Estudos para a síntese em suporte sólido de uma biblioteca de compostos

UN I V E R S I D A D E D E LI S B O A FA C U L D A D E D E CI Ê N C I A S

DE P A R T A M E N T O D E QU Í M I C A E BI O Q U Í M I C A

E

STUDOS PARA A

S

ÍNTESE EM

S

UPORTE

S

ÓLIDO DE UMA

B

IBLIOTECA DE

C

OMPOSTOS

EV A CO R R E I A LO U R E N Ç O ME S T R A D O E M QU Í M I C A VE R D E

iii UN I V E R S I D A D E D E LI S B O A

FA C U L D A D E D E CI Ê N C I A S

DE P A R T A M E N T O D E QU Í M I C A E BI O Q U Í M I C A

E

STUDOS PARA A

S

ÍNTESE EM

S

UPORTE

S

ÓLIDO DE UMA

B

IBLIOTECA DE

C

OMPOSTOS

v Ao meu pai, à minha mãe, ao avô João e à Avô Minda por sempre me inspirarem.

vii

A

Aos meus orientadores Professor Maycock e Professora Rita Ventura a oportunidade que me deram e a confiança depositada em mim, bem como o incentivo e a motivação ao longo deste ano.

Às minhas colegas de laboratório pelo companheirismo e boa disposição essêncial no dia-a-dia.

À família que eu escolhi, os meus amigos de sempre. Ao Aurélien.

ix Palavras chave: química verde, suporte sólido, carbohidratos, glicosilações, hipertersolutos.

xi

R E SU M O

Os microorganismos hipertermófilos isolados de fontes marinhas acumulam solutos compatíveis como modo de contrabalançar as flutuações do meio em que habitam. Estas moléculas orgânicas são capazes de proteger os componentes celulares, nomeadamente as proteínas, contra os efeitos nocivos da temperatura e da salinidade, e são designados de hipersolutos. Estes hipersolutos são compostos geralmente de carga negativa e derivados de hexoses ou de poliolfosfodiésteres.

Pretende-se criar uma biblioteca de compostos análogos aos produzidos na natureza pelos hipertermófilos, de forma a estudar o comportamento das proteínas na presença destes solutos e determinar a influência que pequenas modificações na sua estrutura possam condicionar.

A construção desta biblioteca será realizada em suporte sólido, dado que esta é uma área emergente e uma tecnologia “verde” que permite simplificar a laboriosa manipulação destes compostos.

Neste trabalho, realizou-se a síntese de compostos que têm como base a glucose e a galactose e que são análogos dos existentes na natureza. A sua síntese foi planeada de modo a obter-se elevada selectividade anomérica nas reacções de glicosilação.

Para a obtenção de compostos 1,2-cis sintetizaram-se os tioglicósidos das respectivas hexoses, como dadores glicosídicos, desenvolvendo para isso uma nova estratégia que envolve menos passos e procedeu-se ao estudo das reacções de glicosilação em solução. Para isso utilizou-se um sistema de NIS/TfOH e, como aceitadores, o metil-(S)-lactato, o benzil-(S)-lactato, o (2R)-3-tert-butildifenilsililmetilglicerato e o 1,3-di-tert-butildifenilsililglicerol. Posteriormente, ligaram-se estes compostos à resina Tentagel MB-NH2 e procedeu-se a reacções de glicosilação em suporte sólido com os aceitadores

referidos anteriormente.

Para obtenção de compostos 1,2-trans tentou-se ligar directamente o metil glucopiranósido a uma resina de poliestireno sililada, obtida a partir de uma resina de 4-bromopoliestireno, não tendo sido bem sucedida.

xiii

A

Hyperthermophilic microorganisms isolated from marine sources accumulate compatible solutes to face fluctuations in the water activity of their environment. These molecules are designated hypersolutes and are capable of protecting the cell components, such as proteins, against the effects of temperature and salinity. The hypersolutes are compounds generally negatively charged hexose and polyol-phosphodiester derivatives. In order to study the behaviour of the proteins in the presence of these solutes and determine the influence of small structural modifications we aimed to create a chemical library based on compounds (hypersolutes) similar to those produced in nature by the hyperthermophiles.

The construction of the library was made using solid supported synthesis. This represents an emergent green technology that allows the simplification of the laborious manipulation of sugar compounds.

In this work we performed the synthesis of analogues of the natural solutes that were based on glucose and galactose. The approach to the synthesis of these compounds was chosen in order to achieve high anomeric selectivity in the glycosylation reactions.

To obtain 1,2-cis sugars we developed a new and shorter strategy to synthesis thioglycosides of the respective hexoses as glycosyl donors and conducted a study of the glycosylation reaction in solution. For this we used a NIS/TfOH system for activation of the glycosyl donor and as acceptors methyl-(S)-lactate, benzyl-(S)-lactate, (2R)-3-tert-butyldiphenylsilylmethylglycerate and 1,3-di-tert-butyldiphenylsilylglycerol. The glycosyl donors were linked to Tentagel MB-NH2 resin and the glycosylation reactions

on solid support using the previous acceptors carried out.

In order to obtain 1,2-trans compounds attempts were made to link the methyl glucopyranoside to a silylated polystyrene resin, obtain from a 4-bromopolystyrene resin. Unfortunately without success.

xv

Í

Índice de Figuras xvii

Índice de Tabelas xvii

Índice do Anexo xvii

Abreviaturas xix

CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO TEÓRICA 1

CAPÍTULO 2. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE RESULTADOS 9

2.1 Ligações glicosídicas 1,2-cis 11

2.1.1 Glucose 11

2.1.2 Galactose 14

2.1.3 Glicosilações 16

2.1.4 Síntese em Fase Sólida 26

2.1.4.1 Formação do linker 29

2.1.4.2 Ligação dos dadores glicosídicos à resina 30

2.1.4.3 Glicosilações 37

2.2 Ligações glicosídicas 1,2-trans 47

CAPÍTULO 3. CONCLUSÃO 51

CAPÍTULO 4. PARTE EXPERIMENTAL 53

4.1.Condições Gerais 53

4.1.1.Métodos Gerais 53

4.1.2.Purificação de Solventes e Reagentes 54

4.2. Lista de Compostos 60

4.3. Descrição Experimental 60

xvii ÍN D I C E D E FI G U R A S

Figura 1 – Exemplos de hipersolutos. ...2

Figura 2...3

Figura 3 – As três classes de biopolímeros...4

Figura 4 – Biblioteca de compostos que se propõe sintetisar...5

Figura 5 – Estereosselectividade das reacções de glicosilação em suporte sólido...7

Figura 6 – Resina Tentagel...28

Figura 7 – Estrutura da resina Tentagel MB-NH2. ...28

Figura 8 – Espectro de 1 H RMN HR-MAS do composto 23...34

Figura 9 – Espectro RMN HR-MAS HSQC do composto 23...35

Figura 10 - Espectro de 1 H RMN HR-MAS do composto 24. ...36

Figura 11 - Espectro RMN HR-MAS HSQC do composto 24...37

Figura 12 - Espectro de 1 H RMN HR-MAS do composto 25. ...38 Figura 13 - Espectro de 1 H RMN HR-MAS do composto 26. ...39 Figura 14 - Espectro de 1 H RMN-HRMAS do composto 30. ...41

Figura 15 - Ampliação de um pormenor do espectro de 1 H RMN HR-MAS: a) do composto 25; b) do composto 30...42

Figura 16 - Espectro RMN HR-MAS HSQC do composto 30...43

Figura 17 - Espectro de 1 H RMN HR-MAS do composto 31. ...44

Figura 18 - Ampliação de um pormenor do espectro de 1 H RMN HR-MAS: a) do composto 26; b) do composto 31...45

Figura 19 - Espectro RMN HR-MAS HSQC do composto 31...46

Figura 20 – Resina de 4-Bromopoliestireno...47

ÍN D I C E D E TA B E L A S Tabela 1 - Resultados obtidos para a galactose. ...15

Tabela 2 - Estereosselectividade das reacções de glicosilação...19

Tabela 3 - Resultados obtidos para as reacções de glicosilação com o tioglucósido 3. ...23

Tabela 4 - Resultados obtidos para as reacções de glicosilação com a mistura dos tiogalactósido 8/9...25

Í

A

Figura I – Espectro de HR-MAS-RMN COSY do composto 24...II Figura II – Espectro de IV do composto 34...II Figura III - Espectro de HR-MAS-RMN 1

H do composto 35. ...III Figura IV - Espectro de HR-MAS-RMN 1

H do composto 36...III Figura V - Espectro de HR-MAS-RMN 1

xix AB R E V I A T U R A S

Abs Absorvância AcOH Ácido acético Ac2O Anidrido acético

BF3.O Et2 Eterato dietílico de fluoreto de boro

BnBr Brometo de benzilo BnO Benzil éter

cat. Catalisador

13_{C-RMN Ressonância magnética nuclear de carbono}

DCC Diciclohexilcarbodiimida DIC 1,3-Diisopropilcarbodiimida DIP Di-mio-inositol-fosfato DIPEA Diisopropiletilamina DMAP 4-Dimetilaminopiridina DMF N,N’-Dimetilformamida d Dubleto dd Dubleto de dubletos

ddd Dubleto de dubleto de dubletos eq. Equivalentes molares

EtSH Etanotiol

GG α-D-Glucosil-D-glicerato

GGG α-D-Glucosil-(1,6)-α-D-glucosil-D-glicerato HOBt 1-Hidroxibenzotriazole

1_{H-RMN Ressonância magnética nuclear de protão}

HR-MAS High Resolution Magic Angle Spinning HR-MS High Resolution Mass Spectroscopy H2SO4 Ácido sulfúrico

IV Infravermelho

J Constante de acoplamento KBr Brometo de potássio

xx m Multipleto MG α-D-Manosil-D-glicerato Me2SiCl2 Diclorodimetilsilano n-BuLi Butil-lítio NIS N-iodosuccínimida p.f. Ponto de fusão Ph2SiCl2 Diclorodifenilsilano PPDs Poliolfosfodiésteres Py Piridina

COSY Correlation spectroscopy

HMQC Heteronuclear Multiple Quantum Correlation HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence

s Singuleto sl Singuleto largo

SN1 Substituição nucleofilica de primeira ordem

SN2 Substituição nucleofilica de segunda ordem

st Forte t Tripleto

t.a. Temperatura ambiente

TfOH Ácido trifluorometanosulfónico ou ácido tríflico THF Tetrahidrofurano

TLC Cromatografia de camada fina

TMSOTf Trimetilsilil trifluorometanosulfonato TrCl Cloreto de trítilo

U.V. Ultravioleta vis Visível

ZnCl2 Cloreto de zinco

[α]20D Rotação específica a 20ºC usando a linha D do sódio

δ Desvio químico λ Comprimento de onda η Rendimento