UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
INSTITUTO DE QUÍMICA
MARILIA SIMÃO DOS SANTOS
PLANEJAMENTO, SÍNTESE E AVALIAÇÃO BIOLÓGICA DE NOVOS
COMPOSTOS NITROGENADOS
CAMPINAS
2017
PLANEJAMENTO, SÍNTESE E AVALIAÇÃO BIOLÓGICA DE NOVOS
COMPOSTOS NITROGENADOS
Tese de Doutorado apresentada ao Instituto de
Química da Universidade Estadual de Campinas
como parte dos requisitos exigidos para obtenção
do título de Doutora em Ciências.
Orientador: Prof. Dr. Fernando Antônio Santos Coelho
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE
DEFENDIDA PELA ALUNA MARILIA SIMÃO DOS SANTOS E
ORIENTADA PELO PROF. DR. FERNANDO ANTÔNIO SANTOS
COELHO
CAMPINAS
2017
“Foi o tempo que dedicaste à tua rosa que a fez tão importante...”
O Pequeno Príncipe
“Quanto mais aumenta nosso conhecimento, mais evidente fica nossa
ignorância”. (John F. Kennedy)
Aos meus pais Marili e Alfredo
Ao meu irmão Hendrix
Aos meus sobrinhos Otávio, Helena e José
A Deus por guiar meus passos, pensamentos e me proporcionar a força para sempre continuar em frente.
A minha família. Meus pais, Marili e Alfredo, pelo pelo apoio incondicional e sobretudo pelo Amor. Ao meu irmão Hendrix pela cumplicidade e amizade de toda uma vida e aos meus sobrinhos Otávio, Helena e José por me proporcionarem tanta felicidade.
Ao Professor Fernando Coelho pela oportunidade e pelos anos de orientação, confiança e incentivo. Obrigada por compartilhar sua sabedoria e contribuir para a profissional e pessoa que sou.
Ao Professor Christopher Moody pela disponibilidade de me receber em seu grupo e por toda contribuição intelectual.
À Professora Angelica Zaninelli, à Professora Tracey Bradshaw e à Luzia Lira.
Aos professores Luciana Gonzaga de Oliveira e José Augusto Rosário Rodrigues pelas contribuições no meu exame de qualificação.
Aos professores que compuseram a banca examinadora: Airton Gonçalves Salles Junior, Ivone Carvalho, Kleber Thiago de Oliveira e Luciana Gonzaga de Oliveira. Obrigada pela disponibilidade e contribuições ao trabalho.
Aos amigos do LSPNF: Capretz, Daniara, Guidottti, Hugo, José Cláudio, Laís, Lucas Zeoli, Manoel, Nilton, Ralph, Rodrigo, Sâmia e Zé Tiago. Obrigada pelo excelente convívio em todos esses anos, pelas discussões de química que contribuíram para a minha formação, por toda ajuda e também pelos muitos momentos de descontração. Agradeço também aos ex-integrantes do grupo, em especial as minhas amigas Juliana e Lucimara.
Aos amigos que o IQ me proporcionou, Gilmar, Hipássia, Lucas, Marcos e Rodrigo e Célio, obrigada por todos os momentos de alegria e também por todo apoio.
À Carol e Raíssa pela amizade e boa convivência.
A todos os meus amigos pelo incentivo e por compreensivamente lidarem com a minha ausência.
Aos demais colegas dos laboratórios dos Professores Roque, Pilli e Dias.
Aos técnicos e funcionários do Instituto de Química em especial ao Edson, Caio, Anderson e ao Shima.
À Fapesp pela bolsa concedida (Processo 2012/08048-0) e pelo auxílio financeiro no desenvolvimento do projeto.
À Capes pela bolsa concedida para realização do estágio no exterior e ao CNPq pelo auxílio financeiro.
Os compostos orgânicos nitrogenados desempenham um papel altamente relevante na química e na biologia, sendo empregados tanto como catalisadores, bases e ligantes, bem como fármacos, constituintes e produtos de sistemas biológicos. O interesse em tais estruturas foi explorado no planejamento e síntese de moléculas com atividade antifúngica, derivados imidazólicos N-substituídos e aza--lactamas altamente substituídas. A incidência de infecções fúngicas tem aumentado drasticamente ao longo dos anos devido ao crescimento de indivíduos imunocomprometidos associado à limitada oferta e eficácia dos medicamentos disponíveis. Baseando-se na estrutura dos medicamentos da classe dos azóis e em modelos de relação-estrutura atividade presentes na literatura, dois novos híbridos foram planejados e sintetizados. Os híbridos sintetizados apresentaram atividade antifúngica, possibilitando a validação da proposta desenvolvida. Derivados imidazólicos N-substituídos foram sintetizados diretamente a partir dos adutos de Morita-Baylis-Hillman (MBH). A ativação in situ do aduto de MBH foi realizada utilizando 1,1’-carbonildiimidazol na presença de imidazol em acetonitrila. Os compostos foram obtidos com rendimentos que variaram de bons a excelentes (68 – 95%) e alta estereosseletividade em favor do isômero E. A síntese de aza--lactamas altamente substituídas foi baseada na inserção N-H intramolecular de um intermediário diazo na presença de acetato de ródio. O heterociclo de quatro membros com variado padrão de substituição foi obtido em uma sequência de 5 a 9 etapas possibilitando a criação de uma biblioteca de novos compostos para avaliação biológica.
Nitrogenated organic compounds play a very relevant role in both chemistry and biology, being employed as catalysts, bases and ligands, as well as medicines, constituents and products of biological systems. The interest in such structures was explored in the designing and synthesis of molecules with antifungal activity, N-substituted imidazolic derivatives and highly substituted aza-β-lactams. The incidence of fungal infections has drastically increased through the years due to the growth of immunocompromised individuals associated to the limited supply and efficacy of the available drugs. Based on the structure of azole drugs, and in models of structure-activity relationship present in the literature, two novel hybrids were designed and synthesized. The hybrids synthesized presented an antifungal activity, allowing the validation of the developed proposal. Substituted N-imidazolic derivatives were synthesized directly from Morita-Baylis-Hillman (MBH) adducts. The in situ activation of the MBH adduct was performed employing 1,1’-carbonyldiimidazole (CDI) in the presence of imidazole in acetonitrile. The compounds were obtained with yields ranging from good to excellent (68-95%) and high stereoselectivity in favour of the E-isomer. The synthesis of the aza-β-lactams was based on the intramolecular N-H insertion of a diazo intermediate in the presence of rhodium acetate dimer. The four-membered heterocycles with a varied substitution pattern were obtained in a sequence of 5 to 9 steps allowing the generation of library of new compounds for biological screening.
Figura 1. Linha do tempo e estrutura dos antifúngicos para uso humano (ano de introdução no
mercado em parênteses)... 36
Figura 2. a) Estrutura da lanosterol 14α-demetilase (P45014DM, CYP51) de Mycobacterium tuberculosis complexado com fluconazol. b) Elementos estruturais do sítio ligante com o fluconazol. ... 38
Figura 3. Farmacóforo estabelecido para os antifúngicos azólicos. ... 39
Figura 4. Pontos farmacofóricos (em vermelho e numerados) estabelecidos por Ji. ... 40
Figura 5. Modelo farmacofórico proposto por Sheng. ... 41
Figura 6. Modelo estabelecido por La Regina e colaboradores. ... 42
Figura 7. Esquema adaptado representando superposição do farmacóforo com o espaço 3D fornecido pelo modelo MOD3. ... 43
Figura 8. Trabalhos recentes desenvolvidos no LSPNF empregando adutos de MBH... 49
Figura 9. Avaliação da reatividade do intermediário 41. ... 64
Figura 10. Cromatograma da reação para formação de 41 com t = 5 minutos (análise por CG-FID) ... 67
Figura 11. Cromatograma da reação para formação de 41 com t = 15 minutos (análise por CG-FID) ... 67
Figura 12. Cromatograma da reação para formação de 41 com t = 30 minutos (análise por CG-FID) ... 67
Figura 13. Espectro de RMN de 1H dos diastereoisômeros 50a e 50b. ... 73
Figura 14. Efeito nOe dos diastereoisômeros 50a e 50b. ... 74
Figura 15. Espectro de RMN de 1H (CDCl3, 600 MHz) do composto 24. ... 76
Figura 16. Espectro de RMN de 13C (CDCl3, 150 MHz) do composto 24. ... 76
Figura 17. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 55a. ... 82
Figura 18. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 55a. ... 83
Figura 19. Espectro massas ESI (+) dos compostos 55a e 55b. ... 84
Figura 20. Avaliação do composto 24 e comparação em relação aos antifúngicos fluconazol e voriconazol. ... 86
55a (E) e composto 55b (F). ... 91
Figura 23. Estrutura do 1,1’carbonildiimidazol. ... 104
Figura 24. Efeito nOe do composto 121E. ... 108
Figura 25. Efeito nOe do composto 121Z. ... 109
Figura 26. Espectro de RMN de 1H (MeOD-d 4, 250 MHz) do composto 125. ... 112
Figura 27. Espectro de RMN de 13C (MeOD-d 4, 62,5 MHz) do composto 125. ... 112
Figura 28. Núcleo 1,2-diazetidinona. ... 115
Figura 29. RMN de 1H (CDCl3, 300 MHz) do composto 163a. ... 126
Figura 30. RMN de 13C (CDCl3, 75 MHz) do composto 163a. ... 126
Figura 31. Estrutura cristalográfica ORTEP de 169 (elipsoides de 50% de probabilidade). 131 Figura 32. Estrutura cristalográfica ORTEP de 183a (elipsoides de 50% de probabilidade). ... 137
Figura 33. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 184a. ... 139
Tabela 1. Valores de CIM80 para C. albicans para derivados de benzilaminas com substituintes
polares na cadeia lateral. ... 42
Tabela 2. Valores de CIM para C. albicans dos derivados bis-imidazólicos. ... 44
Tabela 3. Condições reacionais para a adição 1,4- de imidazol ao aduto 21. ... 55
Tabela 4. Condições empregadas para inclusão de um bom grupo de saída. ... 56
Tabela 5. Condições para reação de oxa-Michael. ... 58
Tabela 6. Reação de MBH empregando a acrilamida 36. ... 60
Tabela 7. Reação de adição de Michael entre a amina 40 e 2,4-diclorofenol (31). ... 63
Tabela 8. Reação de hidroboração seguida de oxidação do composto 42. ... 70
Tabela 9. Avaliação de condições reacionais para formação do composto 43. ... 72
Tabela 10. Avaliação de condições para oxidação do álcool alílico 60a. ... 80
Tabela 11. Adição 1,4 do imidazol ao intermediário 54a... 81
Tabela 12. Teste de susceptibilidade microbiana pelo método de difusão em discoa – halo em mm. ... 85
Tabela 13. Concentração inibitória mínima (CIM) e concentração fungicida mínima (CFM) em µg.mL-1.a ... 89
Tabela 14. Síntese dos adutos de MBH. ... 103
Tabela 15. Otimização do solvente empregado na reação. ... 106
Tabela 16. Síntese dos derivados imidazólicos N-substituídos. ... 107
Tabela 17. Síntese de potenciais líquidos iônicos. ... 111
Tabela 18. Tentativas de hidrólise da porção éster do composto 163a. ... 127
Tabela 19. Otimização para reações de acoplamento entre 157a e benzilamina 168. ... 130
Tabela 20. Condições para alquilação de 180. ... 135
Tabela 21. Condições para reação de aminação redutiva e formação da imina empregando do composto 180. ... 135
Tabela 22. Condições para a síntese de sulfonamidas a partir do composto 180. ... 136
- Deslocamento químico
5-FC - 5-Fluorocitosina
9-BBN - 9-Borabiciclo(3.3.1) nonano AcOEt - Acetato de etila
AFG - Anidulafungina AFQ - Ácido fosfórico quiral AmB - Anfotericina B
ASD - Ágar Sabouraud dextrose BIA - Bicyclic imidazolic alcohol
CCD - Cromatografia de camada delgada
CDC - Centers of Diseases Control and Prevention CDI - 1,1'-Carbonildiimidazol
CDMT- 2-Cloro-4,6-dimetoxi-1,3,5-triazina CFG - Caspofungina
CG - Cromatógrafo a gás/ espectrômetro de massas CIM - Concentração inibitória mínima
CIM80 - Concentração inibitória mínima para 80% da população
CLSI - Clinical and Laboratory Standards Institute d - Dubleto
DABAL-Me3 - Aduto bis(trimetilalumino)-1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano
DABCO - 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano DBU - 1,8-diazabicicloundec-7-eno DCE - Dicloroetano DCM - Diclorometano DEAD - Dietilazodicarboxilato DIAD - Diisopropilazodicarboxilato DIBAL-H - Hidreto de diisobutilalumínio DIPEA – N,N-Diisopropiletilamina
DMAP - 4-(Dimetilamino)piridina DMSO - Dimetilsulfóxido
ee - Excesso enantiomérico
EIC - Efeito isotópico cinético
EMAR - Espectrometria de massas de alta resolução ESI - Electron spray ionization
FLC - Fluconazol
GRE - Grupo retirador de elétrons
HATU - 1-[Bis(dimetilamino)metileno]-1H-1,2,3-triazolo[4,5-b]piridinio 3-óxido
hexafluorofosfato
HCT116 - Células de carcinoma de cólon hep - Hepteto
HOAt - 1-Hidroxi-7-azabenzotriazol HOBt - 1-Hidroxi-7-benzotriazol Hz - Hertz
IBX - Ácido 2-iodoxibenzóico ITC - Itraconazol IV - Infravermelho J - Constante de acoplamento kcal - Quilocaloria KTC - Cetoconazol LI – Líquido iônico
LSPNF - Laboratório de síntese de produtos naturais e fármacos m - Multipleto
m/z - Razão massa sobre carga
MBH - Morita-Baylis-Hillman
MCF-7 - Células de carcinoma mamário MCZ - Miconazol
MFG - Micafungina
MOPS - Ácido morfolinopropanosulfônico
MTT - Brometo de 3-(4,5-dimetiltiazolil-2)-2, 5-difeniltetrazolio NAF - Naftifina
NMM - N-metilmorfolina
NOe - Efeito nuclear Overhauser NYS - Nistatina
o-NBSA - 2-Nitrobenzenosulfonilazida
P45014DM, CYP51 - Lanosterol 14-demetilase
p-ABSA - p-Acetaminobenzeno sulfonil azida
PME-1 - Fosfatase metilesterase-1 POS - Posaconazol
ppm - Parte por milhão
PyBOP - Benzotriazol-1-iloxi)tripirrolidinofosfônio hexafluorofosfato q - Quarteto
qn - Quinteto
QSAR - Relação quantitativa de estrutura-atividade
rd - Razão diastereoisomérica
REA - Relação estrutura-atividade RMN - Ressonância magnética nuclear
RMN de 13C - Ressonância magnética nuclear de carbono
RMN de 1H - Ressonância magnética nuclear de hidrogênio
RMP - Recuperação do material de partida RPMI - Roswell Park Memorial Institute medium s - Singleto
SDS - Dodecil sulfato de sódio sept - Septeto
sl - Sinal largo
SN2 - Substituição nucleofílica bimolecular
t - Tripleto
t.a. - Temperatura ambiente T3P - Anidrido propilfosfônico
TBSCl - terc-Butildimetilsilano TER - Terbinafina
UV - Radiação ultravioleta VOR - Voriconazol
Esquema 1. Conversão de lanosterol a ergosterol pela ação da lanosterol 14α-desmetilase
(CYP51). ... 37
Esquema 2. A reação de MBH. ... 45
Esquema 3. Proposta mecanística inicial para a reação de MBH... 46
Esquema 4. Proposta mecanística baseada nos estudos de McQuade e Aggarwal. ... 47
Esquema 5. Modelo simplificado das interações para os híbridos baseados nos modelos de Zampieri e La Regina. ... 51
Esquema 6. Racionalização das moléculas a serem sintetizadas baseados nos modelos descritos na literatura. ... 52
Esquema 7. Análise retrossintética do híbrido baseado no modelo de La Regina 24. ... 53
Esquema 8. Formação do derivado imidazólico 26... 53
Esquema 9. Reação para formação do aduto de MBH 21. ... 54
Esquema 10. Sequência de etapas para a síntese do éter de arila 23. ... 56
Esquema 11. Reação para obtenção do derivado imidazólico 30. ... 57
Esquema 12. Segunda análise retrossintética para a preparação do híbrido 24. ... 59
Esquema 13. Síntese da acrilamida 36. ... 59
Esquema 14. Adição de Michael entre a N-metilbenzilamina e o aduto 21. ... 60
Esquema 15. Comparação dos valores de constante de acoplamento de 32 com 1,3-oxazidinas. ... 61
Esquema 16. Reação de Mitsunobu empregando o composto 32. ... 61
Esquema 17. Reação do composto 32 com cloreto de p-toluenosulfonila. ... 62
Esquema 18. Nova análise retrosssíntética para preparação do híbrido baseado no modelo de La Regina 24. ... 64
Esquema 19. Síntese de 2-metilenoalcanoatos e alcanonitrilas via adutos de MBH acetilados. ... 65
Esquema 20. Mecanismo proposto para síntese do derivado 41. ... 65
Esquema 21. Adaptação da metodologia desenvolvida por Kim para a síntese do composto 41. ... 66
Esquema 22. Adição conjugada de imidazol ao composto 41. ... 68
Esquema 26. Mecanismo geral para reação de oxidação de organoboro. ... 70
Esquema 27. Reação de bromação do composto 42... 71
Esquema 28. Mecanismo de bromação de adutos de MBH na presença de CBr4 e PPh3. ... 71
Esquema 29. Remoção do grupamento de proteção do derivado sililado 43. ... 72
Esquema 30. Etapas finais para a síntese do híbrido baseado no modelo de La Regina 24.... 75
Esquema 31. Análise retrossintética dos híbridos baseados no modelo de Zampieri. ... 77
Esquema 32. Síntese do aduto de MBH 52. ... 77
Esquema 33. Reação de proteção da hidroxila benzílica do composto 52. ... 78
Esquema 34. Redução do éster silado 57 e bromação do álcool silado 53. ... 78
Esquema 35. Síntese das aminas 59a e 59b a partir do intermediário bromado 58. ... 79
Esquema 36. Reação de clivagem do grupo terc-butildimetilsilano de 60a e 60b. ... 79
Esquema 37. Oxidação dos álcoois alílicos 54a e 54b. ... 80
Esquema 38. Síntese dos híbridos 55a e 55b baseados no modelo de Zampieri. ... 83
Esquema 39. Produtos formados após a adição 1,4- de imidazol aos intermediários 54. ... 84
Esquema 40. Adição de Michael do 1,2,4-triazol ao intermediário 54b. ... 85
Esquema 41. Equilíbrio tautomérico do imidazol. ... 96
Esquema 42. Síntese do carbeno 80. ... 99
Esquema 43. Aplicação do NHC-Pd ctalisador em reações de Suzuki. ... 99
Esquema 44. Imidazol catalisando monoacilação de diaminas assimétricas. ... 100
Esquema 45. Reação de 2-formil-imidazol com derivados de adutos de MBH. ... 101
Esquema 46. Imidazóis N-substituídos de adutos de MBH acetilado. ... 101
Esquema 47. Imidazóis N-substituídos a partir de brometos de adutos de MBH. ... 102
Esquema 48. Formação do intermediário acilimidazol. ... 105
Esquema 49. Síntese de amidas a partir de acilimidazol. ... 105
Esquema 50. Proposta mecanística para a formação dos derivados imidazólicos N-substituídos. ... 110
Esquema 51. Síntese de 1,2-diazetidinonas via redução de hidrazonas. ... 116
Esquema 52. Síntese de 1,2-diazetidinonas via contração de anel. ... 116
Esquema 53. Síntese assimétrica de 1,2-diazetidinonas. ... 116 Esquema 54. Síntese de 1,2-diazetidinonas via formação de cetenos de dienal compostos. 117
Esquema 57. Mecanismo geral para inserções X-H (X= N, O) de metalcarbeno. ... 119
Esquema 58. Etapa chave para a síntese da tienamicina. ... 120
Esquema 59. Inserção N-H aplicada na síntese total da plantazolicina A... 120
Esquema 60. Inserção N-H assimétrica via catálise cooperativa. ... 121
Esquema 61. Síntese de α-alquenil-α-aminoácidos. ... 121
Esquema 62. Análise retrossintética para a preparação das 1,2-diazetidinonas. ... 122
Esquema 63. Reação de aminação seguida de redução para formação de 154a. ... 123
Esquema 64. Síntese do composto 1,3-dicarbonilado 161a. ... 123
Esquema 65. Reação de transferência de grupamento diazo para formação do composto 156a. ... 124
Esquema 66. Mecanismo geral de transferência de grupamento diazo. ... 124
Esquema 67. Reação de inserção N-H intramolecular de 156a catalisada por ródio. ... 125
Esquema 68. Possíveis reações laterais durante as condições de hidrólise da porção éster composto 163a. ... 127
Esquema 69. Reação de acoplamento para obtenção da amida 161b. ... 128
Esquema 70. Mecanismo geral para reações de acoplamento de aminas empregando HATU. ... 128
Esquema 71. Síntese da aza--lactama 163b a partir do diazocomposto 156b. ... 129
Esquema 72. Síntese do derivado ácido carboxílico 157a. ... 129
Esquema 73. Síntese de 169 via reação com DABAL-Me3. ... 132
Esquema 74. Síntese da amida 177 a partir do ácido carboxílico derivado 176. ... 132
Esquema 75. Síntese da aza-β-lactama 179. ... 133
Esquema 76. Clivagem do carbamato utilizando BF3.Et2O. ... 134
Esquema 77. Funcionalização da 1,2-diazetidinona 180 utilizando cloretos de acila... 137
Esquema 78. Funcionalização da 1,2-diazetidinona 180 utilizando isocianatos. ... 138
Esquema 79. Síntese das 1,2-diazetidinonas 191a, 191b e 192. ... 140
Esquema 80. Síntese das 1,2-diazetidinonas 196 e 198. ... 141
Espectro 1. RMN de H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 21. ... 151
Espectro 2. Espectro de RMN 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 21... 151
Espectro 3. Espectro de RMN de 1H (250 MHz, CDCl3) do aduto de MBH 91. ... 152
Espectro 4. RMN de 13C (62,5 MHz, CDCl3) do aduto de MBH 91. ... 152 Espectro 5. RMN de 1H (250 MHz, CDCl3) do aduto de MBH 92. ... 153 Espectro 6. RMN de 13C (62,5 MHz, CDCl3) do aduto de MBH 92. ... 153 Espectro 7. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 93. ... 155 Espectro 8. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 93. ... 155 Espectro 9. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 94. ... 156 Espectro 10. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 94. ... 156 Espectro 11. RMN de 1H (CDCl 3, 250 MHz) do aduto de MBH 95. ... 158 Espectro 12. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 95. ... 158 Espectro 13. RMN de 1H (CDCl 3, 250 MHz) do aduto de MBH 96. ... 159 Espectro 14. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 96. ... 159 Espectro 15. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 97. ... 160 Espectro 16. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 97. ... 160 Espectro 17. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 98. ... 162 Espectro 18. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 98. ... 162 Espectro 19. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 99. ... 163
Espectro 20. Espectro de RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 99. ... 163
Espectro 21. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 100. ... 164 Espectro 22. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 100. ... 164 Espectro 23. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 101. ... 166 Espectro 24. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 101. ... 166 Espectro 25. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 102. ... 167 Espectro 26. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 102. ... 167 Espectro 27. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 103. ... 169 Espectro 28. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 103. ... 169 Espectro 29. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 104. ... 170 Espectro 30. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do aduto de MBH 104. ... 170 Espectro 31. RMN de 1H (CDCl 3, 250 MHz) do aduto de MBH 105. ... 172
Espectro 34. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 106. ... 173 Espectro 35. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 52. ... 175 Espectro 36. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 52. ... 175 Espectro 37. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 22. ... 177 Espectro 38. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 22. ... 177 Espectro 39. RMN de 1H (CDCl 3, 250 MHz) do composto 32. ... 179 Espectro 40. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 32. ... 179 Espectro 41. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 44. ... 181 Espectro 42. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 44. ... 181 Espectro 43. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 41. ... 183 Espectro 44. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 41. ... 183 Espectro 45. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 47. ... 185 Espectro 46. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 47. ... 185 Espectro 47. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do aduto de MBH 48. ... 187 Espectro 48. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do aduto de MBH 48. ... 187 Espectro 49. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 42. ... 189 Espectro 50. RMN de 13C (CDCl3, 125 MHz) do composto 42. ... 190 Espectro 51. DEPT 135 do composto 42. ... 190 Espectro 52. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 49. ... 192 Espectro 53. RMN de 13C (CDCl3, 125 MHz) do composto 49. ... 192 Espectro 54. DEPT 135 do composto 49. ... 193 Espectro 55. RMN de 1H (600 MHz, CDCl3) do composto 43. ... 195 Espectro 56. RMN de 13C (150 MHz, CDCl3) do composto 43. ... 195 Espectro 57. DEPT 135 do composto 43. ... 196 Espectro 58. RMN de 1H (250 MHz, CDCl 3) do composto 50b. ... 198 Espectro 59. RMN de 13C (62,5 MHz, CDCl 3) do composto 50b. ... 198 Espectro 60. RMN de 1H (250 MHz, CDCl 3) do composto 50a. ... 199
Espectro 61. RMN de 13C (100 MHz, CDCl3) do composto 50a. ... 199 Espectro 62. RMN de 1H (600 MHz, CDCl3) do composto 24. ... 201 Espectro 63. RMN de 13C (150 MHz, CDCl3) do composto 24. ... 201
Espectro 66. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 57. ... 204 Espectro 67. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 53. ... 206 Espectro 68. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 53. ... 206 Espectro 69. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 58. ... 208 Espectro 70. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 58. ... 208 Espectro 71. RMN de 1H (CDCl 3, 600 MHz) do composto 59a. ... 210 Espectro 72. RMN de 13C (CDCl 3, 150 MHz) do composto 59a. ... 210 Espectro 73. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 59b. ... 212 Espectro 74. RMN de 13C (CDCl3, 125 MHz) do composto 59b. ... 212 Espectro 75. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 60a. ... 214 Espectro 76. RMN de 13C (CDCl3, 6,5 MHz) do composto 60a. ... 214 Espectro 77. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 60b. ... 215 Espectro 78. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 60b. ... 215 Espectro 79. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 54a. ... 217 Espectro 80. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 54a. ... 217 Espectro 81. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 54b. ... 218 Espectro 82. RMN de 13C (CDCl3, 125 MHz) do composto 54b. ... 218 Espectro 83. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 55a. ... 220 Espectro 84. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 55a. ... 220 Espectro 85. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 55b. ... 222 Espectro 86. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 55b. ... 222 Espectro 87. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 62. ... 223 Espectro 88. RMN de 13C (CDCl3, 125 MHz) do composto 62. ... 223 Espectro 89. RMN de 1H (CDCl 3, 250 MHz) do composto 108. ... 225 Espectro 90. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 108. ... 225 Espectro 91. RMN de 1H (CDCl 3, 250 MHz) do composto 109. ... 227 Espectro 92. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 109. ... 227 Espectro 93. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 110. ... 228 Espectro 94. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 110. ... 228 Espectro 95. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 111. ... 230
Espectro 98. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 112. ... 231 Espectro 99. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 113. ... 233 Espectro 100. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 113. ... 233 Espectro 101. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 114. ... 234 Espectro 102. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 114. ... 234 Espectro 103. RMN de 1H (CDCl 3, 250 MHz) do composto 115. ... 236 Espectro 104. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 115. ... 236 Espectro 105. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 116. ... 237 Espectro 106. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 116. ... 237 Espectro 107. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 117. ... 239 Espectro 108. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 117. ... 239 Espectro 109. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 118. ... 240 Espectro 110. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 118. ... 240 Espectro 111. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 119. ... 242 Espectro 112. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 119. ... 242 Espectro 113. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 120E. ... 243 Espectro 114. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 120E. ... 243 Espectro 115. RMN de 1H (DMSO-d6, 250 MHz) do composto 120Z. ... 244
Espectro 116. RMN de 13C (DMSO-d6, 62,5 MHz) do composto 120Z. ... 244
Espectro 117. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 122E. ... 246 Espectro 118. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 122E. ... 246 Espectro 119. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 122Z. ... 247 Espectro 120. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 122Z. ... 247 Espectro 121. Efeito nOe do composto 122E. ... 248 Espectro 122. Efeito nOe do composto 122Z. ... 248 Espectro 123. RMN de 1H (CDCl 3, 250 MHz) do composto 122. ... 250 Espectro 124. RMN de 13C (CDCl 3, 62,5 MHz) do composto 122. ... 250 Espectro 125. RMN de 1H (CDCl3, 250 MHz) do composto 123. ... 251 Espectro 126. RMN de 13C (CDCl3, 62,5 MHz) do composto 123. ... 251 Espectro 127. RMN de 1H (MeOD-d4, 250 MHz) do composto 124. ... 253
Espectro 130. RMN de 13C (MeOD-d4, 62,5 MHz) do composto 125. ... 255
Espectro 131. RMN de 1H (MeOD-d4, 500 MHz) do composto 126. ... 256
Espectro 132. RMN de 1H (MeOD-d
4, 125 MHz) do composto 126. ... 256
Espectro 133. RMN de 1H (MeOD-d4, 250 MHz) do composto 127. ... 258
Espectro 134. RMN de 1H (MeOD-d 4, 62,5 MHz) do composto 127. ... 258 Espectro 135. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 160. ... 269 Espectro 136. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 160. ... 269 Espectro 137. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 185b. ... 270 Espectro 138. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 185b. ... 270 Espectro 139. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 85a. ... 271 Espectro 140. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 185a. ... 271 Espectro 141. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 154a. ... 272 Espectro 142. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 154a. ... 272 Espectro 143. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 186a. ... 273 Espectro 144. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 186a. ... 273 Espectro 145. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 186b. ... 274 Espectro 146. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 186b. ... 274 Espectro 147. RMN de 1H (CDCl3, 300 MHz) do composto 161a. ... 278 Espectro 148. RMN de 13C (CDCl3, 75 MHz) do composto 161a. ... 278 Espectro 149. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 161c. ... 279 Espectro 150. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 161c. ... 279 Espectro 151. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 187a. ... 280 Espectro 152. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 187a. ... 280 Espectro 153. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 187b. ... 281 Espectro 154. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 187b. ... 281 Espectro 155. RMN de 1H (CDCl 3, 500 MHz) do composto 161b. ... 283 Espectro 156. RMN de 13C (CDCl 3, 125 MHz) do composto 161b. ... 283
Espectro 157. RMN de 1H (MeOD-d4, 400 MHz) do composto 177. ... 286 Espectro 158. RMN de 13C (MeOD-d4, 125 MHz) do composto 177. ... 286 Espectro 159. RMN de 1H (MeOD-d4, 400 MHz) do composto 188a. ... 287
Espectro 162. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 188b. ... 288 Espectro 163. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 156a. ... 293 Espectro 164. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 156a. ... 293 Espectro 165. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 156b. ... 294 Espectro 166. RMN de 13C (CDCl 3, 125 MHz) do composto 156b. ... 294 Espectro 167. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 178. ... 295 Espectro 168. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 178. ... 295
Espectro 169. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 189a. ... 296 Espectro 170. RMN de 13C (CDCl3, 125 MHz) do composto 189a. ... 296 Espectro 171. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 189b. ... 297 Espectro 172. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 189b. ... 297 Espectro 173. RMN de 1H (CDCl3, 100 MHz) do composto 193. ... 298 Espectro 174. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 193. ... 298 Espectro 175. RMN de 1H (CDCl3, 300 MHz) do composto 163a. ... 302 Espectro 176. RMN de 13C (CDCl3, 75 MHz) do composto 163a. ... 302 Espectro 177. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 163b. ... 303 Espectro 178. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 163b. ... 303 Espectro 179. RMN de 1H (CDCl3, 100 MHz) do composto 179. ... 304 Espectro 180. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 179. ... 304 Espectro 181. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 190a. ... 305 Espectro 182. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 190a. ... 305 Espectro 183. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 190b. ... 306 Espectro 184. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 190b. ... 306 Espectro 185. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 194. ... 307 Espectro 186. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 194. ... 307 Espectro 187. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 169. ... 309 Espectro 188. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 169. ... 309 Espectro 189. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 197. ... 313 Espectro 190. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 197. ... 313 Espectro 191. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 180. ... 314
Espectro 194. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 191b. ... 315 Espectro 195. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 191a. ... 316 Espectro 196. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 191a. ... 316 Espectro 197. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 195. ... 317 Espectro 198. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 195. ... 317 Espectro 199. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 183a. ... 323 Espectro 200. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 183a. ... 323 Espectro 201. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 183b. ... 324 Espectro 202. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 183b. ... 324 Espectro 203. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 183c. ... 325 Espectro 204. RMN de 13C (CDCl3, 125 MHz) do composto 183c. ... 325 Espectro 205. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 183d. ... 326 Espectro 206. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 183d. ... 326 Espectro 207. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 183e. ... 327 Espectro 208. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 180e. ... 327 Espectro 209. RMN de 13C (CDCl3, 300 MHz) do composto 192. ... 328 Espectro 210. RMN de 13C (CDCl3, 75 MHz) do composto 192. ... 328 Espectro 211. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 196. ... 329 Espectro 212. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 196. ... 329 Espectro 213. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 198. ... 330 Espectro 214. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 198. ... 330 Espectro 215. RMN de 1H (CDCl3, 500 MHz) do composto 184a. ... 334 Espectro 216. RMN de 13C (CDCl3, 125 MHz) do composto 184a. ... 334
.Espectro 217. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 184b. ... 335 Espectro 218. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 184b. ... 335 Espectro 219. RMN de 1H (CDCl 3, 400 MHz) do composto 184c. ... 336 Espectro 220. RMN de 13C (CDCl 3, 100 MHz) do composto 184c. ... 336 Espectro 221. RMN de 1H (CDCl3, 400 MHz) do composto 184d. ... 337 Espectro 222. RMN de 13C (CDCl3, 100 MHz) do composto 184d. ... 337
INTRODUÇÃO GERAL ... 32
Capítulo 1: Planejamento, síntese e avaliação biológica de novas substâncias com potencial atividade antifúngica a partir de adutos de Morita-Baylis-Hillman. ... 33
1.1. Introdução ... 34
1.1.1. Infecções Fúngicas – Epidemiologia e Tratamento ... 34
1.1.2. Antifúngicos Azólicos ... 37
1.1.3. Modelos Teóricos Utilizados no Desenho de Agentes Antifúngicos ... 39
1.1.4. A Reação de Morita-Baylis-Hillman... 44
1.2. OBJETIVOS ... 50
1.3. PROPOSTA ... 50
1.4. Resultados e Discussões ... 53
1.4.1. Síntese do híbrido baseado no modelo de La Regina... 53
1.4.2. Síntese dos híbridos baseados no modelo de Zampieri ... 77
1.4.4. Estudos de docagem ... 90
1.5. CONCLUSÃO ... 94
Capítulo 2: Obtenção de derivados imidazólicos N-substituídos a partir de adutos de
Morita-Baylis-Hillman mediada por 1,1’-carbonildiimidazol ... 95
2.1. Introdução ... 96
2.1.1. O núcleo imidazólico ... 96
2.1.2. Imidazóis N-substituídos a partir dos adutos de Morita-Baylis-Hillman ... 100
2.2. Objetivos ... 102
2.3. Resultados e Discussões ... 102
2.4. CONCLUSÃO ... 113
CAPÍTULO 3: Síntese de 1,2-diazetidinonas substituídas via inserção N-H ... 114
3.2. Objetivos ... 121
3.3. Resultados e Discussões ... 122
3.4. CONCLUSÃO ... 142
CONCLUSÃO GERAL ... 144
CAPÍTULO 4. Parte Experimental ... 146
4.1. Considerações Gerais ... 147
4.2. PARTE EXPERIMENTAL REFERENTE AOS CAPÍTULOS 1 E 2 ... 149
4.2.1. Procedimentos Síntéticos e Caracterizações ... 149
4.2.1.1. Procedimento geral para preparação dos adutos de MBH ... 149
4.2.1.2. Procedimento para a preparação do
3-(4-clorofenil)-3-hidroxi-2-(1H-imidazol-1-ilmetil)propanoato de metila (22) ... 176
4.2.1.3. Procedimento para a preparação de
2-{[benzil(metil)amino]metil}-3-(4-clorofenil)-3-hidroxipropanoato de metila (32) ... 178
4.2.1.4. Procedimento para preparação de
2-[(Acetiloxi)(4-clorofenil)metil]prop-2-enoato de metila (44) ... 180
4.2.1.5. Procedimento para preparação de
2-[(4-Clorofenil)(2,4-diclorofenoxi)metil]prop-2-enoato de metila (41) ... 182
4.2.1.6. Procedimento para a preparação do
2-[(4-Clorofenil)(2,4-diclorofenoxi)metil]prop-2-en-1-ol (47)... 184
4.2.1.7. Procedimento para preparação do
terc-butil({2-[(4-clorofenil)(2,4-diclorofenoxi)metil]prop-2-en-1-il}oxi)dimetilsilano (48) ... 186
4.2.1.8. Procedimento para a preparação do
2-{[(terc-Butildimetilsilil)oxi]metil}-3-(4-clorofenil)-3-(2,4-diclorofenoxi)propan-1-ol (42) ... 188
4.2.1.9. Procedimento para a preparação do
(43)...194
4.2.1.11. Procedimento para preparação do
2-{[benzil(metil)amino]metil}-3-(4-clorofenil)-3-(2,4-diclorofenoxi)propan-1-ol (50) ... 197
4.2.1.12. Procedimento para a preparação do
benzil[3-(4-clorofenil)-3-(2,4-diclorofenoxi)-2-(1H-imidazol-1-ilmetil)propil]metilamina (24) ... 200
4.2.1.13. Procedimento para a preparação do metil
2-{[(terc-butildimetilsilil)oxi](4-fenilfenil)metil}prop-2-enoato (57) ... 203
4.2.1.14. Procedimento para a preparação do
2-{[(terc-butildimetilsilil)oxi](4-fenilfenil)metil}prop-2-en-1-ol (53) ... 205
4.2.1.15. Procedimento para a preparação do
{[2-(bromometil)-1-(4-fenilfenil)prop-2-en-1-il]oxi}(terc-butil) dimetilsilano (58) ... 207
4.2.1.16. Procedimento geral para a preparação das aminas 59a e 59b ... 209
4.2.1.17.
(2-{[(terc-butildimetilsilil)oxi](4-fenilfenil)metil}prop-2-en-1-il)[(4-metoxifenil)metil] metilamina (59b) ... 211
4.2.1.18. Procedimento geral para a preparação dos álcoois alílicos 60a e 60b ... 213
4.2.1.19. Procedimento para a preparação das cetonas α,β-insaturadas 54a e 54b .. 216
4.2.1.20. Procedimento geral para a preparação dos híbridos baseado no modelo de
Zampieri 55a e 55b ... 219
4.2.1.21. Procedimento geral para a preparação dos derivados imidazólicos
N-substituídos...224
4.2.1.22. Procedimento geral para a preparação dos líquidos iônicos (124 a 127) .. 252
4.2.2. Ensaios Biológicos ... 259
4.2.2.1. Manipulação das cepas e preparação do meio de cultura ... 259
4.2.2.2. Técnica de difusão com discos ... 260
4.2.2.3. Método de microdiluição em caldo para determinação da concentração
4.3.1. Procedimento geral para a preparação das hidrazidas 160 e 185b ... 266
4.3.2. Procedimento para a preparação de
N'-(Propan-2-ilideno)(terc-butoxi)carboidrazida 185a ... 267
4.3.3. Procedimento geral para a preparação dos compostos 154, 186a e 186b ... 267
4.3.4. Procedimento geral para preparação dos malonatos 161a, 161c, 187a e 187b ... 275
4.3.5. Procedimento para a preparação do ácido 3-(benziloxi)-3-oxopropanóico (166) 282
4.3.6. Procedimento geral para a preparação das amidas 177, 188a e 188b ... 284
4.3.7. Procedimento geral para a preparação dos diazocompostos 156a, 156b, 178a,
189a, 189b e 193 ... 289
4.3.8. Procedimento geral para a preparação das aza--lactamas 163a, 163b, 179, 190a,
190b e 194 ... 299
4.3.9. Procedimento para a preparação do terc-Butil
2-benzil-4-(benzilcarbamoil)-3-oxo-1,2-diazetidina-1-carboxilato (169) ... 308
4.3.10. Procedimento geral para a síntese das aza--lactamas 180, 191a, 191b, 195 e
197...310
4.3.11. Procedimento geral para a síntese aza--lactamas 183a – e, 192, 196 e 198 ... 318
4.3.12. Procedimento geral para a síntese das ureias 184a-d ... 331
INTRODUÇÃO GERAL
A síntese e a aplicação de compostos nitrogenados serão apresentadas nos três capítulos seguintes dessa tese.
O primeiro capítulo refere-se ao planejamento de moléculas com potencial atividade antifúngica, ao desenvolvimento de estratégias sintéticas para preparação desses compostos, os quais tiveram as suas atividades biológicas avaliadas.
O segundo capítulo surgiu como resultado de observações do primeiro trabalho, culminando no desenvolvimento de uma metodologia para a síntese de derivados imidazólicos N-substituídos.
Por fim, em um terceiro capítulo discorremos sobre os resultados obtidos no desenvolvimento sintético de 1,2-diazetidinonas, denominadas igualmente de aza-β-lactamas.
CAPÍTULO 1: Planejamento, síntese e avaliação
biológica de novas substâncias com potencial atividade
antifúngica a partir de adutos de
Morita-Baylis-Hillman.
1.1. INTRODUÇÃO
1.1.1. Infecções Fúngicas – Epidemiologia e Tratamento
Os fungos são organismos unicelulares ou multicelulares que apresentam potencial patogênico para humanos ocasionando infecções, as quais são denominadas micoses. Estas, dependendo dos tecidos e órgãos afetados, são classificadas em: micoses superficiais, cutâneas,
subcutâneas e sistêmicas.1 Mundialmente mais de 300 milhões de pessoas são acometidas por
graves infecções fúngicas, sendo que 25 milhões correm alto risco de morte.2
A incidência de infecções fúngicas invasivas tem aumentado vertiginosamente devido à expansão da população de pacientes imunocomprometidos e também ao frequente isolamento de fungos patogênicos não clássicos responsáveis por surtos hospitalares. Estes isolados pertencem principalmente aos gêneros Aspergillus, Cryptococcus e Candida "não-albicans", embora a Candida albicans continue a ser o fungo infeccioso mais prevalente em humanos e
responsável pela maioria das infecções invasivas.3
As candidíases invasivas, causadas por diferentes espécies do gênero Candida, representam as mais importantes micoses oportunistas, sendo a maior causa de infecções sistêmicas hospitalares. Anualmente, estima-se o aparecimento de 250.000 casos, resultando
em mais de 50.000 mortes.2,4 O National Healthcare Safety Network (NHSN) no Centers of
Diseases Control and Prevention (CDC), órgão de vigilância para rastreamento de infecções, classificou a Candida ssp como o quinto patógeno a ser adquirido em hospitais e o quarto entre
os causadores de septicemia nos Estados Unidos.5,6 Mundialmente, o número de casos
registrados de meningite causadas por Cryptococcus neoformans eC. gattii passou de poucas
centenas na década de 1950 para o atual 1 milhão por ano, principalmente em pessoas com HIV/Aids. Quase 4 milhões de pessoas no Brasil devem ter infecções fúngicas a cada ano, de acordo com um levantamento realizado na Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre. Desse total, 2,8 milhões são infecções causadas por Candida e 1 milhão por Aspergillus. Apesar das opções terapêuticas disponíveis, tais enfermidades estão associadas à alta
morbidade e altas taxas de mortalidade.7
Os medicamentos utilizados na clínica para o tratamento das infeções podem ser classificados, basicamente, em quatro classes principais: azóis, polienos, alilaminas e equinocandinas. A flucitosina (14) também corresponde a uma opção, porém não apresenta uma
Embora os antifúngicos para ação sistêmica estivessem disponíveis desde a década de
1950, os primeiros antimicóticos apresentavam eficácia limitada e alta toxicidade (Figura 1).10
Durante duas décadas não houve progresso substancial no desenvolvimento de novos medicamentos na área, no entanto os anos de 1980 puderam presenciar o surgimento dos azóis, que revolucionaram o tratamento das micoses. Estes compostos estavam disponíveis tanto em formulações intravenosas como orais e eram eficazes contra fungos patogênicos refratários aos polienos. Já a década de 1990 foi marcada pelo desenvolvimento dos triazóis (dentro da classe
dos azóis) e de formulações lipídicas de anfotericina B.11
Mais recentemente, nos anos 2000, as equinocandinas foram lançadas no mercado, correspondendo a mais moderna classe de antifúngicos. Elas apresentam uma vantagem em relação às drogas já existentes, pois agem na parede celular do fungo, componente específico desse organismo, resultando em uma baixa toxicidade para os seres humanos.
Nos anos anteriores a 1997, o número de infecções fúngicas resistentes foi insignificante, tendência que não tem permanecido até então. Desde 2004, este número cresceu em 17%. Mais recentemente, a proporção de isolados fúngicos resistentes aos azólicos atingiu 50% e mais de cem desses isolados foram descritos. A resistência pode ter duas origens: intrínseca (predisposição genética não associada à exposição ao fármaco) ou adquirida (resultado da exposição a agentes antimicóticos). Outro dado preocupante é que alguns tipos de
Candida estão se tornando cada vez mais resistentes à primeira e à segunda linha de
antifúngicos, ou seja, fluconazol e equinocandinas de maneira geral.12 O tratamento de
infecções causadas por fungos multi-resistentes dispõe de poucas opções de tratamento, que são caras e tóxicas, já que os pacientes acometidos se encontram em estado debilitado.
Figura 1. Linha do tempo e estrutura dos antifúngicos para uso humano (ano de introdução no
mercado em parênteses).
AmB = anfotericina B, ITC = itraconazol, KTC = cetoconazol, POS = posaconazol, FLC = fluconazol, VOR = voriconazol, MCZ = miconazol, CFG = caspofungina, MFG = micafungina, AFG = anidulafungina, NYS = nistatina, NAF = naftifina, TER = terbinafina e FC =
1.1.2. Antifúngicos Azólicos
Dentre as quatro classes de antifúngicos, os azóis são os medicamentos de primeira escolha na terapia contra os diferentes tipos de micose. Os antifúngicos azólicos incluem dois grandes grupos – os imidazóis e os triazóis (Figura 1). Ambas as classes compartilham o mesmo mecanismo de ação, entretanto apresentam variações no espectro antifúngico, farmacocinética e toxicidade. Os azóis apresentam amplo espectro de atividade contra a maioria das leveduras e fungos filamentosos e quando comparados aos outros agentes antifúngicos exibem vantagens em virtude da alta solubilidade, baixa toxicidade, distribuição ampla nos tecidos e viabilidade
oral, facilitando assim a adesão ao tratamento.14,15
O mecanismo de ação destes fármacos baseia-se na inibição competitiva da enzima lanosterol 14α-demetilase, um sistema enzimático microssomal dependente do citocromo P450
(P45014DM, CYP51), que catalisa a remoção oxidativa do grupo 14-metila (C-32) do lanosterol
na biossíntese do ergosterol (Esquema 1).16
Esquema 1. Conversão de lanosterol a ergosterol pela ação da lanosterol 14α-desmetilase
(CYP51).
O nitrogênio do imidazol (N-3) ou triazol (N-4) do fármaco liga-se ao átomo de ferro contido no grupo heme da enzima (Figura 2). A inibição seletiva da CYP51 causaria depleção de ergosterol e acúmulo do lanosterol, este por sua vez, não possui a mesma forma e propriedades físicas que o ergosterol, levando à formação de uma membrana celular com propriedades alteradas. Como essa membrana não desempenha as funções básicas necessárias ao desenvolvimento do fungo, ocorre a inibição do crescimento da célula fúngica (ação
Figura 2. a) Estrutura da lanosterol 14α-demetilase (P45014DM, CYP51) de Mycobacterium tuberculosis complexado com fluconazol. b) Elementos estruturais do sítio ligante com o
fluconazol.17
A CYP51 possui um grupo heme que é a região mais importante da enzima, uma região hidrofóbica denominada Cys-pocket, que apresenta um resíduo de cisteína como característica e de grande importância para processos oxi-redutivos no átomo de ferro, além de apresentar
uma fissura estreita chamada de bolsão hidrofóbico.18
Os medicamentos antifúngicos utilizados atualmente para o tratamento de infecções sistêmicas não satisfazem completamente as necessidades médicas, devido a problemas relacionados ao espectro, potência, segurança e propriedades farmacocinéticas. O aumento na incidência das infecções fúngicas sistêmicas, o surgimento de resistência frente às opções comercialmente disponíveis e consequentemente o aumento na mortalidade populacional relacionada, justifica a necessidade do desenvolvimento de novos fármacos que ofereçam um tratamento seguro e eficaz para as infecções fúngicas, incluindo aquelas oriundas da resistência
tanto inata quanto adquirida.19
Com o objetivo de estabelecer os parâmetros para o planejamento de novas substâncias potencialmente antifúngicas, um resumo dos principais modelos disponíveis na literatura será apresentado. Esses modelos utilizam técnicas de bioisosterismo clássicas associadas a estudos de relação estrutura-atividade (REA) e suas conclusões, referem-se à potência biológica (ou seja, capacidade inibitória da CYP51). A escolha de C. albicans como alvo está ligada a
abundância de informações sobre esse fungo e pelo fato das infecções causadas por ele serem bastante comuns.
1.1.3. Modelos Teóricos Utilizados no Desenho de Agentes Antifúngicos
Os medicamentos azólicos apresentam um grupo farmacofórico básico, o qual deve ser considerado no desenho de novos agentes antifúngicos. Essa unidade farmacofórica apresenta um anel fenílico substituído por halogênios, ligado por uma ponte de dois carbonos a um grupamento azol (imidazol ou 1,2,4-triazol). O carbono benzílico é quaternário e os demais
substituintes (R1 e R2) permitem variações estruturais significativas possibilitando a criação de
novos compostos (Figura 3).20
Figura 3. Farmacóforo estabelecido para os antifúngicos azólicos.
A partir de diferentes análises de sítio ativo, feitas por diferentes softwares e abordagens, foram propostos alguns modelos farmacofóricos, que podem ser utilizados como base para
modificações moleculares, visando melhorar o perfil terapêutico dos antifúngicos existentes.21
Ji e colaboradores propuseram um modelo tridimensional da estrutura da lanosterol
14α-demetilase (P45014DM, CYP51) de Candida albicans baseada na estrutura cristalográfica de
quatro P450 procarióticas e estudaram as interações do modelo com os antifúngicos azólicos. A partir desse modelo, pode-se identificar a localização de resíduos importantes para a atividade da enzima e sua estrutura 3D. Quatro pontos farmacofóricos do esqueleto da substância antifúngica foram definidos pelas análises (1) N-4 do núcleo azólico; (2) anel fenílico; (3)
átomo de oxigênio ligado ao C-2; e (4) grupamento CH3 ligado ao C-3 com estereoquímica
Figura 4. Pontos farmacofóricos (em vermelho e numerados) estabelecidos por Ji.
Em 2001, Podust e colaboradores17 reportaram a estrutura cristalográfica da
14α-demetilase de Mycobacterium tuberculosis complexada como dois inibidores azólicos (fluconazol e 4-fenilimidazol). Embora não sendo a enzima do fungo, a estrutura provalvemente apresentaria mais similaridade que o modelo desenvolvido por Ji. Dessa maneira, novos estudos
de 3D-QSAR e docagem foram realizados por Sheng e colaboradores22 para construção de um
modelo farmacofórico que tinha como foco a otimização da cadeia lateral (Figura 5), que incluiu:
1. Um ligante ou linker, para restringir a cadeia lateral na conformação apropriada e ajustar as características físico-químicas, tais como a solubilidade;
2. Um grupo fenila ligado ao linker para formar interação - com o resíduo do aminoácido tirosina na posição 118 (Y118);
3. Um aceptor de ligação de H na posição para do fenila, para interagir com o aminoácido serina, na posição 378 (S378);
4. Um grupo estérico ou hidrofóbico na final da cadeia, para estabelecer interações hidrofóbicas e de van der Waals com resíduos de leucina nas posições 87, 88 e 121 (L87, L88, L121), prolina na posição 230 (P230), isoleucina na posição 231 (I231), fenilalanina na posição 233 (F233), valina na posição 234 (V234) e metionina na posição 508 (M508).
Figura 5. Modelo farmacofórico proposto por Sheng.23
Giraud e colaboradores,24 com base no mesmo modelo desenvolvido por Ji18 e Sheng,22
avaliou o comportamento de análogos clorados a partir de uma série de benzilaminas. A
introdução de grupos como -NO2, -CN ou -CF3 na posição para do anel benzílico da cadeia
lateral foi a abordagem inicial, prevendo as já conhecidas interações com a serina na posição 378 (S378) e a tirosina na posição 118 (Y118), além de ligações de hidrogênio adicionais com
outros resíduos. A introdução dos grupamentos -CN, -NO2 e -CF3 corresponderia a inserção de
potenciais aceptores de ligação de hidrogênio.
Baseando-se em valores de CIM (concentração inibitória mínima), observou-se que o composto mais ativo da série (Tabela 1- entrada 5), continha o nitrogênio metilado ligado ao C3 e um CN na posição para do anel benzílico; por outro lado, o composto com nitrogênio não
metilado e com NH2 em posição para (Tabela 1- entrada 3) mostrou-se inativo. Através dessas
comparações observou-se que a presença do grupamento metila no nitrogênio seria favorável à atividade.
Tabela 1.Valores de CIM80 para C. albicans para derivados de benzilaminas com substituintes
polares na cadeia lateral.
Entrada Composto R, Y CIM80 (ng/mL)
1 18a R= H, Y= NO2 6 2 18b R= H, Y= CN 2,8 3 18c R= H, Y= NH2 18830 4 18d R= CH3, Y= NO2 0,6 5 18e R= CH3, Y= CN 0,37 6 18f R= CH3, Y= NH2 29
La Regina25 e colaboradores seguiram um caminho diferente dos trabalhos anteriores e
estabeleceram um modelo farmacofórico e modificações, baseado em um esqueleto mais semelhante ao do Miconazol e Econazol. Para os estudos de relação estrutura - atividade, a molécula foi dividida em quatro partes: o anel fenílico (anel A), o grupo fenoxila (anel B), o imidazol (C) e a cadeia alquila que poderia conter dois a três átomos de carbono (D) (Figura 6).
Figura 6. Modelo estabelecido por La Regina e colaboradores.
Adicionalmente, estudos computacionais foram realizados para correlacionar os dados de relação estrutura-atividade com um modelo farmacofórico quantitativo. O modelo, chamado MOD3, continha, em um espaço 3D, a localização de áreas em que a interação aconteceria. A não combinação entre as partes do inibidor e esses espaços levaria a uma baixa atividade. As regiões da enzima importantes para interação foram nomeadas como:
• UNA: referente ao heme.
• HY1, HY2: dois domínios hidrofóbicos. • RA: domínio para anel aromático.
• EV1, EV2: volumes excluídos; contribuíram para o modelo computacional evitando superestimação de compostos menos ativos como consequência de encaixe muito exato com o farmacóforo.
Com algumas exceções, o modelo pôde prever bem os resultados obtidos experimentalmente (concentração inibitória mínima – CIM).
Como regra geral, os autores observaram que o resíduo imidazólico interage sobre a UNA os dois anéis fenílicos nos dois espaços hidrofóbicos HY1 e HY2, sendo o segundo um espaço que interage com o substituinte para de um dos anéis (Figura 7).
Figura 7. Esquema adaptado representando superposição do farmacóforo com o espaço 3D
fornecido pelo modelo MOD3.
A ausência de substituintes nos anés benzílicos em algumas das moléculas avaliadas nesse estudo resultou em uma atividade fraca, que impedia a interação da molécula com HY2, e esse dado foi confirmado pelo modelo. Outro dado observado no estudo foi diminuição da atividade dos compostos que possuíam anel triazólico em substituição ao anel imidazólico.
Em outra linha de estudo, Zampiere26 e colaboradores levaram em consideração a
energia livre na simulação molecular de ligação (binding). Os compostos avaliados eram derivados bis-imidazólicos, e foram testados contra C. albicans 3038 (Tabela 2). Os derivados com grupo carbonila e substituições no anel benzílico em para como Cl, Br e F, tiveram
atividade moderada, variando de 16 a 64 μg.mL-1. A melhor atividade veio do substituinte fenila
(Tabela 2- entrada 5), fornecendo um CIM = 2 μg/mL, comparável ao do Miconazol (CIM = 2
μg.mL-1). O N N B A HY1 HY2 UNA RA omitido EV2 EV1 O N N B A HY1 HY2 EV1 EV2 UNA RA omitido
Tabela 2. Valores de CIM para C. albicans dos derivados bis-imidazólicos.
Entrada Composto R CIM (μg.mL-1)
1 20a Cl 16 2 20b Br 16 3 20c F 64 4 20d NO2 128 5 20e Ph 2 6 Miconazol - 2,5
Utilizando-se do modelo da P45014DM do Mycobacterium tuberculosis, estudos de
docking foram realizados, e evidenciaram um dos imidazóis interagindo com o átomo de ferro
do grupo heme, e também sendo estabilizado por interações não ligantes. O grupo fenila se localizava em um subsítio hidrofóbico acima do grupo heme. De maneira análoga, o segundo imidazol é estabilizado por forças de dispersão e os grupos carbonila ou hidroxila formaram uma ligação de hidrogênio com o grupo OH do resíduo de treonina (T262).
1.1.4. A Reação de Morita-Baylis-Hillman
Em 1968, Ken-ichi Morita reportou a descoberta de uma reação, na qual derivados acrílicos juntamente com aldeídos na presença de tricicloexilfosfina como catalisador, dariam
origem a novos vinilmonômeros.27
Quatro anos mais tarde, Baylis e Hillman, interessados nas propriedades poliméricas dos compostos sintetizados por Morita, revisitaram a reação, porém empregando outro catalisador. Eles substituíram a alquilfosfina por uma amina terciária que conferiu menor
toxicidade e aumento de eficiência à transformação.28 Nesse cenário, surgia a reação de
Morita-Baylis-Hillman (MBH).
A reação de MBH é uma transformação organocatalisada entre um carbono eletrofílico
sp2 (em geral, aldeído, imina ou cetona ativada) e a posição α de uma olefina, contendo um
grupo retirador de elétrons (GRE) na presença de uma base de Lewis (amina terciária ou fosfina) (Esquema 2).
Esquema 2. A reação de MBH.
O produto da reação, um β-hidroxi-α-metileno-éster, cetona, amida ou nitrila, denominado habitualmente de “aduto”, corresponde a uma molécula altamente funcionalizada, a qual apresenta três grupos funcionais adjacentes. Esse aspecto posiciona os adutos de MBH como blocos de construção de grande interesse sintético.
As características como: formação de uma nova ligação σ C-C, economia atômica, regio- e quimiosseletividade, formação de um centro estereogênico, condições reacionais brandas, evidenciam a vantagem dessa transformação como método sintético.
Embora bastante estudada, a reação dispõe de alguns desafios como a diminuição do
tempo reacional para alguns substratos e elucidação completa do mecanismo.29
A falta de uma versão assimétrica geral, sempre foi apontada como uma das falhas da reação, todavia recentemente, avanços no desenvolvimento de uma versão enantiosseletiva da
reação de MBH foram relatados por Pfaltz e colaboradores.30 Empregando espectrometria de
massas, uma avaliação de catalisadores foi realizada identificando o catalisador bifuncional (fosfina/tiouréia) como adequado para as condições reacionais. A metodologia se mostrou aplicável a aldeídos de diferentes características eletrônicas e estruturais e acrilato de metila, fornencendo os adutos, de maneira geral com moderados a ótimos excessos enantioméricos (30 - 94% ee).
A primeira proposta mecanística para a reação de MBH foi embasada nos trabalhos publicados por Hoffman e por diferentes grupos de pesquisa, correspondendo a uma versão
amino catalisada.31
De acordo com essa proposta, a primeira etapa corresponde à adição de Michael da
amina terciária ao carbono do alceno ativado gerando o enolato zwitteriônico (III). Em
seguida, III faz um ataque ao carbono eletrofílico do aldeído originando o alcóxido V que após
migração do próton e eliminação do catalisador fornece o produto -hidroxi--metileno
Esquema 3. Proposta mecanística inicial para a reação de MBH.
Em 1990, Jonathan S. Hill e Neil S. Isaacsrealizaram o primeiro estudo mecanístico da
reação.32 Através de experimentos cinéticos utilizando acetaldeído, acrilonitrila deuterada em
posição α-carbonila e 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano (DABCO) como catalisador, os autores
observaram valores de efeito isotópico cinético (EIC) pouco significativo (kH/kD 1,03 ± 0,1)
para a etapa de abstração de protón em posição α-nitrila. Esses dados levaram os autores a inferir que esta não correspondia à etapa determinante da velocidade da reação atribuindo à adição aldólica como a etapa lenta do processo.
Em trabalhos posteriores, Drewes e colaboradores33 reportaram pela primeira vez a
formação e isolamento de 2,6-dialquil-5-metileno-1,3-dioxan-4-onas na reação de MBH. A formação das 1,3-dioxanonas indicava que o aldeído poderia reagir com o aduto de MBH in
situ, dado que não havia sido proposto no mecanismo inicial.
Em 2005, D. Tyler McQuade e Varinder Aggarwal em trabalhos independentes reportaram novos estudos cinéticos e teórios a fim de prover maior entendimento sobre as etapas chaves do mecanimo da reação. As evidências encontradas por ambos autores indicavam que a etapa de abstração de próton era o passo determinante da velocidade e não a adição aldólica como previamente apontado.
McQuade, relatou um efeito isotópico cinético de primeira ordem bastante significativo
(kH/kD 5,2 ± 0,6 em DMSO) para a abstração do próton em posição α-carbonila e propôs,
portanto, que o passo determinante da velocidade não seria a adição aldólica. O autor adicionalmente propôs que a reação seria de segunda ordem em relação ao aldeído. De acordo com o estudo, um segundo equivalente de aldeído sofreria o ataque do alcóxido (V) dando origem ao intermediário hemiacetal. O intermediário facilitaria a etapa de transferência de
