Kappe Chem. Eur. J. 2011, 17, 11956-11968.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
198
Esquema 96. Oxidación de los compuestos 42 con Mn(AcO)3 en ácido acético.
Fue necesario utilizar 3 equivalentes de Mn(AcO)3 y en todos los casos se
observó una conversión cuantitativa de los productos de partida. Los derivados
42a,d dieron lugar a los compuestos 100a,d con rendimientos moderados (Tabla
20, entradas 1 y 3).
Tabla 20. Estudio de la reacción de oxidación de los compuestos 42 con 3 eq. de
Mn(AcO)3, en ácido acético.
Entrada
Producto
R
t (h)
Conv.a (%)
Rdto.b (%)
1
100a
Ph
24
>99
34
2 101 CO2Et 24c >99 40
3 100d p-FC6H4 24 >99 68
a Observada por RMN.
b Aislado por cromatografia en columna.
c Reacción a temperatura ambiente.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
199
En el caso del compuesto 42c, derivado de glioxalato de etilo (preparado por
aromatización de 41c en presencia de 3 equivalentes de triacetato de manganeso
en ácido acético y a temperatura ambiente) la oxidación con 3 equivalentes de
Mn(AcO)3 a temperatura ambiente, no condujo al compuesto 100c, sino que en su
lugar se obtuvo el compuesto 101, derivado de la oxidación del compuesto 42c,
posterior hidrólisis y descarboxilación (Esquema 96).
La estructura de los compuestos 42 y 100 fue determinada mediante
espectrometría de masas y espectroscopía de resonancia magnética nuclear. Los
espectros de 13
C-RMN fueron especialmente útiles para caracterizar los
compuestos 100, ya que, respecto a los de los compuestos 42, se observaba la
desaparición del carbono correspondiente al grupo metileno y la aparición del
correspondiente al grupo carbonilo.
Derivados hidroxilados de esteroides han sido estudiados por su posible
utilidad farmacéutica como agentes citotóxicos.268
Además, teniendo en cuenta
que la presencia de grupos OH en una molécula hace que pueden formarse
puentes de hidrógeno con los aminoácidos de las enzimas favoreciendo la
disolución y la actividad de los compuestos,269
creímos oportuno transformar el
grupo carbonilo presente en los compuestos 100 y 101 en un grupo hidroxilo y de
esta forma acceder a otro grupo de derivados de 1,5-naftiridinas que tuvieran
presente dicho grupo funcional.
El borohidruro sódico es uno de los reactivos que se utiliza comúnmente
para reducir grupos C=O a grupos CH-OH.270
Así, por ejemplo, se ha utilizado el
268
J. Poza, M. Rega, V. Paz, B. Alonso, J. Rodríguez, N. Salvador, A. Fernández, C. Jiménez Bioorg. Med. Chem. 2007, 15, 4722-4740. 269
V. Nagy, M. Benltifa, S. Vidal, E. Berzsényi, C. Teilhet, K. Czfrak, G. Batta, T. Docsa, P. Gergely, L. Somsák, J.-P. Praly Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 5696-5707. 270
I. S. KIondratov, I. I. Gerus, A. D. Kacharov, M. G. Gorbunova, V. P. Kukhar, R. Fröhlich J. Fluorine Chem. 2005, 126, 543-550.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
200
boro hidruro sódico para reducir indenopiridinas a las correspondientes hidroxi
piridinas271
(Esquema 97).
Esquema 97.
Por ello, se procedió a la formación de los compuestos hidroxilados
derivados de las naftiridinas utilizando borohidruro sódico en metanol y a la
temperatura adecuada (Esquema 98, Tabla 21).
Esquema 98. Formación de los compuestos hidroxilados 102.
271
S. V. Tolkunov, A. I. Khyzhan, S. Y. Suikov, V. I. Dulenko Chem. Heterocycl. Comp. 2005, 41, 379-386.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
201
Tabla 21. Estudio de la reacción de formación de los compuestos hidroxilados 102.
Entrada
Producto
R
t (min.)
T (ºC)
Conv.a (%)
Rdto. (%)
1
102a
Ph
30
20
>99
99
2 102d p-FC6H4 240 0 >99 99
3 102e p-CF3C6H4 240 0 >99 99
4 102f m-MeOC6H4 50 20 >99 99
a Observada por RMN.
Los compuestos 102, derivados de aldehídos aromáticos fueron obtenidos
con excelentes rendimientos y se utilizaron posteriormente para conocer su
actividad biológica como inhibidores de Topoisomerasa I.
En este apartado se ha desarrollado una metodología para aromatizar y
oxidar las tetrahidro-1,5-naftiridinas obtenidas anteriormente y poder de esta forma
acceder a compuestos heterocíclicos 42 y 99 y con grupos carbonilo 100 o
hidroxilo 102, que podrían comportarse como inhibidores de Topoisomerasa I
(Figura 86).
Figura 86. Aromatización y oxidación de tetrahidro-1,5-naftiridinas.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
202
2.3.2. Determinación de la actividad biológica de los derivados de 1,5
naftiridinas como inhibidores de Topoisomerasa I.
Las enzimas son polímeros biológicos que catalizan las reacciones químicas
que hacen posible la vida tal como la conocemos. Con la excepción de las
moléculas de ARN catalíticas, o ribosomas, las enzimas son proteínas. Además de
servir como catalizadores para todos los procesos metabólicos, su impresionante
actividad catalítica, especificidad para el sustrato y estereoespecificidad, permiten
a las enzimas desempeñar funciones clave en procesos relacionados con la salud
y el bienestar de seres humanos.
Al contrario de casi todos los catalizadores usados en química sintética, las
enzimas son específicas tanto para el tipo de reacción catalizada como para un
sustrato único o un pequeño conjunto de sustratos estrechamente relacionados.
Además, las enzimas no se consumen ni se alteran de manera permanente como
consecuencia de su participación en una reacción.
La especificidad extrema de las enzimas confiere a las células vivas la
capacidad para conducir de manera simultánea y controlar de modo independiente
una amplia gama de procesos químicos.
Existen numerosas enfermedades relacionadas con la alteración de la
actividad de ciertas enzimas. Por ese motivo, las enzimas tienen un gran interés
para las ciencias biomédicas ya que son las principales dianas de un gran número
de fármacos. Así, por ejemplo, las enzimas que son vitales para la supervivencia
de bacterias y virus constituyen el blanco de algunos fármacos contra estos
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
203
organismos infecciosos, como es el caso de la transcriptasa inversa del virus del
SIDA.
Las enzimas tienen un papel fundamental: acelerar las reacciones biológicas
actuando sobre sustratos específicos que se van a transformar en el producto de
la reacción (E + S E + P). Esta función, esencial para los seres vivos, la
consiguen gracias a que poseen una estructura tridimensional característica y un
determinado centro activo, con un entorno químico adecuado que permite la
interacción entre la enzima y el sustrato mediante la formación de un complejo
binario denominado complejo enzima-sustrato (E + S ES E + P), que se
transformará en el producto final de la reacción. 272
Existen cierto tipo de moléculas, denominadas inhibidores, que ralentizan o
detienen las reacciones enzimáticas. Por ejemplo, un inhibidor puede actuar sobre
una enzima que está presente en un organismo patógeno pero no en el organismo
huésped. En otras ocasiones actúan sobre enzimas con una actividad alterada y
que son la causa de la patología tratada. En ambos casos, los fármacos más
adecuados serán los que operen sobre una enzima muy específica para evitar
efectos secundarios.
Los inhibidores reversibles son moléculas que se unen a la enzima
mediante interacciones no covalentes más o menos estables, de forma reversible.
Para estudiar su efecto sobre la actividad catalítica de la enzima se realizan
ensayos, en ausencia y en presencia del inhibidor con las mismas condiciones
experimentales. Dependiendo del tipo de inhibidor se pueden diferenciar tres tipos
de inhibición reversibles:
Inhibición competitiva
Se caracteriza porque el inhibidor se une al mismo sitio que el sustrato
impidiendo, por tanto, la formación del complejo enzima-sustrato y la formación del
272
R. K. Murray, D. A. Bender, P. J. Kennelly, K. M. Botham, P. A. Weil, V. W. Rodwell Harper. Bioquímica Ilustrada, Mc Graw Hill, 2010.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
204
producto. Suele ser una molécula semejante al sustrato de la reacción, aunque
algunas tienen una estructura diferente, de forma que los ligandos compiten por
unirse al centro activo. Como la unión es reversible, cuando la concentración de
sustrato es elevada es muy poco probable que el inhibidor se una a la enzima.
Inhibición no competitiva
El inhibidor muestra afinidad tanto por la enzima libre como por el complejo
enzima-sustrato y la unión se realiza en un lugar distinto del centro activo, por
tanto su efecto no se puede evitar aumentando la concentración del sustrato.
Inhibición acompetitiva o incompetitiva
Los inhibidores acompetitivos se unen exclusivamente al complejo enzima-
sustrato en un lugar diferente al centro activo. La inhibición acompetitiva requiere
que la inhibición afecte a la función catalítica de la enzima pero no a su unión por
el sustrato.
Los inhibidores irreversibles son moléculas que se suelen unir a la enzima
mediante enlaces covalentes con los residuos imprescindibles para la catálisis
enzimática, impidiendo su función; aunque también pueden unirse mediante
interacciones no covalentes muy estables. Su principal aplicación es la
preparación de fármacos, pero también se utilizan para conocer el mecanismo de
reacción de las enzimas inhibidas.273
El estudio de la cinética enzimática tiene un papel crucial en el
descubrimiento de fármacos, ya que proporciona el medio para cuantificar y
comparar la potencia de diferentes inhibidores y definir su modo de acción. Los
inhibidores no competitivos son, en particular, deseables, porque – en contraste
con los competitivos – sus efectos nunca pueden superarse por completo
mediante incrementos de la concentración del sustrato.
273
E. Feduchi, I. Blasco, C. S. Romero, E. Yáñez Bioquímica. Conceptos esenciales, Panamericana, 2011.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
205
En virtud de sus diversas funciones fisiológicas y alto grado de selectividad
hacia el sustrato, las enzimas constituyen blancos naturales para el desarrollo de
fármacos tanto potentes como específicos.272
Uno de los principales objetivos del descubrimiento de fármacos modernos y
de la investigación frente al cáncer se ha focalizado en la síntesis de nuevos
agentes terapéuticos que actúan selectivamente sobre dianas específicas del
proceso canceroso.274
Las Topoisomerasas pertenecen a una larga familia de enzimas que regulan
la topología del ADN sin modificar su secuencia primaria.275
Las células de todos
los organismos vivos poseen Topoisomerasas para resolver los problemas
topológicos asociados con el superenrrollamiento del ADN en diversos procesos
celulares, como la replicación, la transcripción y la reparación. Además, es una de
las dianas moleculares que intervienen en la iniciación y progreso del cáncer y
está sobreexpresada en tumores humanos.276
A pesar de que en los últimos años se han descubierto numerosos
compuestos que inhiben las Topoisomerasas la mayoría poseen un alto peso
molecular y estructuras complejas, lo que hace difícil y cara su síntesis a escala
industrial.274
Por todo ello y debido a los graves efectos secundarios y al desarrollo de
resistencias por parte de las células cancerosas277
es necesario desarrollar nuevos
inhibidores de Topoisomerasas por medio de síntesis sencillas y con mejores
perfiles terapéuticos.274
Por tanto, nos propusimos estudiar la actividad como inhibidores de la
Topoisomerasa I de las naftiridinas 99 y de las indenonaftiridinas 42, 100, 101 y
274
W.-B. Wu, J.-B. Ou, Z.-H. Huang, S.-B. Chen, T.-M. Ou, J.-H. Tan, D. Li, L.-L. Shen, S.-L. Huang, L.-Q. Gu, Z.-S. Huang Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 3339-3347. 275
Y. Pommier, C. Marchand Nature Rev. 2012, 11, 25-36. 276
E. Lampropoulou, M. Manioudaki, M. Fousteris, A. Koutourea, S. Nikolaropoulos, E. Papadimitriou Biomed. Pharmacother. 2011, 65, 142-150. 277
E. Kiselev, T. S. Dexheimer, Y. Pommier, M. Cushman Biochem. Biophysical Research Comm. 2011, 410, 152-158.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
206
102 (Figura 87). Para ello se procedió a realizar pruebas biológicas que
permitieran conocer si estas moléculas protegían el ADN de la acción de la
enzima, si inhibían el crecimiento celular y cuál era la concentración del inhibidor
(de cada uno de los productos a estudiar) necesaria para reducir in vitro el
crecimiento celular en un 50% (IC50).
Figura 87.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
207
2.3.2.1. Actividad inhibitoria de derivados de 1,5-naftiridina.
Las Topoisomerasas I son enzimas monoméricas que no requieren
cofactores de energía adicionales para escindir una hebra de ADN. La reacción
tiene lugar por ataque nucleófilo de un grupo hidroxilo de un residuo de tirosina
(TYR723) que se une covalentemente al grupo fosfato en posición 3’ del ADN
formando el complejo escindido (Esquema 99). Esta ruptura, transitoria, permite
relajar la tensión existente en la doble hélice del ADN.278
Esquema 99. Ruptura de la cadena de ADN por la Topoisomerasa I.
278
a) Y. Pommier Biochimie 1998, 80, 255-270; b) M.D. Been, J.J. Champoux J. Mol. Biol. 1984, 180, 515-531.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
208
Los inhibidores de las Topoisomerasas pueden actuar, principalmente, en
cualquiera de los tres pasos principales que comprende el mecanismo de reacción
de la enzima, es decir, cuando la enzima se une al ADN, en la división de las
hebras del ADN y cuando se produce la religación del ADN.
El estudio del efecto de los derivados de naftiridina sobre la actividad de la
Topoisomerasa I se llevó a cabo por relajación del ADN superenrollado del
plásmido pBR322.
Este tipo de plásmidos son moléculas de ADN pequeñas, circulares y
extracromosómicas, capaces de autorreplicarse, utilizadas para la recombinación
“in vitro" del ADN y su amplificación extracromosómica (clonación). El plásmido
pBR322 es uno de los más célebres que existe, con 4361 pares de bases se
caracteriza por ser el primer plásmido diseñado y utilizado en biotecnología. Posee
genes de resistencia a ampicilina y tetraciclina, lo que le confiere a la célula
portadora la capacidad de crecer en un medio bacteriológico con dichos
antibióticos.279
En primer lugar, para estudiar el efecto de los derivados de naftiridina sobre
la actividad de la Topoisomerasa I, se comparó la actividad de los derivados con
un inhibidor conocido del complejo ADN-Topoisomerasa I, la Camptotecina. Para
realizar este estudio, se procedió a tratar el plásmido con la Topoisomerasa I
humana en presencia del compuesto de referencia (Camptotecina) o de los
compuestos previamente preparados a diferentes concentraciones. Los resultados
se analizaron por electroforesis en gel de agarosa.
El término electroforesis se usa para analizar la migración de una partícula
cargada bajo la influencia de un campo eléctrico. Muchas moléculas importantes
biológicamente (aminoácidos, péptidos, proteínas, nucleótidos, ácidos
nucleícos…) poseen grupos ionizables y existen en solución como especies
cargadas, bien como cationes, o bien como aniones. Estas especies cargadas se
van a separar en función de su carga cuando se aplica un voltaje a través de
279
P. Balbás, F. Bolívar Methods Mol. Biol. 2004, 267, 77-90.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
209
electrodos. Existen muchos tipos de electroforesis, que se engloban en dos
categorías fundamentales:
-Electroforesis de frente móvil.
-Electroforesis de zona.
Actualmente, sólo se utiliza la electroforesis de zona, en la cual la muestra
se desplaza sobre un soporte sólido, como papel de filtro, celulosa o gel (agarosa,
acrilamida…) y los componentes de la muestra migran en forma de pequeñas
bandas, también llamadas zonas.
La electroforesis en gel es una técnica muy utilizada para separar moléculas
o fragmentos de moléculas de ácidos nucleicos. Los materiales más comunes
para separar moléculas de ácidos nucleicos son polímeros como la poliacrilamida
o la agarosa. Estos geles se colocan en la cubeta de electroforesis, sumergidos en
un tampón de pH alrededor de 8. De esta forma, las moléculas de ADN o ARN
sometidas a electroforesis se desplazarán al polo positivo ya que a pH superiores
a 5 poseen carga negativa. Los geles se comportan como un tamiz molecular y
permiten separar moléculas cargadas en función de su tamaño y forma. Así, por
ejemplo, moléculas de ADN de diferente tamaño, van a migrar de forma distinta en
un gel de electroforesis, es decir, la distancia recorrida por cada fragmento de
ADN va a ser inversamente proporcional al logaritmo de su peso molecular.
La electroforesis en gel también nos permite estudiar la topología del ADN.
El ADN puede presentar 3 isoformas: superenrollado (SC), abierta (OC) y lineal
(L), de las cuales, la superenrollada es la de mayor actividad biológica. Cuando el
ADN es digerido por desoxirribonucleasas (DNAsas), la forma SC para a la forma
OC y posteriormente la forma OC pasa a la forma L. El desdoblamiento de la
banda de ADN en 2 ó 3 bandas indica por tanto, degradación del ADN.
Los ácidos nucleicos separados en geles de agarosa pueden visualizarse
mediante tinción con colorantes fluorescentes, lo cual permite evaluar su
integridad y estimar su concentración mediante un análisis comparativo con
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
210
patrones de concentración conocida. Los colorantes fluorescentes actúan
mediante inserción entre las pares de bases que conforman el ácido nucleíco.
En nuestro caso se le añade gel red, sustancia que es fluorescente cuando
se ilumina con luz ultravioleta. Tras la electroforesis, se visualiza el gel con una
lámpara de luz UV, y se ven las bandas correspondientes al ADN.
La resolución y velocidad de separación de fragmentos de ADN por
electroforesis son reguladas a través de la concentración de agarosa en el gel y el
voltaje aplicado durante la electroforesis. Al aumentar la concentración de agarosa
se dificulta el movimiento de los fragmentos a lo largo del gel, permitiendo obtener
una mayor resolución en los fragmentos de menor longitud. El incremento del
voltaje aumenta proporcionalmente la velocidad de migración de los fragmentos en
el gel.
Una vez obtenido el gel, se realiza una fotografía digital y mediante un
analizador de imágenes, se puede medir la intensidad de las bandas, que en
nuestro estudio nos permitió calcular el porcentaje de inhibición de la
Topoisomerasa I por parte de los nuevos compuestos.273
En la figura 111 se recoge una fotografía del gel de electroforesis con los
resultados obtenidos para la Camptotecina. En la calle 1 se observa una ´´unica
banda correspondiente a la forma superenrrollada del ADN. La aparición de 2
bandas en la calle 2 indica la degradación del ADN debido a la acción de la
Topoisomerasa I. En las calles 3, 4 y 5 se observa el efecto inhibidor de la
Camptotecina. Con Camptotecina 100 M, se mantiene la forma superenrrollada
del ADN (forma activa), lo que indica que este compuesto ha sido capaz de inhibir
la enzima. El efecto protector es mucho menor a una concentración de 25 M.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
211
1 2 3 4 5
Figura 88. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I
+ Camptotecina 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina 50M, calle 5:
ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina 25M.
Tabla 22. Porcentaje de inhibición de la Topoisomerasa I por la Camptotecina.
% DE INHIBICIÓN
100 M
50 M
25 M
Camptotecina
80 76 33
Para evaluar el efecto inhibidor de los nuevos compuestos, se probaron
diferentes concentraciones: 100 M, 50 M y 25 M.
En la tabla siguiente se recogen los porcentajes de inhibición obtenidos para
los derivados de naftiridinas 42, 99, 100, 101 y 102 comparados con los valores
obtenidos con Camptotecina (control).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
212
Tabla 23. Porcentajes de inhibición de la enzima.
Entrada
Compuesto
R
% DE INHIBICIÓN
100 M 50 M 25 M
1 Camptotecina 80 76 33
2 99a Ph 48 13 0
3 99c CO2Et 8 3 0
4 42a Ph 46 0 0
5 42c CO2Et 15 9 0
6 42d p-FC6H4 45 44 0
7 42e p-CF3C6H4 55 47 28
8 42f m-MeOC6H4 58 27 11
9 42h p-MeC6H4 75 69 70
10 42i m-FC6H4 42 48 33
11 100a Ph 79 82 5
12 100d p-FC6H4 58 61 40
13 100e p-CF3C6H4 54 59 60
14 100f m-MeOC6H4 34 32 0
15 100i m-FC6H4 64 57 38
16 101 H 77 69 32
17 102a Ph 0 0 0
18 102d p-FC6H4 50 63 63
19 102e p-CF3C6H4 63 60 58
20 102f m-MeOC6H4 8 3 0
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
213
Como puede observarse los compuestos 42h, 100a y 101 (Tabla 23,
entradas 9, 11 y 16) presentan actividad similar a la de la Camptotecina tanto a
100 M como a 50 M. En las figuras 89, 90 y 91 se muestran los geles de
electroforesis correspondientes a los compuestos 42h, 100a y 101
respectivamente.
1 2 3 4 5
Figura 89. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I
+ compuesto 42h 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 42h 50M, calle 5:
ADN + Topoisomerasa I + compuesto 42h 25M.
1 2 3 4 5 6
Figura 90. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I
+ compuesto 100a 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 100a 50M, calle
5: ADN + Topoisomerasa I, calle 6: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 100a 25M.
1 2 3 4 5
Figura 91. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I
+ compuesto 101 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 101 50M, calle 5:
ADN + Topoisomerasa I + compuesto 101 25M.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
214
Además los compuestos 42h, 100e, 102d y 102e (Tabla 32, entradas 9, 13,
18 y 19, Figura 92) presentan un mayor porcentaje de inhibición de la
Topoisomerasa I a 25 M, que la Camptotecina, mostrando una actividad
constante independiente de la concentración.
1 2 3 4 5 6 7
Figura 92. Geles obtenidos con los nuevos compuestos y la Camptotecina a una
concentración de 25M. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN +
Topoisomerasa I + Camptotecina 25M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 42h
25M, calle 5: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 100e 25M, calle 6: ADN +
Topoisomerasa I + compuesto 102d 25M, calle 7: ADN + Topoisomerasa I + compuesto
102e 25M.
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Derivados de 1,5-naftiridinas
215
2.3.2.2. Ensayos de citotoxicidad.
El término "alternativa a la experimentación animal" puede llevar a confusión
y sugerir que se refiere sólo a aquellos métodos que los sustituyen en la
investigación, como, por ejemplo, los métodos in vitro. En realidad, se consideran
bajo este concepto todos aquellos que cumplen con alguno de los postulados del
principio de las tres R.280
Este principio surgió en 1959, cuando Russell y Burch
publicaron el libro "The Principles of Humane Experimental Technique". Las tres R
se refieren a reemplazar los animales de experimentación por otros métodos que
no impliquen su uso, reducir su número cuando sea necesario utilizarlos y refinar
las técnicas para aminorar su sufrimiento. Según dichos autores, lo ideal es
reemplazar los animales por otros métodos, aunque, en muchos casos, por la
necesidad de experimentar con ellos, sólo se pueda aspirar a la reducción y el
refinamiento.281
En la actualidad, la toxicología alcanza enorme trascendencia social debido
al importante número de sustancias químicas comercializadas y su posible
impacto sobre la salud pública y ambiental.
La citotoxicidad celular se define como una alteración de las funciones
celulares básicas que conlleva a que se produzca un daño que pueda ser
detectado.282
A partir de aquí, diferentes autores han desarrollado baterías de
pruebas in vitro para predecir los efectos tóxicos de los fármacos y los compuestos
químicos, utilizando como modelos experimentales cultivos primarios, líneas
celulares establecidas y órganos aislados.
280
M. Halder, M. Balls Dev. Biol. 2002, 111, 199-206. 281
J. Huggins ALTEX 2002, 30, 151-165. 282
M. Repetto Toxicología Fundamental. Metodos alternativos, Toxicidad in vitro. Sevilla, España. Ediciones Diaz de Santos, Enpses-Mercie Group. Tercera edición 2002, 303-305.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
216
La actividad citotóxica de los compuestos sintetizados se ha evaluado in
vitro a través de un microensayo colorimétrico de citotoxicidad basado en la
reducción de una sal de tetrazolio: bromuro de 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-
difeniltetrazolio (MTT).
El ensayo de reducción del MTT es simple y se usa para determinar la
viabilidad celular. El MTT es captado por las células viables y reducido por la
enzima mitocondrial succínico deshidrogenasa para formar el compuesto
formazan, que se mide por espectrofotometría a 550 nm.283
La capacidad de las células de reducir el MTT a formazan constituye un
indicador de la integridad de las mitocondrias. La determinación de esta capacidad
permite obtener información acerca de la toxicidad del compuesto que se
evalúa.284
En nuestro estudio, el ensayo de MTT se llevó a cabo en células de
adenocarcinoma de colon humano (COLO 205) expuestas previamente a los
derivados de naftiridina. Los resultados se expresaron como la concentración de
compuesto que disminuye la viabilidad celular al 50% con respecto a las células
sin tratar (IC50).
283
G. Eisenbrand, B. Pool-Zobel, V. Baker, M. Balls, B. J. Blaauboer, A. Boobis Food Chem. Toxicol. 2002, 40, 193-236. 284
N. Jiménez, M. González, C. Fernández, J. López Biomecánica 2007, 15, 63-71.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
217
Tabla 24. Valores de IC50 de los derivados de naftiridina.
Entrada Compuesto R IC50 (M)
1
Camptotecina
1
2 42d p-FC6H4 7
3 42e p-CF3C6H4 67
4 42f m-MeOC6H4 >100
5 42h p-MeC6H4 >100
6 100a Ph >100
7 100d p-FC6H4 5.9
8 100e p-CF3C6H4 3.5
9 101 H >100
10 102d p-FC6H4 6
11 102e p-CF3C6H4 5.5
Como puede observarse, los derivados de indenonaftiridinas con
sustituyentes fluorados presentaron valores de IC50 menores que las que no
poseen fluor en su estructura (Tabla 24, entradas 2, 3, 7, 8, 10 y 11), lo que indica
una mayor actividad citotóxica. Los valores más próximos al compuesto de
referencia (Tabla 24, entrada 1) se obtuvieron para las indenonaftiridinas fluoradas
100d,e y 102d,e (Tabla 24, entradas 7, 8, 10 y 11) con un grupo carbonilo o
hidroxilo en su estructura.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
218
A continuación, se resumen los valores de inhibición de la Topoisomerasa
I y los valores de IC50 de los compuestos derivados de naftiridinas estudiados en
las células de adenocarcinoma de colon (COLO 205) (Tabla 25).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
219
Tabla Tabla 25. Porcentajes de inhibición y valores de IC50 de los derivados de naftiridina.
Entrada
Compuesto
% DE INHIBICIÓN IC50 (M)
100 M 50 M 25 M COLO 205
1
Camptotecina
80
76
33
1
2
99a
48
13
0
-
3
99c
8
3
0
-
4
42a
46
0
0
-
5
42c
15
9
0
-
6
42d
45
44
0
7
7
42e
55
47
28
67
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
220
Entrada
Compuesto
% DE INHIBICIÓN IC50 (M)
100 M 50 M 25 M COLO 205
8
42f
58
27
11
>100
9
42h
75
69
70
>100
10
42i
42
48
33
-
11
100a
79
82
5
>100
12
100d
58
61
40
5.9
13
100e
54
59
60
3.5
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
221
Entrada
Compuesto
% DE INHIBICIÓN IC50 (M)
100 M 50 M 25 M COLO 205
14
100f
34
32
0
-
15
100i
64
57
38
-
16
101
77
69
32
>100
17
102a
0
0
0
-
18
102d
50
63
63
6
19
102e
63
60
58
5.5
20
102f
8
3
0
-
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. _________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
222
En resumen, en este apartado se ha estudiado la actividad inhibitoria y
citotoxica de los derivados de naftiridinas como inhibidores de la Topoisomerasa I.
Así, se ha observado que los derivados hidroxilados y fluorados 102 presentan
valores de inhibición similares a los observados para la Camptotecina.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 223 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
2.3.3. Docking de derivados de 1,5-Naftiridinas.
El docking molecular permite “predecir” la orientación preferente de una
molécula (ligando) respecto a otra (una proteína de interés) cuando ambas se unen
para formar un complejo. Durante el proceso de docking el ligando y la proteína
adaptan sus conformaciones para lograr una unión óptima, de forma que la energía
libre del sistema sea mínima. Por tanto, esta técnica puede ayudar a entender cómo
se unen dos moléculas, tales como un fármaco, o un fármaco potencial, y una enzima
o un receptor. Con el fin de determinar el modo de unión de nuestros inhibidores al
complejo Topoisomerasa I/ ADN, se llevó a cabo un estudio de docking. Para el
estudio se usó la interface gráfica Maestro.285
Para realizar el docking se eligió el
programa Glide 5.5/5.7286
en modo XP (extraprecisión).287
Para la preparación del grid
(lugar del complejo Topoisomerasa I/ADN donde se va a “mover” el ligando) se eligió
una caja de 20 x 20 x 20 Å, centrado en el centro geométrico de la Camptotecina.
Hay estudios de química cuántica194,288
que indican que diversos agentes
antitumorales con elevada capacidad de inhibición de Topoisomerasa I, se sitúan
entre el ADN estableciendo interacciones estéricas con sus nucleobases. Es una
combinación de interacciones electrónicas de apilamiento (o stacking) la que
orienta el ligando con respecto a los pares de bases del ADN. Además, estas
285
Maestro, version 9.0.211; Schrödinger, L.L.C.: New York, 2009. Maestro, version 9.2, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011. 286
Glide, version 5.5; Schrödinger, LLC: New York, 2009 y Glide, version 5.7, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011. 287
a) R. A. Friesner, R. B. Murphy, M. P. Repasky, L. L. Frye, J. R. Greenwood, T. A. Halgren, P. C. Sanschagrin, D. T. Mainz, J. Med. Chem. 2006, 49, 6177-6196 ; b) R. A. Friesner, J. L. Banks, R. B. Murphy, T. A. Halgren, J. J. Klicic, D. T. Mainz, M. P. Repasky, E. H. Knoll, M. Shelley, J. K. Perry, D. E. Shaw, P. Francis, P. S. Shenkin, J. Med. Chem. 2004, 47, 1739–1749. 288
X. Xiao, S. Antony, Y. Pommier, M. Cushman J. Med. Chem. 2005, 48, 3231-3238.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. _________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
224
interacciones son mucho más importantes que los enlaces de hidrógeno que se
establecen entre el ligando y algunas cadenas laterales de aminoácidos de la
proteína o con las bases del ADN y son las que impiden la nueva unión de las bases,
causando con ello la muerte celular.
Entre las estructuras en 3D correspondientes a complejos de Topoisomerasa
I/ADN, con o sin ligandos, que existen en el Protein Data Bank (PDB, Banco de Datos
de Proteínas), se eligió para el estudio la estructura de Rayos X código 1T8I168,289
(resolución 3.00 Å), una topoisomerasa de origen humano covalentemente unida al
ADN y conteniendo como ligando el agente anticanceroso Camptotecina, el inhibidor
más representativo de la Topoisomerasa I (Figura 93).
Figura 93. Imagen del complejo Topoisomerasa I/ADN con Camptotecina (en rojo), utilizado en
el docking.
En esta estructura la Camptotecina se sitúa en el centro catalítico de la
Topoisomerasa I y las interacciones más importantes de la Camptotecina con el
289
N. M. Baker, R. Rajan, A. Mondragón Nucleic Acids Res. 2009 37, 693-701.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 225 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
complejo ADN / Topoisomerasa I son las de apilamiento (o stacking) con los
pares de bases del ADN (C112-G11 y A113-T10)165,193a,290
y enlaces de
hidrógenoentre: el nitrógeno N1 de la Camptotecina con el grupo guanidina de
ARG364; el grupo hidroxilo de la Camptotecina y el grupo carboxilo del ASP533; y el
oxígeno del anillo de piridona de la Camptotecina y el hidrógeno del grupo amino de
ASN722 (Figura 94-a).275,291
a)
b)
Figura 94. a) Enlaces de hidrógeno de la Camptotecina con residuos de Topoisomerasa I; b)
Residuos que rodean el centro de escisión en el complejo terciario Topoisomerasa I / ADN (bases en verde) / Camptotecina (en rojo).
290
D. A. Koster, K. Paile, E. S. M. Bot, M. A. Bjornsti, N. H. Dekker Nature 2007, 448, 213-217. 291
E. Chrencik, B. L. Staker, A. B. Burgin, P. Pourquier, Y. Pommier, L. Stewart, M. R. J. Redinbo Mol. Biol. 2004, 339, 773-784.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. _________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
226
Un análisis comparativo del modo de unión de diferentes tipos de inhibidores de
Topoisomerasa I señala292
que todos ellos se sitúan en el centro catalítico de la
Topoisomerasa I, intercalados entre los pares de bases de ADN, y que presentan un
átomo, de diferente naturaleza, pero con un par de electrones libres, cerca de
ARG364. Este último aminoácido está localizado, junto con ASP533 y PHE361, en la
cavidad del surco menor del ADN, en la zona de ruptura (Figura 94-b). Además, la
cavidad del surco mayor en la zona de escisión, está limitada por los residuos
GLU356, ASN352, PRO431, LYS751 y ASN722 (Figura 94-b). Algunos de los
inhibidores dirigen sus sustituyentes hacia la cadena lateral del ASN352, que
presenta una elevada movilidad (según simulaciones de dinámica molecular), lo que
hace que este residuo juegue un papel clave en la modulación de unión del
fármaco.293
Los resultados obtenidos en nuestro caso fueron estudiados considerando qué
tipo de interacciones existían con la proteína y el ADN, así como los valores de menor
energía para dichas interacciones. El criterio de evaluación más importante fue la
observación de si los ligandos se situaban entre las nucleobases C112-G11 y A113-
T10, que es el sitio de ruptura del ADN, impidiendo la reunión de dichas bases, según
el concepto de inhibición interfacial propuesto por Pommier.275
También se tuvo en
cuenta la formación de enlaces de hidrógeno con residuos importantes (próximos al
entorno de posición de la Camptotecina) de la Topoisomerasa I, para conocer la
estabilidad de la estructura del docking y se consideró la existencia de interacciones
hidrofóbicas con residuos de Topoisomerasa I y con el ADN. Así mismo, en función
de las interacciones anteriores se consideraron los valores obtenidos de los
parámetros gscore (score, puntuación) que indica la afinidad virtual de los ligandos al
complejo y gemodel valor teórico de energía de interacción del ligando con el
complejo Topoisomerasa I/ADN.
En primer lugar se hizo un estudio del docking de los derivados de naftiridina
42, 100, 101 y 102 que habían mostrado un porcentaje de inhibición superior al 20% a
292
B. L. Staker, M. D. Feese, M. Cushman, Y. Pommier, D. Zembower, L. Stewart, A. B. Burgin J.Med. Chem. 2005, 48, 2336-2345. 293
G.Chillemi, L. Fiorami, P. Benedetti, A. Desideri Nucleic Acids Res. 2003, 31, 1525-1535.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 227 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
concentración 50 M (Figura 95), usando como molécula de referencia en el estudio,
la estructura del ligando natural Camptotecina.
Figura 95.
En todos los casos los valores fueron del orden de los obtenidos para el ligando
natural (Tabla 26). Se observaron altos valores de gscore y gemodel (más negativos
en cada caso), para la Camptotecina (Tabla 26, entrada 1). Estos resultados,
además, permitieron validar el modelo de docking, ya que se observó que el inhibidor
natural se situaba entre los pares de bases de ADN (C112-G11 y A113-T10) y
formaba enlaces de hidrógeno (con ARG364, ASP533 y ASN722) idénticos a los
presentes en la estructura de Rayos X empleada en el docking.
En general, para todos los derivados estudiados se observa que el anillo de
1,5-naftiridina se coloca siempre paralelamente a los pares de bases de ADN (C112-
G11 y A113-T10), actuando como “inhibidores interfaciales”, siguiendo el modelo
propuesto por Pommier y colaboradores275
estableciendo interacciones de
apilamiento stacking con ellas, en el mismo lugar que la Camptotecina e
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. _________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
228
impidiendo la reconexión de la hebra de ADN que corta la Topoisomerasa I. Sin
embargo no se observa ninguna influencia de la presencia del nitrógeno procedente
de la 3-amino piridina (el nitrógeno N1 del anillo de naftiridina) ni en el modo de
orientación de los ligandos, ni en la existencia de interacciones (enlaces de hidrógeno
o de tipo hidrofóbico) con los aminácidos próximos o con las nucleobases.
Tabla 26. Valores de gscore/gemodel para los derivados de naftiridina.
Entrada
Compuesto
R
gscore/gemodel (Kcal/mol)
1
Camptotecina
- 7.90 /- 77.62
2 42d p-FC6H4 - 7.77 / - 71.46
3 42e p-CF3C6H4 - 7.61 / - 75.44
4 42f m-MeOC6H4 - 7.46 / - 72.83
5 42h p-MeC6H4 - 7.82 / - 73.58
6 42i m-FC6H4 - 7.77 / -73.74
7 100a Ph - 6.22 / - 73.16
8 100d p-FC6H4 - 7.61 / - 70.90
9 100e p-CF3C6H4 - 7.10 / - 75.60
10 100f m-MeOC6H4 - 7.51/ - 69.98
11 100i m-FC6H4 - 7.24./ - 69.53
12 101 H - 6.14 / - 53.52
13 (S)-102d p-FC6H4 - 8.70 / - 79.28
14 (R)-102d p-FC6H4 - 8.07 / - 75.14
15 (S)-102e p-CF3C6H4 - 8.63 / - 84.93
16 (R)-102e p-CF3C6H4 - 8.36 / - 84.75
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 229 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
En todos los casos se observan interacciones de tipo hidrofóbico con algunos
de los aminoácidos situados en la zona de ruptura próximos a la cavidad del surco
mayor o a la del surco menor.
Los resultados del docking revelan, además, diferentes modos de interacción,
adicionales, para cada grupo de estructuras. Así, las indenoquinolinas 42 se sitúan
siempre paralelamente a los pares de bases de ADN en la misma zona que la
Camptotecina y además con el sustituyente aromático del anillo de naftiridina
orientado hacia la parte no escindida de la cadena de ADN. Particularmente, en el
caso de 42f (R = m-MeOC6H4) el oxígeno del grupo metoxilo forma un enlace de
hidrógeno con ARG364 y como en el caso de 42e (R = p-CF3C6H4), el anillo de
indeno está dirigido hacia la cavidad del surco menor (Figura 96a). Por otro lado, para
las indenonaftiridinas 42d (R = p-FC6H4), 42h (R = p-MeC6H4) y 42i (R = m-FC6H4) el
anillo de indeno está dirigido hacia la cavidad del surco mayor y no se observan
enlaces de hidrógeno con residuos de Topoisomerasa I, ni con las nucleobases
(Figura 96b).
a) b)
Figura 96. a) Orientación y superposición de 42e (en amarillo) y 42f (en color morado). b)
Orientación y superposición de 42d (en azul), 42h (en color rosa) y 42i (en verde).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. _________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
230
Las indenonaftiridinas con grupo carbonilo, 100, se colocan también siempre
paralelamente a los pares de bases de ADN, pero los modos de orientación son
variados. Los compuestos 100a (R = Ph) y 100e (R = p-CF3C6H4) y 100f (R = m-
MeOC6H4) se orientan con el sustituyente aromático del anillo de naftiridina dirigido
hacia la parte escindida de ADN y el grupo carbonilo dirigido hacia la cavidad del
surco mayor, próximo al residuo ASN722 (Figuras 97 y 98). Concretamente el
oxigeno del grupo metoxilo, del compuesto 100f forma un enlace de hidrógeno con
dicho residuo (Figura 98). Mientras que 100d (R = p-FC6H4) y 100i (R = m-FC6H4), se
orientan con el sustituyente del anillo aromático de la naftiridina y el grupo carbonilo
del anillo de indeno dirigidos hacia la parte no escindida del ADN (Figura 99).
a) b)
Figura 97. a) Orientación de 100a; b) Orientación de 100e
Figura 98. Orientación de 100f.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 231 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
Figura 99. Orientación y superposición de 100d (en azul), y 100i (en verde).
Es importante señalar que en el caso de la indenonaftiridina 101 que presenta
porcentajes de inhibición próximos a la Camptotecina (Tabla 23, entrada 16), se
observa una superposición total con la Camptotecina (Figura 100), orientándose con
el grupo carbonilo y el anillo de naftiridina hacia el surco menor del ADN, formando un
enlace de hidrógeno entre el oxígeno del grupo carbonilo de lndenonaftiridina y el
hidrógeno de un grupo amino del residuo ARG364, considerado un importante
aminoácido que también interactúa con otros tipos de inhibidores.
Figura 100. Interacción de 101 (en amarillo) y superposición con Camptotecina (en rojo).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. _________________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
232
Por último, para los compuestos hidroxilados 102d y 102e, se observa que
ambos enantiómeros se colocan siempre paralelamente a los pares de bases de
ADN, con el sustituyente aromático del anillo de 1,5-naftiridina dirigido hacia la parte
no escindida de ADN, superponiendo con la Camptotecina, pero además se observa
que los enantiómeros S forman enlaces de hidrógeno con la nucleobase T10 (Figura
101) mientras que los R lo hacen con G11 (Figura 101).
Figura 101. Superposición de los compuestos 102d y 102e con la Camptotecina (en rojo).
De forma general podemos decir que los resultados del docking para las
indeno[1,5]naftiridinas concuerdan con los resultados experimentales obtenidos a
concentración 50 M y nos ayudan a entender cómo se produce la interacción con el
complejo Topoisomerasa I/ADN. Además, en el caso de los derivados hidroxilados, se
observa que los elevados valores de inhibición a 25 M, superiores a los observados
para la Camptotecina, podrían estar justificados, además de por las interacciones de
apilamiento (o stacking), por la formación de enlaces de hidrógeno con los pares
de bases G11 y/o T10, estabilizando el complejo e impidiendo la reconexión de la
hebra de ADN que corta la Topoisomerasa I.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 233 ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Derivados de 1,5-naftiridinas
Estos resultados son útiles tanto para ayudarnos a entender los modos de
unión de nuestros compuestos, como para conocer los requerimientos estructurales
necesarios para poder modificar estas estructuras y optimizarlas, con el fin de diseñar
nuevos derivados que sean inhibidores de Topoisomerasa I.
En este apartado, en primer lugar, se han sintetizado derivados de 1,5-
naftiridinas mediante reacción de Povarov de aldiminas derivadas de aldehídos y 3-
aminopiridina con olefinas, con control de 2 o 3 estereocentros. La oxidación de estos
derivados ha dado lugar a compuestos heterocíclicos planos para los que se ha
estudiado su actividad como inhibidores de la Topoisomerasa I.
Se han realizado pruebas biológicas que han permitido conocer si estas
moléculas protegen el ADN de la acción de la enzima y cuál es la concentración
necesaria para reducir in vitro el crecimiento celular en un 50%.
Por último, el estudio de docking molecular ha indicado su posible disposición
en el complejo Topoisomerasa I / ADN para inhibir la acción de la enzima.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
234
2.4. Quinolinas fosforadas.
Como se ha descrito anteriormente, la introducción de un grupo fosforado en
una estructura puede permitir modificar el perfil de un compuesto biológicamente
activo, por ejemplo, su solubilidad, su degradación enzimática, etc.88e,294
Los
derivados fosforados son precursores comunes para la preparación de moléculas
biológicamente activas295
y compuestos con aplicaciones comerciales tales como:
pesticidas,296
fungicidas,78b
retardantes de fuego297
y aditivos de polímeros.298
Además, los compuestos tradicionalmente conocidos como “análogos
fosforados de aminoácidos”, donde el grupo carboxílico es reemplazado por un
grupo ácido fosfónico PO(OH)2, un grupo fosfínico PO(OH)R o un grupo fosfonato
PO(OR)2 han sido objeto de numerosos estudios debido a su interés como
isósteros o bioisósteros de determinados compuestos biológicamente activos,88e,
294,299 desde el descubrimiento en 1959 de la inhibición de la glutamina sintetasa
aviar por análogos fosforados del ácido glutámico83c
(Figura 102).
294
a) P. Kafarski, B. Lejczak Curr. Med. Chem.-Anti-Cancer Agents 2001, 1, 301-312; b) P. Kafarski, B. Lejczak Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 1991, 63, 193-215. 295
P. Raboisson, A. Baurand, J.-P. Cazenave, C. Gachet, D. Schultz, B. Spiess, J.-J. Bourguigon J. Org. Chem. 2002, 67, 8063-8071. 296
a) A. Galuszka, Z. M. Migaszewski, P. Manecki Environ. Int. 2011, 37, 1265-1272; b) B. Ghimire, K. Ramaswamy, A. Pasha J. Pure Applied Microbiol. 2011, 5, 307-311. 297
C. M. Welch, E. J. Gonzales, J. D. Guthrie J. Org. Chem. 1961, 26, 3270. 298
C.-M. Pak, S.-M. Lee, J.-I. Jin Polymer 1979, 3, 181-185. 299
a) A. Mucha, P. Kafarski, L. Berlicki J. Med. Chem. 2011, 54, 5955-5980; b) F. Orsini, G. Sello, M. Sisti Curr. Med. Chem. 2010, 17, 264-289.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
235
Figura 102. Ácido glutámico y su bioisóstero fosforado.
Derivados de fosfina también han sido utilizados en la química de las
nanopartículas,300
por ejemplo, como dendrímeros estabilizadores de paladio en
nanopartículas para catalizar la reacción de hidrogenación de Suzuki-Miyaura.301
Por otro lado, los óxidos de fósforo son sustratos importantes para la
industria química, ya que, además de regular las transformaciones de energía en
la mayoría de los organismos, poseen una amplia y variada gama de aplicaciones,
tales como, fertilizantes, pesticidas, herbicidas, lubricantes, aditivos especiales
para plásticos y materiales y como fármacos contra diferentes enfermedades.302
Como ya hemos comentado en el primer capítulo de esta memoria, nuestro
grupo de investigación posee amplia experiencia en la preparación de compuestos
orgánicos con grupos fosforados. Con estos precedentes y teniendo en cuenta la
actividad biológica observada para las 1,5-naftiridinas, así como los resultados del
docking, en los que se observaba la escasa importancia de la presencia de un
nitrógeno heterocíclico y que la presencia de Flúor y de un grupo dador de enlaces
de Hidrógeno aumentaba dicha actividad, pensamos en hacer un estudio de
docking de quinolinas, con sustituyentes fosforados, con el fin de conocer su
posible actividad y el modo de unión al complejo Topoisomerasa I/ADN, para
“predecir” si la síntesis de estos posible inhibidores y el estudio de su actividad
biológica era de interés.
300
a) L. Wu, J. Ling, Z.-Q. Wu Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 1452-1456; b) J. S. Graham, Y. Miron, M. Grandbois J. Mol. Recognition 2011, 24, 477-482; c) S. Cingarapu, Z. Yang, C. M. Sorensen, K. J. Klabunde Inorg. Chem. 2011, 50, 5000-5005. 301
a) C. B. Putta, S. Ghosh Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 1889-1896; b) L. Wu, B.-L. Li, Y.-Y. Huang, H.-F. Zhou, Y.-M. He, Q.-H. Fan Org. Lett. 2006, 8, 3605-3608. 302
D. E. C. Corbridge Phosphorus: an Outline of its Chemistry, Biochemistry and Technology, 5th ed.,
Elsevier, Amsterdam, 1995.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
236
De forma análoga al estudio hecho para los derivados de 1,5-naftiridina y
para conocer el posible modo de unión de las quinolinas fosforadas al complejo
Topoisomerasa I/ ADN se eligió para el estudio la misma estructura de Rayos X,
una estructura pdb 1T8I168,289
(resolución 3.00 Å), una topoisomerasa de origen
humano covalentemente unida al ADN y conteniendo como ligando el agente
anticanceroso Camptotecina, el inhibidor más representativo de la Topoisomerasa
I.
Las quinolinas fosforadas elegidas fueron las que presentaban grupos
fluorados en el anillo bencénico, tanto derivadas de estireno 85d,e con grupo
fosfonato de etilo y 86d,e con grupo óxido de fosfina, como indenoquinolinas
fosforadas 91d,e con grupo fosfonato de etilo y 103d,e con grupo óxido de fosfina
(Figura 103).
Figura 103.
En la tabla 27 se recogen los resultados obtenidos de los parámetros gscore
(score, puntuación) que indica la afinidad virtual de los ligandos al complejo y
gemodel valor teórico de energía de interacción del ligando con el complejo
Topoisomerasa I/ADN.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
237
Tabla 27. Valores de gscore/gemodel para derivados de quinolina.
Entrada
Compuesto
R
gscore/gemodel
(Kcal/mol)
1
Camptotecina
- 7.90 / - 77.62
2 85d P(O)(OEt)2 p-FC6H4 - 8.27 / - 94.93
3 85e P(O)(OEt)2 p-CF3C6H4 - 7.55 / - 106.06
4 86d P(O)Ph2 p-FC6H4 - 7.81 / - 103.50
5 86e P(O)Ph2 p-CF3C6H4 - 8.15 / - 112.80
6 91d P(O)(OEt)2 p-FC6H4 - 8.57 / - 90.63
7 91e P(O)(OEt)2 p-CF3C6H4 - 8.88 / - 96.90
8 103d P(O)Ph2 p-FC6H4 - 8.39 / - 105.24
9 103e P(O)Ph2 p-CF3C6H4 - 8.78 / - 112.98
Como se puede observar los valores de gscore son del orden de los
obtenidos para la Camptotecina y en la mayoría de los casos los valores de
gemoldel son superiores. En general, los valores son mejores para las
indenoquinolinas 91 y 103 que para las quinolinas 85 y 86. Así mismo, las
estructuras con un grupo CF3 y un sustituyente fosfonato de etilo 91e y con un
sustituyente difenilfosforil 103e presentan los mejores valores de gscore y
gemoldel.
Respecto a los modos de interacción y orientación de cada ligando, los
resultados indican que en este caso, también el anillo de quinolina o
indenoquinolina se coloca siempre paralelamente a los pares de bases de ADN
(C112-G11 y A113-T10), estableciendo interacciones de apilamiento stacking
con ellas e impidiendo la reconexión de la hebra de ADN que cortó la
Topoisomerasa I. En general, el sustituyente aromático unido al carbono en
respecto al nitrógeno del anillo de quinolina se orienta hacia la zona no escindida
del ADN y el sustituyente fosforado está orientado hacia la cavidad del surco
mayor, próximo al ASN352, que como recordaremos es uno de los residuos clave
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
238
en la modulación del modo de unión del inhibidor. 293
En todos los casos se
observan interacciones de tipo hidrofóbico con algunos de los aminoácidos
situados en la zona de ruptura próximos a la cavidad del surco mayor o a la del
surco menor. Además, los resultados del docking también revelaron, diferentes
modos de interacción adicionales para cada grupo de estructuras.
Así, se observó que uno de los oxígenos de los grupos etilo del grupo
fosfonato de las quinolinas 85d (R = p-FC6H4) y 85e (R = p-CF3C6H4) forma un
enlace de H con uno de los H del grupo amida de ASN352 (Figura 104-a). En
cambio, en el caso de las quinolinas derivadas de fosfanóxido 86d (R = p-FC6H4) y
86e (R = p-CF3C6H4) es el O del grupo fosfanóxido situado hacia la cavidad del
surco mayor en la zona de escisión, el que forma un enlace de H con uno de los H
del grupo amida de ASN352 (Figura 104).
a) b)
Figura 104. a) orientación y superposición de 85d (en amarillo)y 85e (en anaranjado); b)
orientación y superposición de 86d (en color morado) y 86e ( en verde).
En el caso de las indenoquinolinas el anillo de indeno siempre está dirigido
hacia la cavidad del surco menor y con el grupo fosforado situado hacia la cavidad
del surco mayor en la zona de escisión. Pero en los derivados de fosfonato de etilo
91d (R = p-FC6H4) y 91e (R = p-CF3C6H4) dicho grupo fosfonato no se orienta de
igual manera en ambos casos. En 91d uno de los oxígenos de los grupos etilo del
fosfonato forma un enlace de hidrógeno con uno de los hidrógenos del grupo
amino de ASN352 (Figura 105-a), mientras que para 91e es el O del grupo
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
239
fosfonato el que forma un enlace de H con uno de los H del grupo amino de
ASN352 (Figura 105-b).
a)
b)
Figura 105. a) Orientación de 91d (morado); b) orientación de 91e (verde).
Las indenoquinolinas derivadas de fosfanóxido 103d (R = p-FC6H4) y 103e
(R = p-CF3C6H4) se comportan de forma similar, siendo en este caso el O del
grupo fosfanóxido el que forma un enlace de H con uno de los H del grupo amida
de ASN352 (Figura 106).
Figura 106. Orientación y superposición de los compuestos 103d (en amarillo) y 103e (en
color morado).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
240
En este caso el estudio de docking parece indicar que podrían presentar una
elevada actividad biológica los derivados de quinolina fluorados y fosforados, tanto
por los valores de gscore y gemoldel que presentan, como por la orientación de
estos derivados en el centro catalítico de la Topoisomerasa I, intercalados entre
las nucleobases C112-G11 y A113-T10, sitio de ruptura del ADN e impidiendo la
reunión de dichas bases, según el concepto de inhibición interfacial propuesto por
Pommier.10
Estas orientaciones permiten, no solo interacciones de apilamiento con
las bases de ADN, sino también la formación de enlaces de hidrogéno entre los
grupos fosforados y el residuo ASN352.
Por tanto, con estos antecedentes, nos planteamos la preparación de
derivados de tetrahidroquinolinas IV con sustituyentes fosforados mediante
reacción de Povarov de iminas VI, derivadas de anilinas fosforadas IX y aldehídos
X, con dienófilos VII (Esquema 100). Así mismo, teniendo en cuenta el interés
sintético que recientemente están adquiriendo las reacciones multicomponente,303
se procedió a la preparación de los derivados de tetrahidroquinolinas IV mediante
reacción “one pot” de anilinas fosforadas IX, aldehídos X y dienófilos VII.
303
a) C. Vaxelaire, P. Winter, M. Christmann Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3605-3607; b) E. Ruijter, R. Scheffelaar, R. V. A. Orru Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 6234-6246.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
241
Esquema 100.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
242
2.4.1. Síntesis de derivados de 1,2,3,4-tetrahidroquinolina con
sustituyentes fosforados.
Las tetrahidroquinolinas polifuncionalizadas son moléculas muy interesantes
en la síntesis orgánica debido a que muchos productos naturales, que poseen
actividad biológica,304
como la Martinellina, Virantmicina, Oxamniquina y el L-
689.560,305
presentan este tipo de estructura (Figura 107).
Figura 107.
Además, las tetrahidroquinolinas son importantes precursores para la
preparación de quinolinas.306
Estas últimas y sus derivados han sido utilizadas en
304
a) C. Meléndez, V. Kouznetsov, M. Sortino, S. Alvarez, S. Zacchino Bioorg. Med. Chem. 2008, 16, 7908-7920; b) V. V. Kouznetsov, L. Vargas, S. Leal, U. Mora, C. Coronado, C. Meléndez, A. Romero, P. Escobar Lett. Drug Des. Discov. 2007, 4, 293-296. 305
A. Kumar, S. Srivastava, G. Gupta, V. Chaturvedi, S. Sinhá, R. Srivastava ACS Comb. Sci. 2011, 13, 65-71. 306
R. Kariba, P. Houghton, A. Yenesew J. Nat. Prod. 2002, 65, 566-569.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
243
aplicaciones farmacéuticas307
y agroquímicas308
y como productos de partida para
la preparación de alcaloides.309
Algunos derivados de tetrahidroquinolinas y quinolinas han sido utilizados
como inhibidores de la PKA. Esta enzima juega un papel importante en la
proliferación y diferenciación celular310
y está implicada en varias afecciones
incluyendo cáncer311
y osteoporosis.312
Entre sus inhibidores destacan algunas
quinolinas,313
así como compuestos que combinan la estructura de
tetrahidroquinolina con bencenosulfonamida314
(Figura 108).
Figura 108.
307
V. Nadaraj, S. T. Selvi, T. D. Thangadurai J. Pharm. Res. 2011, 4, 1541-1544. 308
M. K. Ahirwar, S. P. Shrivatsa Eur. J. Chem. 2011, 8, 931-937. 309
F. Nissen, H. Detert Eur. J. Org. Chem. 2011, 2845-2853. 310
D. H. Boschelli, F. Boschelli Drugs Future 2000, 25, 717-736. 311
a) J. D. Bjorge, A. Jakymiw, D. J. Fujita Oncogene 2000, 19, 5620-5635; b) R. B. Irby, T. J. Yeatman Oncogene 2000, 19, 5636-5642. 312
M. Missbach, E. Altmann, M. Susa Curr. Opin. Drug Discov. Dev. 2000, 3, 541-548. 313
a) A. Wissner, D. M. Berger, D. H. Boschelli, M. B. Floyd, L. M. Greenberger, B. C. Gruber, B. D. Johnson, N. Mamuya, R. Nilakantan, M. F. Reich, R. Shen, H. R. Tsou, E. Upeslacis, Y. F. Wang, B. Wu, F. Ye, N. Zhang J. Med. Chem. 2000, 43, 3244-3256; b) M. R. Myers, N. N. Setzer, A. P. Spada, A. L. Zulli, C.-Y. J. Hsu, A. Zilberstein, S. E. Johnson, L. E. Hook, M. V. Jacoski Bioorg. Med. Chem. Lett. 1997, 7, 417-420. 314
S. I. Alqasoumi, A. M. Al-Taweel, A. M. Alafeefy, M. M. Ghorab, E. Noaman Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 1849-1853.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
244
Otros derivados de quinolina han demostrado tener actividad en áreas
terapéuticas como el asma,315
la enfermedad de Alzheimer316
y el síndrome de
inmunodeficiencia adquirida.317
Entre las quinolinas con importantes propiedades
farmacológicas318
destacan las fluoroquinolinas, como el antibiótico
Ciprofloxacino319
y el alcaloide antitumoral Estreptonigrina320
(Figura 109).
Figura 109.
315
D. Paris, M. Cottin, P. Demonchaux, G. Augert, P. Dupassieux, P. Lenoir, M. J. Peck, D. Jasserand J. Med. Chem. 1995, 38, 669-685. 316
M. Norman-Bayle, C. Bernand, F. Zouhiri, J.-F. Mouscadet, H. Leh, C.-M. Thomas, G. Mbemba, D. Desmaele, J. d´Angelo Bioorg. Med. Chem. Lett. 2005, 15, 4019-4022. 317
J. Polanski, F. Zouhiri, L. Jeanson, D. Desmaele, J. d´Angelo, J.-F. Mouscadet, R. Gieleciak, J. Gasteiger, M. Le Bret J. Med. Chem. 2002, 45, 4647-4654. 318
A. R. Katritzky, S. Rachwal, B. Rachwal Tetrahedron 1996, 52, 15031-15070. 319
D. M. Campoli-Richards, J. P. Monk, A. Price, P. Benfield, P. A. Todd, A. Ward Drugs 1988, 35, 373-447. 320
I. A. Shaikh, F. Johnson, A. P. Grollman J. Med. Chem. 1986, 29, 1329-1340.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
245
2.4.2.1. Reacción de Povarov de iminas con sustituyentes fosforados
con olefinas sencillas.
A pesar de que se conocen muchos métodos para sintetizar derivados de
quinolina, el desarrollo de nuevas metodologías sintéticas para su preparación es
un área de investigación activa318,321
y específicamente no existen antecedentes
de derivados de quinolina con sustituyentes fosforados mediante reacción de
Povarov de iminas, derivadas de anilinas fosforadas y aldehídos
Para llevar a cabo la síntesis de las tetrahidroquinolinas fosforadas
utilizamos, como anilinas fosforadas, las derivadas de fosfonato de dietilo 72,
trifenilfosfanóxido 73 y trifenilfosfina 74 (Esquema 101). Estos compuestos no son
comerciales, por tanto, previamente, tuvimos que llevar a cabo su preparación.
Los derivados 72 y 73 fueron preparados mediante hidrogenación catalítica
de los nitroderivados 75a,b correspondientes, sintetizados a partir de 1,2-
dinitrobenceno de manera similar a la ya descrita en bibliografía para derivados de
fosfonato y óxido de fosfina.322
El derivado de trifenilfosfina 74, se preparó partir de
o-cloroanilina siguiendo el procedimiento descrito en bibliografía323
(Esquema
101).
321
a) V. V. Kouznetsov, L. Y. Vargas Mendez, C. M. Melendez Gómez Curr. Org. Chem. 2005, 9, 141-161; b) V. V. Kouznetsov, A. Palma, C. Ewert, A. Varlamov J. Heterocycl. Chem. 1998, 35, 761-785. 322
J. I. G. Cadogan, D. J. Sears, D. M. Smith J. Chem. Soc. 1969, 1314-1318. 323
a) M. K. Cooper, J. M. Downes, P. A. Duckworth Inor. Synth. 1989, 25, 129; b) S. Li, W. Miao, T. Tang, D. Ciu, X. Chen, X. Jing J. Organomet. Chem. 2007, 692, 4943-4952.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
246
Esquema 101.
Una vez obtenidas las anilinas funcionalizadas 72-74 se procedió a la
preparación de las correspondientes iminas 76-78 mediante reacción con los
correspondientes aldehídos 32, en cloroformo, hasta observar por resonancia
magnética nuclear y por cromatografía en capa fina, su total conversión (Esquema
102, Tabla 28).
Esquema 102. Preparación de las iminas 76-78.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
247
Los productos de la reacción fueron inestables por lo que no se pudieron
purificar ni por cromatografía ni por destilación y por ello fueron utilizados in situ en
posteriores reacciones. Sin embargo, pudieron ser caracterizados mediante 31
P-
RMN y en algún caso mediante 1H-RMN y/o espectrometría de masas.
Tabla 28. Preparación de las iminas 76-78.
Entrada
Producto
R
Condiciones de reacción
t (h)
T (ºC)
1
76a
Ph
24
60
2 76b Me 48 20
3 76c CO2Et 24 60
4 76d p-FC6H4 24 60
5 76e p-CF3C6H4 24 60
6 76f m-MeOC6H4 24 60
7 76g p-MeOC6H4 30 60
8 76j o-MeOC6H4 24 60
9 76k 2-piridil 48 60
10 76l 4-piridil 48 60
11 77a Ph 24 60
12 77b Me 24 20
13 77c CO2Et 24 60
14 77d p-FC6H4 12 60
15 77e p-CF3C6H4 12 60
16 77k 2-piridil 48 60
17 78a Ph 12 60
A continuación, se procedió a la preparación de las tetrahidroquinolinas
fosforadas correspondientes, por reacción de Povarov entre las iminas fosforadas
76-78 sintetizadas anteriormente y dienófilos, en presencia de ácidos de Lewis.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
248
Entre los diferentes ácidos de Lewis, los cloruros de itrio, iterbio, magnesio,
zinc, cobre, níquel y cromo han sido ampliamente utilizados como catalizadores en
reacciones de Diels-Alder para favorecer la preparación de compuestos cíclicos324
y en síntesis totales de productos naturales como, por ejemplo, la Ircinianina y la
Wistarina.325
Además, el BF3·Et2O y el ácido trifluoroacético, como ya hemos visto
en el apartado anterior, han sido utilizados en cicloadiciones con formación de
anillos de cinco, seis y siete miembros,228,326
así como en la preparación de
compuestos cíclicos como la hormona femenina Estrona327
y el alcaloide (±)
Lapatin B,328
respectivamente.
Además, ácidos de Brønsted con sustituyentes quirales han sido utilizados
para catalizar la reacción de Povarov entre éteres vinílicos y N-ariliminas.326a
Por
ejemplo el uso de derivados del ácido R-binaftil-2,2'-diilfosfórico, como el R-2,6-
bis-(4-cloro-fenil)-4-oxo-3,5-dioxa-45-fosfa-ciclohepta[2,1-a;3,4-a']dinaftalen-4-ol
ha permitido el desarrollo de una metodología multicomponente para la síntesis
enantioselectiva del Torcetrapib, fármaco utilizado para el tratamiento de
hipercolesterolemias57
(Esquema 103).
324
a) B. Bittner, E. Janus, E. Milchert Cent. Eur. J. Chem. 2011, 9, 192-198; b) D. Chaiyaveij, L. Cleary, A. S. Batsanov, T. B. Marder, K. J. Shea, A. Whiting Org. Lett. 2011, 13, 3442-3445. 325
J. Uenishi, R. Kawahama, O. Yonemitsu J. Org. Chem. 1997, 62, 1691-1701. 326
a) T. Akiyama, H. Morita, K. Fuchibe J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13070-13071; b) T. Akiyama, S. Nakashima, K. Yokota, K. Fuchibe Chem. Lett. 2004, 33, 922-923. 327
Y.-P. Xue, W.-D. Z. Li J. Org. Chem. 2011, 76, 57-64. 328
D. Leca, F. Gaggini, J. Cassayre, O. Loiseleur J. Org. Chem. 2007, 72, 4284-4287.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
249
Esquema 103.
Con estos antecedentes y con el fin de estudiar las condiciones óptimas
para llevar a cabo la preparación de derivados fosforados de quinolina, en primer
lugar estudiamos la reacción de Povarov entre las iminas derivadas de fosfonato
de etilo 76a-d y derivadas de difenil fosfanóxido 77a-d, con sustituyentes: Ph, CH3,
CO2Et y 2-piridil, y una olefina sencilla como estireno 34a.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
250
Los catalizadores utilizados fueron: CuCl2, ZnCl2, NiCl2, PdCl2, AlCl3, YbCl3,
InCl3, Pd0, CF3COOH, BF3·Et2O y (PhO)2P(O)H. Las reacciones se llevaron a cabo
a escala de 2 mmol, en cloroformo y se estudiaron tanto la reacción por pasos
(Esquema 104, Ruta A), es decir, la reacción de la iminas 76 o 77 ya formadas in
situ con el dienófilo 34a, como la reacción multicomponente (Esquema 104, Ruta
B), es decir, en la que se hicieron reaccionar las anilinas fosforada 72 o 73 con los
aldehídos 32 y la olefina 34a. En todos los casos, inicialmente, se comprobó que
en ausencia de ácido de Lewis no tenía lugar ninguna transformación de la imina
de partida.
Esquema 104.
A continuación, en las tablas 18-21, se resumen los estudios de las
condiciones de reacción y los resultados obtenidos para las iminas 76a-c (R = Ph,
Me y CO2Et) y 76k (R = 2 piridil), derivadas de fosfonato de etilo. El porcentaje de
conversión se refiere al porcentaje de compuesto formado respecto al producto de
partida, observado por 31
P-RMN.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
251
Tabla 29. Estudio de la reacción entre la imina 76a (R = Ph) y estireno 34a en presencia de
diferentes catalizadores.
Ruta A Ruta B
Entrada A.L.a eq.
A.L. t
(h) T
(ºC) Conv.
(%) eq. A.L.
t (h)
T (ºC)
Conv. (%)
1 InCl3 0.1 144 60 0
2 InCl3 0.3 96 60 54
3 InCl3 1 21 20 >99 1 4.5 20 >99
4 AlCl3 0.1 144 60 4
5 AlCl3 0.3 6.5 20 >99
6 AlCl3 1 6.5 20 >99
7 PdCl2 1 18 60 41 1 24 60 72
8 ZnCl2 0.3 48 60 0
9 ZnCl2 1 48 60 94
10 CF3CO2H 1 4.5 20 80 1 24 60 66
11 PO(PhO)2H 1 120 60 45 1 144 60 0
12 BF3·Et2O 0.3 2 20 53 0.3 1 20 11
13 BF3·Et2O 1 2 20 >99 1 1 20 >99 a
Al usar otros ácidos de Lewis como NiCl2, CuCl2 o YbCl3 no se observó conversión a pesar de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.
Tabla 30. Estudio de la reacción entre la imina 76b (R = Me) y estireno 34a en presencia de
diferentes catalizadores.
Ruta A Ruta B
Entrada A.L.a eq.
A.L. t
(h) T
(ºC) Conv.
(%) eq. A.L.
t (h)
T (ºC)
Conv. (%)
1 AlCl3 0.3 24 60 0
2 AlCl3 1 12 60 55
3 PdCl2 1 168 20 47.4 1 72 60 88
4 NiCl2 1 168 20 45 1 72 20 >99
5 Pd0
1 168 20 47.5
6 CF3CO2H 1 168 20 57 1 72 20 46
7 BF3·Et2O 0.3 1 60 25
8 BF3·Et2O 1 168 20 40 1 6 20 95
9 BF3·Et2O 1 1 60 >99 1 0.75 60 >99 a Al usar otros ácidos de Lewis como InCl3, ZnCl2, YbCl3 o (PhO)2P(O)H, no se observó conversión a pesar
de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
252
Tabla 31. Estudio de la reacción entre la imina 76c (R = CO2Et) y estireno 34a en presencia
de diferentes catalizadores.
Ruta A Ruta B
Entrada A.L.a eq.
A.L. t
(h) T
(ºC) Conv.
(%) eq. A.L.
t (h)
T (ºC)
Conv. (%)
1 InCl3 0.1 144 60 23
2 InCl3 0.3 5 20 >99
3 InCl3 1 5 20 >99 1 6 20 >99
4 AlCl3 0.3 2.5 20 >99
5 AlCl3 1 2.5 20 >99
6 PdCl2 1 24 60 21 1 24 60 80
7 ZnCl2 0.3 1.5 60 >99
8 ZnCl2 1 1.5 60 >99
9 CF3CO2H 0.4 6 20 >99
10 CF3CO2H
1 6 20 >99
11 BF3·Et2O 0.3 4 20 >99
12 BF3·Et2O 1 4 20 >99 1 24 60 >99 a Al usar otros ácidos de Lewis como, NiCl2, Pd
0, YbCl3 o (PhO)2P(O)H, no se observó conversión a pesar
de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.
Tabla 32. Estudio de la reacción entre la imina 76k (R = 2-piridil) y estireno 34a en
presencia de diferentes catalizadores.
Ruta A Ruta B
Entrada A.L.a eq.
A.L.b
t (h)
T (ºC)
Conv. (%)
eq. A.L.
b
t (h)
T (ºC)
Conv. (%)
1 InCl3 2 72 20 48 2 48 20 18
2 ZnCl2 2 96 60 80
3 CF3CO2H
2 20 20 >99 2 20 20 95
4 (PhO)2P(O)H 2 96 60 >99
5 BF3·Et2O 2 24 20 >99 2 20 60 >99 a Al usar otros ácidos de Lewis como NiCl2, PdCl2 o YbCl3 no se observó conversión a pesar de aumentar
la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción. b
El empleo de menos equivalentes lleva a un aumento en el tiempo de reacción, con el consecuente deterioro del producto de partida.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
253
En el caso de las iminas 76a (R = Ph) y 76b (R = Me), las mejores
condiciones de reacción se consiguieron por la ruta B (reacción multicomponente),
empleando 1 equivalente de BF3·Et2O, a temperatura ambiente para 76a (Tabla
29, entrada 13), si bien en el caso de 76b fue necesario calentar a 60ºC (Tabla 30,
entrada 9).
Para la reacción de la imina 76c (R = CO2Et), al llevar a cabo la reacción por
la ruta A, se observó que 0.3 equivalentes de algunos ácidos de Lewis, tales como
InCl3, AlCl3, ZnCl2 y BF3·Et2O (Tabla 31, entradas 2, 4, 7 y 11) o 0.4 eq. en el caso
del ácido trifluoroacético (Tabla 31, entrada 9) eran suficientes para conseguir una
conversión cuantitativa de los productos de partida en periodos cortos de reacción.
Este resultado parece indicar que, al igual que en el caso de las iminas derivadas
de 3-aminopiridina y glioxalato de etilo, estas iminas son más reactivas que las
derivadas de benzaldehído y acetaldehído. En este caso, cuando se llevó a cabo
la reacción a temperatura ambiente las mejores condiciones de corresponden al
empleo 0.3 equivalentes de AlCl3 o de BF3·Et2O empleando la ruta A (Tabla 32,
entradas 4 y 11).
La presencia de un sustituyente 2-piridil, en el caso de la imina derivada del
2-piridincarboxaldehído 76k, al igual que en el caso de las iminas derivadas de 3-
aminopiridina, hace necesario el empleo de 2 equivalentes de catalizador para
conseguir las mejores condiciones de reacción (Tabla 32). La utilización de
CF3CO2H o BF3·Et2O proporcionó una conversión cuantitativa (Tabla 32, entradas
3 y 5) empleando la ruta A, a temperatura ambiente. Cuando la reacción se realizó
por la ruta B se observó que el uso de CF3CO2H a temperatura ambiente
proporcionaba, también, una conversión cuantitativa (Tabla 32, entrada 3).
Como se ha podido observar, en general, el BF3·Et2O es uno de los ácidos
de Lewis que conduce a mejores resultados para llevar a cabo la reacción de
Povarov de iminas derivadas de fosfonato de etilo con estireno.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
254
De forma análoga se realizó el estudio de la reacción de Povarov entre las
iminas derivadas de difenil fosfanóxido 77a-c (R = Ph, Me y CO2Et) y 77k (R = 2-
piridil) y estireno 34a (Esquema 104). Se estudió tanto una metodología por pasos
(Esquema 104, Ruta A), como una metodología multicomponente (Esquema 104,
Ruta B). Las reacciones se llevaron a cabo a escala de 2 mmol, en cloroformo y
en la tabla 33 están recogidos los resultados obtenidos. El porcentaje de
conversión se refiere al porcentaje de compuesto formado respecto al producto de
partida, observado por 1H-RMN.
Tabla 33. Estudio de la reacción entre las iminas derivadas de óxido de fosfina 77a-c,k y estireno 34a.
Ruta A Ruta B
Imina A. L. eq. A. L.
t (h)
T (ºC)
Conv. (%)
eq. A. L.
t (h)
T (ºC)
Conv. (%)
77a
(R = Ph)
CF3COOH
1 26 20 >99 1 72 20 68
BF3·Et2O
1 2.5 20 >99 1 1 20 >99
77b
(R = Me)a
BF3·Et2O 1 48 20 40 1 2.5 20 >99
InCl3 1 12 20 >99
77c
(R = CO2Et)b
BF3·Et2O 0.3 20 20 >99
InCl3 0.3 26 20 >99
PdCl2 0.3 72 60 32
77k
(R = 2-pir.)c
Pd0 2 72 60 20
BF3·Et2O 2 6.5 20 >99 a
Al usar, mediante la ruta B, otros ácidos de Lewis como PdCl2, NiCl2 o CuCl2 se observó una conversión inferior al 15%.
b Al usar, mediante la ruta A, otros ácidos de Lewis como NiCl2 o CuCl2 no se
observó conversión a pesar de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.
c Al usar, mediante la ruta A, otros ácidos de Lewis como InCl3, PdCl2, NiCl2 o CuCl2, no se
observó conversión a pesar de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
255
Los mejores resultados para la reacción de las iminas 77a,b, se obtuvieron
empleando la ruta B (proceso multicomponente) a temperatura ambiente y con
BF3·Et2O como ácido de Lewis (Tabla 33), en periodos muy cortos de reacción.
Para la imina 77c derivada del glioxalato de etilo el empleo de 0.3
equivalentes de BF3·Et2O o InCl3 a temperatura ambiente, por la ruta A, fueron
suficientes para lograr una conversión cuantitativa (Tabla 33).
El empleo de 2 equivalentes de BF3·Et2O a temperatura ambiente, por la ruta
A, para la reacción de la imina 77k (Tabla 33) permitió una excelente conversión
en periodos muy cortos de reacción.
Por último, se procedió a estudiar las condiciones óptimas de la reacción de
Povarov entre la imina 78a, derivada del benzaldehído y la anilina derivada de la
fosfina 74, con estireno 34a en cloroformo y en presencia de diferentes ácido de
Lewis. Se utilizó, también en este caso, una metodología por pasos empleando 1
equivalente de los ácidos de Lewis: CuCl2, ZnCl2, NiCl2, PdCl2, InCl3, Pd0 y BF3·Et2O
(Esquema 105, Tabla 34).
Esquema 105. Reacción de Povarov entre la imina fosforada 78a y estireno 34a.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
256
Tabla 34. Estudio de la reacción de Povarov entre la imina fosforada 78a y estireno 34a.
Entrada
Condiciones de reacción
A.L.
t (h)
T (ºC)
Conv.a (%)
1
InCl3
48
20
94
2 PdCl2 96 60 13
3 ZnCl2 72 60 4
4 CuCl2 96 60 15
5 Pd0 96 60 13
6 NiCl2 96 60 20
7 BF3·Et2O 4 20 >99
a Observada por RMN.
En todos los casos, la imina 78a condujo a la formación de la quinolina 83a
(Esquema 105), pero las condiciones óptimas de reacción se obtuvieron al utilizar
BF3·Et2O como ácido de Lewis y temperatura ambiente (Tabla 34, entrada 7). El
InCl3 también proporcionó una excelente conversión aunque en periodos de
reacción más largos (Tabla 34, entrada 1). Con el resto de los ácidos de Lewis
utilizados se observó una escasa conversión en periodos largos de reacción y
calentamiento a 60ºC.
Una vez estudiadas las condiciones óptimas de reacción se llevó a cabo la
reacción de Povarov de estireno 34a con otras iminas derivadas de aldehídos
aromáticos, fluorados y no fluorados, y heteroaromáticos 76-78, obtenidas
previamente, en cloroformo y en presencia de BF3·Et2O (Esquema 106). En la
tabla 24 se resumen los resultados obtenidos para todas las reacciones llevadas a
cabo con estireno. Se utilizó una metodología por pasos ya que en estudios
previos, se observó que la purificación de los compuestos obtenidos daba lugar a
resultados más satisfactorios que para una metodología multicomponente.
En todos los casos se obtuvieron los compuestos endo 81-83 procedentes
de la cicloadición [4+2] entre las iminas y el dienófilo 34a, con formación de los
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
257
cicloaductos endo 79 y posterior tautomerización a la forma enamínica aromática
(Esquema 106), excepto en el caso de la imina derivada de p-metoxibenzaldehído
76g, para la que no se obtuvo el derivado 81g sino que en el crudo de reacción se
observo la presencia del compuesto 85g procedente de la aromatización de la
tetrahidroquinolina correspondiente (Tabla 35, entrada 7). Así mismo en el caso de
la imina 77d (R = p-FC6H4) derivada de óxido de fosfina, se obtuvo una mezcla del
compuesto 82d y del procedente de su aromatización 86d (Tabla 35, entrada 14).
Esquema 106.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
258
Además, en el caso de las iminas fluoradas 76d,e derivadas de fosfonato de
etilo, al aislar las correspondientes tetrahidroquinolinas 81d,e mediante
cromatografía en columna, se observó la aromatización de las mismas y se
obtuvieron pequeños porcentajes de las quinolinas correspondientes 85d,e
(Esquema 106, Tabla 35, entradas 4 y 5).
Tabla 35. Resultados de la reacción de 76-78 con 34a, en cloroformo y en presencia de BF3·Et2O.
Entrada
Producto
R
Condiciones de reacción
Conv. (%)
a
Rdto. (%)
b
t (h)
T (ºC)
1
81a
Ph
2
20
>99
71
2 81b Me 1 60 >99 80
3 81c CO2Et 4 20c >99 63
4 81d/85d p-FC6H4 12 20 90 67/5d
5 81e/85e p-CF3C6H4 6.5 20 >99 70/14d
6 81f m-MeOC6H4 24 60 56 19
7 85g e
p-MeOC6H4 48 60 50 42
8 81j o-MeOC6H4 12 60 >99 46
9 81k 2-piridil 24 20f >99 52
10 81l 4-piridil 20 60f >99 53
11 82a Ph 2.5 20 >99 90
12 82b Me 48 20 40 15
13 82c CO2Et 7 60c >99 56
14 82d/86d p-FC6H4 42 60 >99 48/8g
15 82e p-CF3C6H4 1 20 >99 80
16 82k 2-piridil 6.5 20f >99 68
17 83a Ph 4 20 >99 55
a Observada por RMN.
b Tras purificación por cromatografía flash.
c 0.3 eq. de BF3.Et2O.
d Compuestos
81 y 85 respectivamente. e
No se observó el compuesto no aromatizado 81.
f 2 eq. de BF3·Et2O.
gCompuestos 82 y 86 respectivamente.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
259
La estructura de los compuestos obtenidos fue determinada mediante
espectroscopía de resonancia magnética nuclear, mono y bi-dimensional y
mediante espectrometría de masas.
Así, en el espectro de 1H RMN del compuesto 81a (Figura 110) se observa
un doble doblete a H = 4.75 ppm con constantes de acoplamiento de 3JHH = 11.5
Hz y 3JHH = 3.4 Hz que corresponde al protón de la posición 2 y un doble doblete a
H = 4.37 ppm con constantes de acoplamiento de 3JHH = 12.8 Hz y
3JHH = 4.7 Hz
correspondiente al protón 4-H. Además uno de los protones metilénicos de la
posición 3 aparece como un multiplete a H = 2.32 - 2.38 ppm, mientras que el otro
protón metilénico aparece a H = 2.16 ppm como un doble doble doblete con
constantes de acoplamiento de 3JHH = 12.8 Hz,
2JHH = 7.9 Hz y
3JHH = 3.4 Hz.
Figura 110. Espectro de 1H-RMN del compuesto 81a.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
260
En el experimento HMBC del compuesto 81a (Figura 111) se observan
señales de entrecruzamiento entre el NH y el carbono metilénico C-3, lo que
confirma la regioquímica del proceso, puesto que en el caso de obtener el otro
regioisómero, con el grupo Ph en posición 3, se observaría entrecruzamiento entre
el NH y el carbono unido al grupo Ph y no con el carbono metilénico.
Figura 111. Espectro de HMBC del compuesto 81a.
Por otro lado, analizamos la esteroselectividad del proceso con
experimentos 1D-NOESY. La saturación selectiva del protón 2-H presenta efecto
NOESY positivo sobre el protón 4-H (3.70%) y los protones metilénicos (0.76% y
3.06%). Además, la saturación selectiva del protón 4-H presenta a su vez efecto
NOESY positivo sobre el protón 2-H (3.44%) y los protones metilénicos (2.85% y
0.75%) indicando una configuración cis relativa entre los protones en posición 2 y
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
261
4 y sugiriendo que la reacción de cicloadición entre iminas fosforadas y estireno
transcurre a través de un estado de transición endo (Figura 112).
.
Figura 112. Configuración relativa para 81a asignada por 1D-NOESY.
La proximidad espacial del grupo fosfonato de etilo y el grupo amino
podría indicar la presencia de un enlace de hidrógeno intramolecular entre ambos
grupos. Este hecho fue confirmado realizando espectros de 1H RMN del
compuesto 81a en disolución a distintas concentraciones, los cuales mostraban
que el desplazamiento al que aparece la señal correspondiente al NH a 6.87 ppm
no variaba con la dilución de la muestra (0.5 M, 0.25 M, 0.12 M, 0.06 M en CDCl3)
(Figura 113).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
262
Figura 113. Espectros de 1H RMN del compuesto 81a a diferentes concentraciones.
Los resultados experimentales indican por tanto, que la formación de las
tetrahidroquinolinas 81-83 podría explicarse mediante una cicloadición [4+2] de las
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
263
iminas 76-78 y estireno 34a que transcurre, de forma regio y estereoselectiva, a
través de los cicloaductos endo correspondientes, con control de dos
estereocentros.
Por otra parte, debemos destacar que el empleo de las iminas fluoradas
76d,e derivadas de fosfonato de etilo y 77d derivada de fosfanóxido permite la
preparación de tetrahidroquinolinas fluoradas y fosforadas 81d,e y 82d,
respectivamente, mediante una metodología sencilla, con excelentes rendimientos
y en condiciones suaves de reacción.
A continuación, se estudió la reacción de las iminas fosforadas 76 derivadas
de fosfonato de etilo y 77 derivadas de fosfanóxido, previamente preparadas, con
otras olefinas como ciclopentadieno 34b e indeno 34c (Esquema 107) en
presencia de ácidos de Lewis.
Esquema 107.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
264
Al realizar la reacción de Povarov con las iminas derivadas de fosfonato de
etilo 76a (R = Ph) y 76k (R = 2-piridil) con ciclopentadieno 34b como dienófilo en
presencia de BF3·Et2O (Esquema 107, Tabla 36, entradas 1 y 2) fue necesario
calentar a reflujo de cloroformo para observar una total conversión de los
productos de partida a los correspondientes derivados tricíclicos endo 88.
Al utilizar indeno 34c como dienófilo, frente a las iminas derivadas de
fosfonato de etilo 76a,c-e y k y de fosfanóxido 77d,e, se observó una buena o total
conversión empleando BF3·Et2O (Tabla 36, entradas 3-7, 9 y 10). Además, en el
caso de la imina 76k (R = 2-piridil) el empleo de ácido trifluoracético redujo
considerablemente el tiempo de reacción y condujo a la formación del derivado
tetracíclico endo 88e con excelente rendimiento (Tabla 36, entrada 8).
Tabla 36. Resultados con 34b y 34c en cloroformo.
Entrada
Prod.
R
Condiciones de reacción
Conv. (%)
a
Rdto. (%)
b
A.L.
t (h)
T (ºC)
1
88a
Ph
BF3·Et2O
24
60
>99
82
2 88k 2-piridil BF3·Et2Oc 48 60 >99 60
3 89a Ph BF3·Et2O
12 20 75 40
4 89c CO2Et BF3·Et2Od 12 20 73 45
5 89d/91d p-FC6H4 BF3·Et2O 1 20 >99 42/18e
6 89e/91e p-CF3C6H4 BF3·Et2O 0.5 20 >99 61/5e
7 89k 2-piridil BF3·Et2Oc 3 20 >99 85
8 89k 2-piridil CF3CO2H
1.5 20 >99 95
9 90d p-FC6H4 BF3·Et2O 0.5 20 >99 85
10 90e p-CF3C6H4 BF3·Et2O 0.5 20 >99 90
a Observada por RMN.
b Tras purificación por cromatografía flash.
c 2 eq. de BF3·Et2O.
d 0.3 eq. de
BF3·Et2O. e
Compuestos 89 y 91 respectivamente.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
265
En el caso de las iminas fluoradas 76d,e derivadas de fosfonato de etilo, al
aislar los correspondientes derivados de tetrahidroquinolina 89d,e mediante
cromatografía en columna, se observó la aromatización de los mismos y se
obtuvieron pequeños porcentajes de los derivados de quinolina correspondientes
91d,e (Esquema 107, Tabla 36, entradas 5 y 6).
La formación de estos compuestos 88-90 podría explicarse, al igual que en
los casos anteriores, por cicloadición [4+2] de las iminas 76,77 con los dienófilos
34b,c para formar los cicloaductos endo 87 correspondientes, seguida de
tautomerización prototrópica en las condiciones de reacción.
Los derivados tricíclicos 88 y tetracíclicos 89 y 90 fueron caracterizados
mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear y espectrometría de
masas. Así, por ejemplo, en el espectro de 1H-RMN del compuesto 90d puede
observarse, al igual que en el caso de los derivados de naftiridina, un doblete a H
= 4.90 ppm con una constante de acoplamiento de 3JHH = 2.9 Hz correspondiente
al protón de la posición 11b, un doblete a H = 4.52 ppm con una constante de
acoplamiento de 3JHH = 7.3 Hz que corresponde al protón de la posición 6, un
multiplete a H = 3.02 - 3.07 correspondiente al hidrógeno de la posición 6a, un
doble doblete a H = 2.80 ppm con constantes de acoplamiento de 2JHH = 15.3 Hz y
3JHH = 11.4 Hz que corresponden a uno de los protones del grupo CH2 y otro doble
doblete a H = 2.13 ppm con constantes de acoplamiento de 2JHH = 15.3 Hz y
3JHH
= 7.2 Hz que corresponden al otro de los protones del grupo metilénico (Figura
114).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
266
Figura 114. Espectro de 1H-RMN del compuesto 90e.
Además, en el espectro de 13
C-RMN del compuesto 90e se observan como
señales más características las correspondientes a los carbonos de las posiciones
11b, 6a y 6 a C = 45.5, 47.2 y 55.6 ppm respectivamente, así como la
correspondiente a un grupo CH2 a C = 30.9 ppm (Figura 115).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
267
Figura 115. Espectro de 13
C-RMN del compuesto 90e.
En el espectro de 31
P-RMN se observó la señal correspondiente al fósforo
del grupo fosfanóxido a P = 36.34 ppm (Figura 116) y en el espectro de 19
F-RMN
(Figura 117) se aprecia para el grupo CF3 un singlete a F = - 62.74 ppm.
Figura 116. Espectro de 31
P-RMN del
compuesto 90e.
Figura 117. Espectro de 19
F-RMN del
compuesto 90e.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
268
La presencia de un enlace de hidrógeno entre el grupo amino y el grupo
óxido de fosfina fue confirmado realizando espectros de 1H RMN del compuesto
90e en disolución a distintas concentraciones (0.5 M, 0.25 M, 0.12 M, 0.06 M en
CDCl3), los cuales mostraban que la señal correspondiente al hidrógeno del NH a
H = 7.09 ppm no variaba con la dilución de la muestra.
Esta estrategia representa la primera síntesis de derivados bicíclicos,
tricíclicos y tetracíclicos de quinolinas fosforadas mediante reacción de Povarov de
aldiminas derivadas de fosfanóxido y fosfonato de etilo con alquenos.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
269
2.4.1.2. Estudio de la reacción de Povarov de iminas con
sustituyentes fosforados con olefinas tensionadas.
Como hemos visto anteriormente, las olefinas tensionadas tienen una
reactividad muy diferente a la de los otros alquenos, ya que el doble enlace es
mucho más reactivo, debido a la tensión del anillo. Por ello, se procedió a estudiar
la reacción entre las iminas fosforadas derivadas de fosfonato y olefinas que
presentan cierta tensión geométrica en el doble enlace, como ocurre con el
biciclopentadieno 34f y el norbornadieno 34g.
Comenzamos con el estudio del comportamiento de las iminas derivadas de
fosfonato de etilo en la reacción de Povarov con biciclopentadieno 34f (como
mezcla de isómeros endo y exo), en cloroformo y en presencia de BF3·Et2O o
ácido difenil fosfónico (Esquema 108).
El tratamiento a reflujo en presencia de BF3·Et2O de la imina derivada del
benzaldehído 76a con 34f generó una mezcla de compuestos cíclicos 94a y 95a
procedentes la cicloadición [4+2] y [2+2] respectivamente (Esquema 108, Tabla
45, entrada 1, Figura 108). La presencia del compuesto 95a en una pequeña
proporción se detectó por 1H RMN del crudo de reacción, si embargo el compuesto
no pudo ser aislado.
Cuando se utilizó la imina 76c derivada del glioxalato de etilo, no se observó
conversión alguna a pesar de utilizar diferentes ácidos de Lewis y diferentes
condiciones de reacción, recuperándose los productos de partida.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
270
Esquema 108. Reacción de las iminas 76a,c,k con olefinas tensionadas 34f,g.
En el caso del tratamiento a reflujo de la imina 76k derivada del 2-
piridilcarboxaldehído se obtuvo únicamente el compuesto 94k, procedente de la
cicloadición exo [4+2] (Esquema 108, Tabla 37, entrada 2, Figura 118).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
271
Figura 118. Compuestos obtenidos en la reacción de 76a,k con 34f.
La estructura de estos cicloaductos 94 fue confirmada, asimismo, por
espectroscopía de RMN y espectrometría de masas, para ello, en todos los casos,
fue necesario llevar a cabo previamente experimentos TOCSY (Espectroscopía de
Correlación Total-Total Correlation Spectroscopy) con el fin de identificar las
señales correspondientes a cada uno de los isómeros y posteriormente determinar
que tipo de cicloaducto se había obtenido. Una vez conocidas las señales
correspondientes a cada isómero, realizamos experimentos NOESY y de
correlación protón-carbono, a 1 y 2,3 enlaces, y de este modo confirmar que,
análogamente a lo ocurrido con las aldiminas derivadas de piridina en el apartado
anterior, se forman los aductos [4+2] exo.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
272
Tabla 37. Reacción de las iminas 76 con biciclopentadieno 34f y norbornadieno 34g.
Entrada
Producto
R
Condiciones de reacción
Conv. (%)
a
Rdto. (%)
b
t (h)
T (ºC)
1
94a/95a
Ph
24
60
80
37/-c
2 94k 2-piridil 72 60 >99 62
3 96a/98a Ph 72 60 38 -c/25
4 96c/97c/98c CO2Etd 24 60 >99 -
c/-
c/40
5 96k/97k/98k 2-piridil 24 20 53 -c/22/11
a Observado por RMN y espectrometría de masas.
b De los compuestos aislados por cromatografía en
columna. c
Observado en el crudo de reacción, pero no aislado. d
Reacción usando como ácido de Lewis (PhO)2P(O)H.
La formación de estos compuestos 94 y 95 podría explicarse, de forma
análoga a lo comentado en el apartado anterior para las aldiminas derivadas de 3-
aminopiridina, tanto por un proceso concertado como por un mecanismo por pasos
a través de un intermedio iónico, pero teniendo en cuenta la estereoquímica de los
compuestos aislados, el mecanismo con estereoselectividad exclusiva exo -facial
podría explicar, no solo la formación del intermedio de la [4+2] 92 para dar los
cicloaductos 94, sino también la formación del cicloaducto [2+2] 95.
Finalmente, estudiamos la reactividad de las iminas fosforadas derivadas de
benzaldehido 76a, glioxalato de etilo 76c y 2-piridilcarboxaldehído 76k con una
olefina más compleja, el norbornadieno 34g en presencia de 1 equivalente de
ácido de Lewis (excepto en el caso de la imina derivada de 2-piridilcarboxaldehído
que fue necesario el uso de 2 equivalentes). Como hemos visto anteriormente, el
norbornadieno es un reactivo muy interesante debido a su geometría y su alta y
variada reactividad, ya que participa en procesos de cicloadición [4+2], [2+2] o
puede actuar como HOMO dieno.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
273
En el caso de las iminas 76a,d la reacción, en presencia de BF3·Et2O,
proporcionó mezcla de los compuestos 96, 97 y 98, aunque en el caso de los
derivados de 2-piridilcarboxaldehído solo fue posible el aislamiento y
caracterización de los cicloaductos 97k y 98k (Esquema 108, Tabla 37, entradas 3
y 5, Figura 119). En el caso de la imina 76a, derivada de benzaldehído,
únicamente se aisló el cicloaducto HOMO 98a, aunque se observó, en el crudo de
reacción, la presencia de un pequeño porcentaje del derivado 96a, que no pudo
ser aislado.
Figura 119. Compuestos 96, 97 y 98 obtenidos en la reacción de las iminas 76a,c,k con
norbornadieno 34g.
Para la reacción de la imina 76c derivada del glioxalato de etilo el uso de
BF3·Et2O a diferentes temperaturas y tiempos de reacción no dio lugar a la
conversión de los productos de partida, por este motivo se utilizó como ácido de
Lewis ácido difenilfosfónico y en este caso se observó por 1H-RMN la formación de
mezcla de los compuestos 96c, 97c y 98c, aunque únicamente fue posible aislar
el HOMO cicloaducto 98c (Esquema 108, Tabla 37, entrada 4, Figura 119).
La formación de los compuestos 96 y 97 podría explicarse, de forma
análoga a lo comentado en el apartado anterior para la reacción de norbornadieno
y las aldiminas derivadas de 3-aminopiridina, por una aproximación exo-
estereoselectiva [4+2] o [2+2] respectivamente entre las iminas 76 y el
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
274
norbornadieno 34g (Esquema 108). Por otro lado, la formación del compuesto
HOMO 98 podría explicarse por una reacción de cicloadicion [2+2+2] a través de
una aproximación selectiva homodienófila endo-facial del norbornadieno a la imina
con formación del aducto exo.
Las estructuras de los compuestos 96, 97 y 98 fueron confirmadas en base
a experimentos de resonancia magnética nuclear. A modo de ejemplo, en la figura
120 está recogido el espectro de 13
C-RMN del compuesto 97k en el que se
pueden observar las señales correspondientes a 4 CH del anillo de piridina a H =
120.8, 122.2, 134.8 y 140.5 ppm y otros 4 CH aromáticos que aparecen como un
singlete a H = 137.0 ppm y 3 dobletes a H =117.8 ppm, con una constante de
acoplamiento de 3JCP = 15.0 Hz, a H = 129.9 ppm, con una constante de
acoplamiento de 3JCP = 12.1 Hz y a H =131.0 ppm, con una constante de
acoplamiento de 2JCP = 7.1 Hz, que corresponden al anillo de la anilina fosforada.
Estos resultados indican que ninguno de los dos sustituyentes aromáticos de la
imina participa en la formación del cicloaducto 97k. Además, a H = 41.1, 43.4,
46.1, 55.8 y 60.8 ppm se observan las señales de 5 CH no aromáticos
correspondientes a los carbonos de las posiciones 6, 7, 3, 8 y 2 respectivamente,
así como un CH2 a H = 44.5 ppm correspondiente al grupo metileno del puente
(Figura 120).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
275
Figura 120. Espectro de 13
C-RMN del compuesto 97k.
En conclusión, en este apartado hemos visto que las cicloadiciones [4+2] vía
estados de transición endo, de iminas fosforadas 76-78 con olefinas sencillas
34a,c permiten la preparación de derivados de tetrahidroquinolina 81-83, 88-90, al
igual que en el caso de las aldiminas derivadas de 3-aminopiridina, con control
regio- y estereoselectivo de dos o tres estereocentros. Sin embargo la reacción
con olefinas tensionadas como el biciclopentadieno 34f o nobornadieno 34g
conduce a cicloaductos exo [4+2] y [2+2] a través de una adición estereoselectiva
exo -facial. Además, cuando la reacción tiene lugar con norbornadieno 34g se
forma, junto con los cicloaductos exo [4+2] 94 y 96 y [2+2] 95 y 97, el cicloaducto
HOMO 98 por aproximación endo-facial de la olefina a la imina, al igual que
sucedía con aldiminas con grupos electroatractores como las derivadas de
glioxalato de etilo y p-nitro y o,p-dinitroanilinas (Figura 121).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
276
Figura 121. Resultados de las cicloadiciones llevadas a cabo en este apartado.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
277
2.4.2.3. Oxidación de los derivados de 1,2,3,4-tetrahidroquinolinas
fosforadas.
En este apartado se va a desarrollar una metodología para la preparación de
compuestos planos II, derivados de la aromatización de las tetrahidroquinolinas IV
previamente preparadas, por su posible actividad como inhibidores de la
Topoisomerasa I (Esquema 109).
Esquema 109. Aromatización de los derivados de tetrahidroquinolina.
En este caso para nuestro propósito, elegimos los derivados de estireno 81
y 82 y los derivados de indeno 89 y 90 cuya aromatización del anillo de
tetrahidroquinolina daría lugar a los compuestos bicíclicos de tipo A o tetracíclicos
de tipo B, respectivamente (Esquema 110). De hecho, como ya se ha indicado, en
el aislamiento de los compuestos 81i,j y 82i ya se había observado cierto grado de
aromatización a las correspondientes quinolinas 85i,j y 86i de tipo A, así como de
89i,j a los derivados tetracíclicos de tipo B, 91i,j (Esquema 110).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
278
Esquema 110. Posible oxidación del anillo de tetrahidroquinolina.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
279
Vistos los resultados obtenidos en la deshidrogenación de las naftiridinas
previamente preparadas, se procedió a estudiar la oxidación de las
tetrahidroquinolinas con grupo fosfonato, derivadas de estireno 81 y derivadas de
indeno 89 con el fin de obtener los derivados bicíclicos 85 y tetracíclicos 91
correspondientes. Para ello se llevó a cabo la oxidación de las tetrahidroquinolinas
89a,d,j con p-benzoquinona o DDQ en CH2Cl2, tolueno, o-diclorobenceno, tanto a
temperatura ambiente como a reflujo y con triacetato de manganeso en ácido
acético a reflujo (Esquema 111), sin embargo en ningún caso de produjo la
conversión de los reactivos en los productos deshidrogenados. Las reacciones en
microondas, tampoco dieron lugar a los productos polinucleares.
Esquema 111.
Ya que los resultados obtenidos con estos reactivos no fueron los deseados
se estudió la reacción con otro oxidante ampliamente utilizado como el azufre en
polvo.191,329
El azufre en polvo a altas temperaturas ya ha sido utilizado con
anterioridad para oxidar derivados de tetrahidroindenoquinolinas a las
correspondientes indenoquinolinas228d
(Esquema 112).
329
F. Fadel, S. L. Titouani, M. Soufiaoui, H. Ajamay, A. Mazzah Tetrahedron Lett. 2004, 45, 5905-5908.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
280
Esquema 112.
Por ello, se procedió al estudio de la oxidación de las tetrahidroquinolinas
81d,e derivadas de estireno y 89e derivada de indeno, en presencia de 3
equivalentes de azufre en polvo y en ausencia de disolvente (Esquema 113). En
este caso se obtuvieron con buenos rendimientos los correspondientes
compuestos polinucleares (Tabla 38).
Esquema 113. Oxidación de los compuestos 81 y 89.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
281
Tabla 38. Estudio de la oxidación de los compuestos 81 y 89 con 3 equivalentes de azufre.
Entrada
Producto
R
Condiciones de reacción
Rdto.
(%)
t (min.)
T (ºC)
1
85d
p-FC6H4
20
150
42a
2 85e p-CF3C6H4 10 220 99
3 91e p-CF3C6H4 10 220 99
a Aislado por cromatografía en columna.
A continuación, igual que en el caso de los derivados de quinolinas con
sustituyente fosfonato, se procedió a estudiar la deshidrogenación de las
tetrahidroquinolinas con óxido de fosfina como sustituyente derivadas de estireno
82 e indeno 90, con el fin de obtener productos planos con sustituyentes
fosforados y fluorados por su posible aplicación tanto en química sintética como
evaluar su actividad biológica.
Se abordó la oxidación de las quinolinas derivadas del óxido de fosfina
derivadas de estireno 82 y las derivadas de indeno 90 utilizando 3 equivalentes p-
benzoquinona en dioxano a reflujo (Esquema 114).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
282
Esquema 114. Oxidación de los compuestos 82 y 90.
Como puede observarse en la tabla 39, al llevar a cabo la oxidación de los
productos 82 y 90 con BQ, tras 24 horas a reflujo de dioxano no se observó una
conversión cuantitativa en ningún caso.
Tabla 39. Estudio de la oxidación de los compuestos 82 y 90 con 3 equivalentes de BQ en
dioxano a reflujo (102ºC).
Entrada
Producto
R
Condiciones de reacción
a
Conv.b
(%)
t (h)
1
86a
Ph
24
43
2 86d p-FC6H4 24 53
3 86e p-CF3C6H4 24 56
4 103d p-FC6H4 24 26
5 103e p-CF3C6H4 24 76
a Reacciones efectuadas a escala de 0.5 mmol.
b Observada por RMN.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
283
Por ello y con el fin de mejorar las condiciones de reacción para la oxidación
de las quinolinas derivadas del óxido de fosfina derivadas de estireno 82 y las
derivadas de indeno 90 se procedió a llevar a cabo la reacción en presencia de
azufre en polvo y en ausencia de disolvente (Esquema 115).
Esquema 115.
En la tabla 40 se resumen los resultados obtenidos. Se puede observar que
la oxidación de los compuestos 82a,d,e,k y 90d, condujo a los derivados
aromatizados 86 y polinucleares 103 correspondientes, con excelentes
rendimientos.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
284
Tabla 40. Resultados de la oxidación de las tetrahidroquinolinas 82 y 90 utilizando 3
equivalentes de azufre en polvo en ausencia de disolvente.
Entrada
Prod.
R
Condiciones de reacción
Conv.a(%)
Rdto.(%)
t (min.)
T (ºC)
1
86a
Ph
10
220
>99
99
2 86d p-FC6H4 20 220 >99 99
3 86e p-CF3C6H4 10 250 >99 99
4 86k 2-py 20 135 >99 99
5 103d p-FC6H4 10 240 >99 99
6 103e p-CF3C6H4 10 220 >99 99
a Observada por RMN.
La caracterización de las estructuras de estos compuestos se llevó a cabo
mediante espectrometría de masas y espectroscopía de resonancia magnética
nuclear. Así, en el espectro de 13
C-RMN del compuesto 103e puede observarse la
desaparición de las señales correspondientes a 3 CH con respecto al 13
C-RMN del
compuesto 90e de partida, y la aparición de 3 nuevos carbonos cuaternarios a C =
134.1, 146.4 y 153.0 ppm (Figura 122).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
285
Figura 122. Espectros de 13
C-RMN de los compuestos 90e y 103e.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
286
En resumen, en este apartado se ha desarrollado una metodología para
aromatizar y oxidar las tetrahidroquinolinas fosforadas obtenidas anteriormente y
poder de esta forma acceder a compuestos heterocíclicos 85, 86, 91 y 103, que
podrían comportarse como inhibidores de Topoisomerasa I (Figura 123).
Figura 123. Oxidación de tetrahidroquinolinas.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
287
2.4.2. Determinación de la actividad biológica de los derivados de
quinolinas fosforadas como inhibidores de Topoisomerasa I.
Una vez preparados los derivados de quinolinas fosforadas con
sustituyentes fluorados y vistos los buenos valores de gscore y gemodel obtenidos
en el estudio de docking, nos propusimos estudiar la actividad como inhibidores de
la Topoisomerasa I de las quinolinas 85 derivadas de fosfonato de dietilo y 86
derivadas de fosfanóxido y de las indenoquinolinas 91 derivadas de fosfonato y
103 derivadas de fosfanóxido (Figura 124).
Para ello se procedió a realizar pruebas biológicas que permitieran conocer
si estas moléculas protegían el ADN de la acción de la enzima, si inhibían el
crecimiento celular y cuál era la concentración del inhibidor (de cada uno de los
productos a estudiar) necesaria para reducir in vitro el crecimiento celular en un
50% (IC50).
Figura 124.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
288
2.4.3.1. Actividad inhibitoria de derivados de quinolinas fosforadas.
Para estudiar el efecto de los derivados de quinolinas fosforadas sobre la
actividad de la Topoisomerasa I, se comparó la actividad, al igual que en el caso
de los derivados de naftiridina, con un inhibidor conocido del complejo ADN-
Topoisomerasa I, la Camptotecina. Para realizar este estudio, se procedió a tratar
el plásmido con la Topoisomerasa I en presencia del compuesto de referencia
(Camptotecina) o de los compuestos previamente preparados a diferentes
concentraciones. Los resultados se analizaron por electroforesis en gel de
agarosa.
En la figura 125 se recoge una fotografía del gel de electroforesis con los
resultados obtenidos para la Camptotecina. En la calle 1 se observa una ´´unica
banda correspondiente a la forma superenrrollada del ADN. La aparición de 2
bandas en la calle 2 indica la degradación del ADN debido a la acción de la
Topoisomerasa I. En las calles 3, 4 y 5 se observa el efecto inhibidor de la
Camptotecina. Con Camptotecina 100 M, se mantiene la forma superenrrollada
del ADN (forma activa), lo que indica que este compuesto ha sido capaz de inhibir
la enzima. El efecto protector es mucho menor a una concentración de 25 M.
1 2 3 4 5
Figura 125. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I
+ Camptotecina 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina 50M, calle 5:
ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina 25M.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
289
Tabla 41. Porcentaje de inhibición de la Topoisomerasa I por la Camptotecina.
% DE INHIBICIÓN
100 M
50 M
25 M
Camptotecina
80 76 33
A continuación, se estudio la posible actividad biológica de los derivados de
quinolinas fosforadas 85, 86, 91 y 103 (Figura 124) frente a la Topoisomerasa I. Al
igual que en el caso de los derivados de naftiridina, se probaron los compuestos a
concentraciones 100 M, 50 M y 25 M.
En la tabla 42 se resumen los porcentajes de inhibición obtenidos para los
derivados de quinolinas comparados con los valores de inhibición de la
Camptotecina.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
290
Tabla 42. Porcentajes de inhibición de la enzima con distintas concentraciones de
compuesto.
Entrada
Compuesto
R
% DE INHIBICIÓN
100 M 50 M 25 M
1
Camptotecina
80
76
33
2 85d p-FC6H4 18 8 -
3 85e p-CF3C6H4 56 53 57
4 86a Ph 75 13 0
5 86d p-FC6H4 54 49 41
6 86e p-CF3C6H4 66 66 67
7 91d p-FC6H4 54 61 21
8 91e p-CF3C6H4 52 43 48
9 103d p-FC6H4 65 67 65
10 103e p-CF3C6H4 56 47 47
Los compuestos 86a, 86e y 103d (Tabla 42, entradas 4, 6 y 9) presentan
actividad similar al compuesto de referencia a una concentración de 100 M. En
las figuras a continuación (Figuras 126-128) se muestran las imágenes de los
geles de electroforesis respectivamente.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
291
1 2 3 4 5
Figura 126. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I
+ compuesto 86a 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86a 50M, calle 5:
ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86a 25M.
1 2 3 4 5
Figura 127. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I
+ compuesto 86e 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86e 50M, calle 5:
ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86e 25M.
1 2 3 4 5
Figura 128. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I
+ compuesto 103d 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 103d 50M, calle
5: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 103d 25M.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
292
En el caso de los derivados fluorados 85e, 86d, 86e, 91e, 103d y 103e
(Tabla 42, entradas 3, 5, 6, 8, 9 y 10) presentan un porcentaje de inhibición de la
Topoisomerasa I que se mantiene hasta en la menor concentración (25M),
mejorando los resultados obtenidos con la Camptotecina (Figura 129).
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Figura 129. Geles obtenidos con los nuevos compuestos y con Camptotecina a una
cocnentración de 25 M. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 85e, calle 5: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86d, calle 6: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86e, calle 7: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 91e, calle 8: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 103d, calle 9: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 103e.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
293
2.4.3.2. Ensayos de citotoxicidad.
La actividad citotóxica de los compuestos sintetizados se ha evaluado in
vitro a través de un microensayo colorimétrico de citotoxicidad basado en la
reducción de una sal de tetrazolio: bromuro de 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-
difeniltetrazolio (MTT).
La capacidad de las células para reducir al MTT constituye un indicador de
la integridad de las mitocondrias y su actividad funcional es interpretada como una
medida de la viabilidad celular. La determinación de la capacidad de las células de
reducir al MTT a formazan después de su exposición a un compuesto permite
obtener información acerca de la toxicidad del compuesto que se evalúa.284
En este caso el ensayo de MTT de los derivados de quinolinas previamente
preparados se llevo a cabo en células de adenocarcinoma de colon humano
(COLO 205). Los resultados se expresaron como la concentración de compuesto
que disminuye la viabilidad celular al 50% con respecto a las células sin tratar
(IC50). En la tabla a continuación se resumen los datos de IC50 obtenidos.
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
294
Tabla 43. Valores de IC50 de los derivados de quinolinas fosforadas.
Entrada
Compuesto
R
IC50 (M)
1
Camptotecina
1
2 85e p-CF3C6H4 9
3 86d p-FC6H4 76
4 86e p-CF3C6H4 72
5 91d p-FC6H4 10
6 91e p-CF3C6H4 56
7 103d p-FC6H4 22
8 103e p-CF3C6H4 4
Como puede observarse todos los derivados de quinolinas fosforadas con
sustituyentes fluorados estudiados presentaron citotoxicidad y valores de IC50
inferiores a 80 M. Además, entre los derivados de fosfanoxido (compuestos 86 y
103, Tabla 43, entradas 3, 4, 7 y 8), los mejores resultados se obtuvieron con la
indenoquinolina trifluorometilada 103e. En el caso de las quinolinas derivadas de
estireno con un sustituyente trifluorometilada, presentaron valores más bajos de
IC50 que las derivadas de fosfonato que las de derivadas de fosfanoxido (Tabla 43,
entradas 2 y 4).
A continuación, se resumen los valores de inhibición de la Topoisomerasa
I y los valores de IC50 de los compuestos estudiados en las células de
adenocarcinoma de colon (COLO 205) (Tabla 44).
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
295
Tabla 44. Porcentajes de inhibición y valores de IC50 de los derivados de quinolina fosforados.
Entrada
Compuesto
% DE INHIBICIÓN IC50 (M)
100 M 50 M 25 M COLO 205
1
Camptotecina
80
76
33
1
2
85d
18
8
-
-
3
85e
56
53
57
9
4
86a
75
13
0
-
5
86d
54
49
41
76
6
86e
66
66
67
72
7
91d
54
61
21
10
8
91e
52
43
48
56
9
103d
65
67
65
22
10
103e
56
47
47
4
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Quinolinas fosforadas
296
En conclusión, en este apartado, se ha llevado a cabo el estudio de docking
molecular de derivados de quinolinas fosforadas con sustituyentes fluorados para
conocer el posible modo de unión de las quinolinas fosforadas al complejo
Topoisomerasa I/ ADN. Este estudio parece indicar una elevada actividad
biológica para los derivados de quinolina fluorados y fosforados.
A continuación se prepararon los derivados de quinolinas fosforadas
mediante reacción de Povarov de iminas, derivadas de anilinas fosforadas y
aldehídos con olefinas. La oxidación de estos derivados ha dado lugar a
compuestos heterocíclicos que podrían tener actividad como inhibidores de la
Topoisomerasa I.
Los ensayos de inhibición y citotoxicidad indican que algunos de los
compuestos preparados presentan mejor porcentaje de inhibición que la
Camptotecina a una concentración de 25 M. aunque la concentración necesaria
para reducir in vitro el crecimiento celular en un 50% solo es próxima a la de la
Camptotecina en tres de los casos estudiados.
Conclusiones. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
299
Conclusiones.
En conclusión, se han preparado 1-amino-2-azadienos fluorados derivados
de fosfonato por adición de amidinas a un compuesto acetilénico fluorado y
fosforado y se ha estudiado su reactividad frente a diferentes reactivos. El
comportamiento enamínico de los 2-azadienos frente a 4-fenil-1,2,4-triazolin-3,5-
diona dió lugar a 2-azadienos sustituidos.
Por otra parte, se han preparado 1-azadienos con sustituyentes fluorados
derivados de fosfonato de etilo, mediante reacción de Wittig de iluros de fósforo
con glioxalato de etilo. Su reducción ha permitido la preparación de -amino
fosfonatos fluorados, cuya ciclación ha dado lugar a una -lactama fluorada y
fosforada.
Se han preparado aldiminas derivadas de 3-aminopiridina. Las
cicloadiciones [4+2] vía estados de transición endo, de aldiminas con olefinas
sencillas permiten la preparación de derivados de tetrahidronaftiridinas con control
regio- y estereoselectivo de dos o tres estereocentros. La reacción con olefinas
tensionadas conduce a cicloaductos exo [4+2] y [2+2] a través de una adición
estereoselectiva exo -facial. Además, cuando la reacción tiene lugar con una
norbornadieno se forma, junto con los cicloaductos exo [4+2] y [2+2], el
cicloaducto HOMO por aproximación endo-facial de la olefina a la imina.
La reacción de aldiminas con grupos electroatractores como las derivadas
de glioxalato de etilo y p-nitro y o,p-dinitroanilinas, con norbornadieno conducen al
cicloaducto exo [4+2], al cicloaducto HOMO y a una -amino--lactona cuya
formación podría explicarse por una aproximación exo -facial de la olefina a la
aldimina a través de un mecanismo iónico.
Conclusiones. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
300
Se ha desarrollado una metodología para aromatizar y oxidar las tetrahidro-
1,5-naftiridinas obtenidas anteriormente y poder de esta forma acceder a
compuestos heterocíclicos y con grupos carbonilo o hidroxilo, que podrían
comportarse como inhibidores de Topoisomerasa I.
Se han realizado pruebas biológicas que han permitido conocer el
porcentaje de inhibición de la Topoisomerasa I de estas moléculas y cuál es la
concentración necesaria para reducir in vitro el crecimiento celular en un 50%.
Por último, el estudio de docking molecular ha indicado su posible
disposición en el complejo Topoisomerasa I / ADN para inhibir la acción de la
enzima.
Se ha llevado a cabo el estudio de docking molecular de derivados de
quinolinas fosforadas con sustituyentes fluorados para conocer el posible modo de
unión de las quinolinas fosforadas al complejo Topoisomerasa I/ ADN. Este
estudio parece indicar que podrían presentar una elevada actividad biológica para
los derivados de quinolina fluorados y fosforados.
Se han preparado aldiminas derivadas de anilina con grupos fosfonato de
etilo y fosfanoxido en posición 2 y aldehídos aromaticos. Las cicloadiciones [4+2]
vía estados de transición endo, de iminas fosforadas con olefinas sencillas
permiten la preparación de derivados de tetrahidroquinolina al igual que en el caso
de las aldiminas derivadas de 3-aminopiridina, con control regio- y
estereoselectivo de dos o tres estereocentros. Sin embargo la reacción con
olefinas tensionadas como el biciclopentadieno o nobornadieno conduce a
cicloaductos exo [4+2] y [2+2] a través de una adición estereoselectiva exo -
facial. Además, cuando la reacción tiene lugar con norbornadieno se forma, junto
con los cicloaductos exo [4+2] y [2+2], el cicloaducto HOMO por aproximación
endo-facial de la olefina a la imina, al igual que sucedía con aldiminas con grupos
electroatractores como las derivadas de glioxalato de etilo y p-nitro y o,p-
dinitroanilinas.
Además, se ha desarrollado una metodología para aromatizar y oxidar las
tetrahidroquinolinas fosforadas obtenidas anteriormente y poder de esta forma
acceder a compuestos heterocíclicos, que podrían comportarse como inhibidores
de Topoisomerasa I.
Conclusiones. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
301
Los ensayos de inhibición y citotoxicidad indican que algunos de los
compuestos fosforados y fluorados preparados presentan mejor porcentaje de
inhibición que la Camptotecina a una concentración de 25 M. aunque la
concentración necesaria para reducir in vitro el crecimiento celular en un 50% solo
es próxima a la de la Camptotecina en tres de los casos estudiados.
Índice de tablas. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
487
Índice de tablas.
Tabla 1. Fosfazenos 24 obtenidos.
Tabla 2. Iluros de fósforo 22 obtenidos.
Tabla 3. Obtención de las aldiminas 33 por reacción de 3-aminopiridina 31 y
aldehídos 32.
Tabla 4. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y estireno 34a.
Tabla 5. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y ciclopentadieno 34b.
Tabla 6. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y ciclopentadieno 34b.
Tabla 7. Reacción entre las aldiminas 33a-b con estireno 34a y ciclopentadieno
34b, en presencia de BF3·Et2O.
Tabla 8. Estudio de la reacción entre las aldiminas 33 e indeno 34c.
Tabla 9. Energías de activación (Ea) y energías de reacción (Erxn) asociadas a
la formación de cicloaductos 46, 47 y 49d.
Tabla 10. Energías de activación (Ea) y energías de reacción (Erxn) asociadas a
la formación de los cicloaductos endo 35, 37, 40, 46 y 49.
Tabla 11. Estudio de las condiciones de reacción entre 33c y 34b en presencia de
BF3·Et2O.
Tabla 12. Estudio de las condiciones de reacción entre la aldimina 33c con
estireno 34a e indeno 34c.
Tabla 13. Reacción entre las aldiminas 33a-c y dienófilos 34.
Tabla 14. Reacción entre las aldiminas 33a-c y 34g.
Índice de tablas. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
488
Tabla 15. Obtención de las aldiminas 65 por reacción de anilinas 66 y glioxalato
de etilo 32c.
Tabla 16. Reacción de las aldiminas 65 con norbornadieno 34g.
Tabla 17. Estudio de la dehidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina
36 con BQ en dioxano a reflujo (102ºC).
Tabla 18. Estudio de la deshidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina
41 con BQ en dioxano a reflujo (102ºC).
Tabla 19. Estudio de la reacción de deshidrogenación de las tetrahidroquinolinas
41 con triacetato de manganeso.
Tabla 20. Estudio de la reacción de oxidación de los compuestos 42 con 3 eq. de
Mn(AcO)3, en ácido acético.
Tabla 21. Estudio de la reacción de formación de los compuestos hidroxilados
102.
Tabla 22. Porcentaje de inhibición de la Topoisomerasa I por la Camptotecina.
Tabla 23. Porcentajes de inhibición de la enzima.
Tabla 24. Valores de IC50 de los derivados de naftiridina.
Tabla 25. Porcentajes de inhibición y valores de IC50 de los derivados de
naftiridina.
Tabla 26. Valores de gscore/gemodel para los derivados de naftiridina.
Tabla 27. Valores de gscore/gemodel para derivados de quinolina.
Tabla 28. Preparación de las iminas 76-78.
Tabla 29. Estudio de la reacción entre la imina 76a (R = Ph) y estireno 34a en
presencia de diferentes catalizadores.
Tabla 30. Estudio de la reacción entre la imina 76b (R = Me) y estireno 34a en
presencia de diferentes catalizadores.
Tabla 31. Estudio de la reacción entre la imina 76c (R = CO2Et) y estireno 34a en
presencia de diferentes catalizadores.
Tabla 32. Estudio de la reacción entre la imina 76k (R = 2-piridil) y estireno 34a en
presencia de diferentes catalizadores.
Índice de tablas. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
489
Tabla 33. Estudio de la reacción entre las iminas derivadas de óxido de fosfina
77a-c,k y estireno 34a.
Tabla 34. Estudio de la reacción de Povarov entre la imina fosforada 78a y
estireno 34a.
Tabla 35. Resultados de la reacción de 76-78 con 34a, en cloroformo y en
presencia de BF3·Et2O.
Tabla 36. Resultados con 34b y 34c en cloroformo.
Tabla 37. Reacción de las iminas 76 con biciclopentadieno 34f y norbornadieno
34g.
Tabla 38. Estudio de la oxidación de los compuestos 81 y 89 con 3 equivalentes
de azufre.
Tabla 39. Estudio de la oxidación de los compuestos 82 y 90 con 3 equivalentes
de BQ en dioxano a reflujo (102ºC).
Tabla 40. Resultados de la oxidación de las tetrahidroquinolinas 82 y 90 utilizando
3 equivalentes de azufre en polvo en ausencia de disolvente.
Tabla 41. Porcentaje de inhibición de la Topoisomerasa I de la Camptotecina.
Tabla 42. Porcentajes de inhibición de la enzima con distintas concentraciones de
compuesto.
Tabla 43. Valores de IC50 de los derivados de quinolinas fosforadas.
Tabla 44. Porcentajes de inhibición y valores de IC50 de los derivados de quinolina
fosforados.
Índice de compuestos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
493
Índice de compuestos.
En el siguiente índice de compuestos se encuentran representados los
productos que aparecen descritos en esta Memoria.
Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato.
Índice de compuestos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
494
Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I.
Índice de compuestos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
495
Índice de compuestos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
496
Índice de compuestos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
497
Índice de compuestos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________
498
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