Síntese diastereosseletiva de uma nova série de ciclopentenonas dissubstituídas com potencial atividade anti-inflamatória

(1)

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE QUÍMICA

MARIANE VALÉRIA ROLDÃO

SÍNTESE DIASTEREOSSELETIVA DE UMA NOVA SÉRIE DE

CICLOPENTENONAS DISSUBSTITUÍDAS COM POTENCIAL ATIVIDADE ANTI-INFLAMATÓRIA

CAMPINAS 2019

(2)

SÍNTESE DIASTEREOSSELETIVA DE UMA NOVA SÉRIE DE

CICLOPENTENONAS DISSUBSTITUÍDAS COM POTENCIAL ATIVIDADE ANTI-INFLAMATÓRIA

Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas como

parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Química na área de Química Orgânica

Orientador: Prof. Dr. Fernando Antonio Santos Coelho Coorientadora: Profa. Dra. Wanda Pereira Almeida

O arquivo digital corresponde à versão final da Dissertação defendida pela aluna Mariane Valéria Roldão e orientada pelo Prof. Dr. Fernando Antonio Santos Coelho

CAMPINAS 2019

(3)

(4)

Prof. Dr. Luiz Alberto Beraldo de Moraes (FFCLRP-USP)

Prof. Dr. Julio Cezar Pastre (IQ-UNICAMP)

A Ata da defesa assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da Unidade.

Este exemplar corresponde à redação final da Dissertação de Mestrado defendida pela aluna MARIANE VALÉRIA ROLDÃO, aprovada pela

Comissão Julgadora em 7 de agosto de 2019.

(5)

Prece da gratidão

(Adaptado)

Pelo apoio do lar;

Pelo amparo da escola;

Pela proteção do trabalho;

Pela alegria de servir;

Pelo aviso da experiência;

Pelo exercício da tolerância;

Pela capacidade de ser útil;

Pelo dom de discernir;

Pela força da paciência;

Pelo amigo que me socorre;

Pelo adversário que me instrui;

Pelos estímulos com que me conduzes;

Pelas provações com que me esclareces;

Pelas dificuldades com que me controlas;

Pela energia da esperança e por todas as bênçãos de amor que me

proporcionas através dos entes queridos que me confias, obrigada meu

Deus!

Emmanuel Francisco Cândido Xavier

Querendo, mentalizamos; mentalizando, agimos; agindo, atraímos; e

atraindo, realizamos.

André Luiz Francisco Cândido Xavier

(6)

Dedico esta dissertação de mestrado com muito amor e

gratidão à minha família...

Ilva Muzy Roldão, Sebastião Donizeti Roldão, Marielle Cristine

Roldão e Clovis Fioretti Neto

(7)

Agradecimentos

Primeiramente a Deus, por toda a energia e os benefícios que me concedeu para o desenvolvimento deste trabalho.

Ao Prof. Dr. Fernando Antonio Santos Coelho por todo o conhecimento que compartilhou comigo até aqui, como também pelo apoio e amizade. Ressalto que jamais me esquecerei da confiança e do estímulo que depositou no meu desenvolvimento acadêmico desde nossa primeira conversa, os quais me impulsionaram a chegar até aqui. Vejo como um exemplo de profissional e ser humano.

À Profa. Dra. Wanda Pereira Almeida por todo o apoio no desenvolvimento deste trabalho, pelo conhecimento compartilhado, pela prontidão em esclarecer minhas dúvidas como também pela amizade. Não poderia deixar ressaltar meus agradecimentos também a você, ao Prof. Fernando e ao Alan por nos receberem sempre tão bem em sua casa para churrascos e comemorações, momentos de alegria que ficarão registrados com muito carinho.

Aos meus amados pais, Ilva e Sebastião, por tudo o que são para mim: meus maiores mestres e minhas fontes de inspiração. Sou grata por terem me recebido como filha e amiga e, sempre de mãos dadas, por me conduzirem até aqui. Minha gratidão será eterna a vocês pelo investimento em minha formação, e pelo apoio e incentivo em todas as minhas escolhas. Agradeço também à minha irmã-amiga Marielle por sempre me apoiar, estar ao meu lado e se lembrar de mim em todos os momentos. Para sempre será minha Iéi.

Ao meu namorado e companheiro Clovis, pela amizade sincera nesses últimos doze anos e por todo seu apoio, carinho e cumplicidade desde então. Agradeço por me mostrar caminhos que ajudaram a me realinhar todas as vezes que me senti sem forças para continuar esta caminhada. Lindo, afirmo e reafirmo que você é um dos principais alicerces deste trabalho e também da minha vida. Obrigada por estar nela e querer compartilhar a sua vida comigo.

À minha querida e inesquecível amiga e conselheira Diná Coppola (saudades), pelas tardes de longas e prazerosas conversas que tivemos, acompanhadas de amendoins direto de Corumbá e um delicioso café, das quais tirei muitos

(8)

rolês, boas conversas, e altas risadas. Ao Paulo César o meu muito obrigada também

por ter sido meu companheiro em todas as disciplinas, pelos cafés no meio da tarde, e por compartilharmos a corrida vida de mestrando.

A todos os amigos e colegas do Laboratório de Síntese de Produtos Naturais e Fármacos (LSPNF /IQ - Unicamp) André Capretz, Nilton Soares, Davi Oliveira, Lair Sabóia, Beatriz Moura, Aline Silva, Caroline Conti, Claudio Sefarim, Anderson Luigi, José Tiago Correia, Rosi Coura, Érica Cristina, Marília Simão, Sâmia Lima, Hugo dos Santos e Caio Nakavaki, pela convivência, experiência e conhecimentos que compartilharam comigo nesse período. Devo agradecimentos especiais aos amigos Lucas Zeoly, Thiago Sabino, Manoel Trindade, Ralph Gomes, Bruno Guidotti e Fábio Fernandes, que me ajudaram muito tanto com ideias que contribuíram para o andamento do projeto, como também no meu treinamento e adaptação na bancada. Ressalto agradecimento a todos aqueles do LSPNF que tornaram essa minha caminhada mais leve e mais colorida, que certamente me impulsionaram até a conclusão deste trabalho.

Aos colaboradores Prof. Dr. Edson Antunes e Dra. Gláucia Coelho de Mello por abrirem as portas do Laboratório de Farmacologia do Trato Urogenital e Resposta Inflamatória (FCM/Unicamp) e nos oferecerem apoio nos primeiros passos para iniciarmos os estudos biológicos. À aluna Caroline Lescano, por todo o apoio e ajuda na organização das documentações e planejamentos experimentais; profissional séria e muito dedicada no que faz.

Aos laboratórios dos Profs. Drs. Carlos Roque D. Correia, Ronaldo A. Pilli e Igor Dias Jurberg pelo empréstimo de alguns reagentes e materiais todas as vezes que precisei de última hora. Agradeço em especial ao aluno Éric Simão, do laboratório LASSO, por ter tirado um tempo do seu dia para me ensinar e ajudar no trabalhoso procedimento de sublimação de cloreto de alumínio.

Aos Profs. Drs. Taícia Pacheco Fill e Dr. Julio Cezar Pastre pelas contribuições no exame de qualificação deste trabalho.

(9)

Aos funcionários e a toda a estrutura do IQ-UNICAMP, que deram sua contribuição para que este trabalho fosse realizado em praticamente toda sua integralidade. Agradeço em especial aos técnicos Karen Goraieb e Ricardo Oliveira, pela semana prazerosa de muito aprendizado que tive com eles quanto às técnicas analíticas de separação.

Ao CNPq pelos cinco primeiros meses de bolsa de mestrado (Processo: 131274/2017-1).

À FAPESP pelos demais dezenove meses de financiamento deste trabalho (Processo: 2017/08229-8).

O presente trabalho também foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.

(10)

a estratégia de preparação dessas ciclopentenonas, com o objetivo de torná-la mais direta e de aumentar o seu escopo. A rota sintética consistiu na adição conjugada de um ácido borônico a um aduto de Morita-Baylis-Hillman, sendo o produto dessa reação convertido em um agente de alquilação para um malonato. O di-éster resultante era submetido à uma etapa de descarboxilação, utilizando a reação de Krapcho, seguida de hidrólise em meio básico. Finalmente, o ácido ,-insaturado resultante era submetido a uma reação de ciclização intramolecular para formar a ciclopentenona. Para otimizar a rota sintética, fizemos duas modificações: o ácido borônico foi substituído pelo correspondente trifluorofenilboronato, e, as etapas de descarboxilação e hidrólise foram realizadas one-pot, em meio ácido. Assim, obtivemos as ciclopentenonas com uma etapa a menos, e houve um aumento do rendimento global, que saltou de 10-30% para 29-43%. Considerando a atividade anti-inflamatória das ciclopentenonas, observadas em estudo anterior, realizamos um planejamento para novas ciclopentenonas com potencial atividade anti-inflamatória. Analisando análogos do Celecoxibe, fármaco anti-inflamatório disponível no mercado, com potente efeito inibitório in vitro da COX-2, e orientados também pela predição de parâmetros farmacocinéticos desses análogos, propusemos seis novas ciclopentenonas, que foram obtidas pela rota modificada. Essas amostras serão futuramente encaminhadas para avaliação do seu efeito anti-inflamatório e investigação do mecanismo de ação.

(11)

ABSTRACT

Recently, our research group synthesized some disubstituted cyclopentenones that showed anti-inflammatory activity, through the inhibition of cyclooxygenase isoform 2 (COX-2). In this work, we revisit the preparation strategy for these cyclopentenones, having the goal of making it more direct and increasing its scope. The synthetic route consisted on the conjugated addition of a boronic acid to a Morita-Baylis-Hillman adduct, the product of that reaction being converted into an alkylating agent for a malonate.The resulting di-ester was subjected to a decarboxylation step, using the Krapcho reaction, followed by hydrolysis in basic medium. Finally, the resulting ,−unsaturated acid was subjected to an intramolecular cyclization reaction to form the cyclopentenone. To optimize the synthetic route, we made two modifications: the boronic acid was replaced by the corresponding trifluorophenylboronate, and the decarboxylation and hydrolysis steps were performed in acid medium one-pot reaction. Thus, we obtained the cyclopentenones with one step less, and there was an overall yield increase, which jumped from 10-30% to 29- 43%. Considering the anti-inflammatory activity of cyclopentenones, observed in a previous study, we performed a planning for new cyclopentenones with potential anti-inflammatory activity.Analyzing analogues of Celecoxib, a commercially available anti-inflammatory drug with potent inhibitory effect in vitro of COX-2, and also guided by the prediction of pharmacokinetic parameters of these analogues, we proposed six new cyclopentenones, which were obtained by the modified route. These samples will be forwarded for evaluation of their anti-inflammatory effect and investigation of the action mechanism.

(12)

Figura 5. Ciclopentenonas dissubstituídas sintetizadas com atividade anti-inflamatória. ... 36 Figura 6. Escopo das moléculas para a síntese e avaliação biológica, segundo novo planejamento de derivados. ... 44 Figura 7. Principais estratégias para a construção de anéis ciclopentenonas. As duas primeiras estruturas se referem às conectividades atômicas realizadas durante o fechamento do anel. A última se refere aos métodos de ciclização utilizados.39_{... 49} Figura 8. Espectro representativo de RMN de 1_{H do bruto reacional da oxidação do álcool 33,}

com IBX como agente oxidante. ... 59 Figura 9. Bases organocatalisadoras testadas e suas forças relativas. ... 60 Figura 10. Cromatogramas obtidos a partir de análise por CG-MS, para reações de MBH com aldeído alifático 32 utilizando diferentes bases organocatalisadoras. a) reação com 3-HQD; b) reação com DABCO. ... 61 Figura 11. Espectro representativo de RMN de 1_{H (CDCl}

3, 400 MHz) da reação de MBH que

utilizou 3-HQD como base catalisadora. ... 63 Figura 12. Pré-catalisadores utilizados no trabalho de Gomes et al.42_{... 64} Figura 13. Espectros de RMN de 1_{H (CDCl}

3, 400 MHz) da reação de desacetilação na escala

de 1 ,0 g do composto 46 em condições reacionais distintas. a) a 25 o_{C; b) a -30}o_{C. ... 69} Figura 14. Propostas mecanísticas para a formação dos produtos da reação de desacetilação. ... 70 Figura 15. Proposta mecanística para a formação do produto 49 na reação de mesilação, por substituição nucleofílica SN2’ ao produto mesilado. ... 72 Figura 16. Espectros de RMN de 1_{H (CDCl}

3, 400 MHz) do composto bromado 27, em

diferentes escalas. a) 200 mg de substrato; b) 500 mg de substrato. ... 74 Figura 17. Mecanismo da reação de ozonólise para a metilcetona 55 e bromocetona 21. .. 76 Figura 18. Estruturas propostas para o ácido de Meldrum; a) Por Meldrum em 1908; b) Reformulação por Davidson e Bernhard em 1948. ... 89 Figura 19. Comparação dos valores de pKa, em DMSO, entre o ácido de Meldrum e seus análogos, dimedona e malonato de dimetila. ... 92 Figura 20. A) Espectro de RMN de 1_{H (CDCl}

3, 250,13 MHz) e B) Espectro de RMN de 13C

(CDCl3, 125,69 MHz) do produto (70) da reação de adição 1,4 do sal

4-metilsulfóxidotrifluorofenilborato de potássio a aduto de MBH, catalisada por ródio. ... 99 Figura 21. Cromatograma e tabela dos dados analíticos obtidos por UPLC-UV do produto 70. Análise realizada com coluna analítica da Termo ODS Type R Sil de dimensões 4.6 x 100 mm, tamanho de partícula de 5 µm e diâmetro de poro de 100 Å. Corrida cromatográfica por gradiente (% de ACN no eluente ACN/H2O, em função do tempo): 40% → 60%, de 0 a 15 min;

60%, de 15 a 17 min; 60% → 40%, de 17 a 22 min. ... 100 Figura 22. Estimativa do espectro de RMN de 1_{H da mistura do produto-alvo 70 e de seu}

isômero de posição, calculada pelo programa ChemDraw Ultra 12.0. ... 100 Figura 23. Confirmação da formação seletiva dos cinamatos α-substituídos de estereoquímica E. ... 102 Figura 24. NOESY (250 MHz, CDCl3) do cinamato α-substituído 63. ... 104

(13)

Figura 25. Ciclopentenonas dissubstituídas sintetizadas, e seus respectivos rendimentos globais. ** Rendimentos globais baseados na recuperação do material de partida na etapa e

(ver Esquema 54). ... 112

Figura 26. Espectros de RMN obtidos após tentativas de purificação da molécula 99. A) Espectro de 1_{H (C}

6D6, 600 MHz); B) Espectro de 13C (C6D6, 150,91 MHz). ... 123 Figura 27. Espectro de NOESY (CDCl3, 500 MHz) do substrato da reação de ciclização tipo

Friedel-Crafts, o ácido carboxílico. A) Espectro em sua totalidade; B) Expansão do espectro, com foco nos sinais dos hidrogênios vinílicos e dos hidrogênios dos anéis aromáticos. .... 126 Figura 28. Espectro 2D de HMBC da ciclopentenona 99 impura. A) Espectro em sua totalidade; B) Expansão do espectro, com foco nas correlações características entre os hidrogênios metilênicos do espaçador do substituinte em posição β à carbonila, e os respectivos carbonos, representados aqui apenas por seus deslocamentos em ppm. ... 127 Figura 29. Espectro 2D de HSQC da ciclopentenona 99 impura. A) Espectro em sua totalidade; B) Expansão do espectro, com foco nas correlações dos carbonos (representados por deslocamento em ppm) que se apresentaram como característicos das estruturas com base no espectro de HMBC. ... 128 Figura 30. Ciclopentenona 99, como produto majoritário, e seu isômero 103, produto minoritário, da reação de ciclização tipo Friedel-Crafts a partir do ácido carboxílico 97. .... 129 Figura 31. Espectros de RMN de 1_{H (CDCl}

3, 500 MHz) das duas frações coletadas na

separação por coluna semi-preparativa acoplada a HPLC-UV. A) Primeira fração, ciclopentenona 99 enriquecida com seu isômero; B) Segunda fração, ciclopentenona 99 com traços de seu isômero. ... 131 Figura 32. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl}

3) do composto 6. ... 139 Figura 33. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl}

3) do composto 6. ... 140 Figura 34. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 6. ... 141 Figura 35. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl} 3) do composto 39. ... 142 Figura 36. Espectro de RMN de 13_{C (62,9 MHz, CDCl} 3) do composto 39. ... 143 Figura 37. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 40. ... 144 Figura 38. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 40. ... 145 Figura 39. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 41. ... 146 Figura 40. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 41. ... 147 Figura 41. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 33. ... 157 Figura 42. Espectro de RMN de 13_{C (100,63 MHz, CDCl} 3) do composto 33. ... 158 Figura 43. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 20. ... 159 Figura 44. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 20. ... 160 Figura 45. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 37. ... 161 Figura 46. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 37. ... 162 Figura 47. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 42. ... 163 Figura 48. Espectro de RMN de 13_{C (62,9 MHz, CDCl} 3) do composto 42. ... 164 Figura 49. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 43. ... 165 Figura 50. Espectro de RMN de 13_{C (62,9 MHz, CDCl} 3) do composto 43. ... 166 Figura 51. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 44. ... 167 Figura 52. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 44. ... 168 Figura 53. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 25. ... 169 Figura 54. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 25. ... 170 Figura 55. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 45. ... 171 Figura 56. Espectro de RMN de 13_{C (100,63 MHz, CDCl} 3) do composto 45. ... 172 Figura 57. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 46. ... 173

(14)

3 Figura 65. Espectro de RMN de 13_{C (100,63 MHz, CDCl} 3) do composto 49. ... 181 Figura 66. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 27. ... 182 Figura 67. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 27. ... 183 Figura 68. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 50. ... 184 Figura 69. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 50. ... 185 Figura 70. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 21. ... 186 Figura 71. Espectro de RMN de 13_{C (100,63 MHz, CDCl} 3) do composto 21. ... 187 Figura 72. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 53. ... 188 Figura 73. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 53. ... 189 Figura 74. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 54. ... 190 Figura 75. Espectro de RMN de 13_{C (100,63 MHz, CDCl} 3) do composto 54. ... 191 Figura 76. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 55. ... 192 Figura 77. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 55. ... 193 Figura 78. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 59. ... 214 Figura 79. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 60. ... 215 Figura 80. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 60. ... 216 Figura 81. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 62. ... 217 Figura 82. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 62. ... 218 Figura 83. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 7. ... 219 Figura 84. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 7. ... 220 Figura 85. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl} 3) do composto 63. ... 221 Figura 86. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 63. ... 222 Figura 87. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 63. ... 223 Figura 88. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 64. ... 224 Figura 89. Espectro de RMN de 13_{C (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 64. ... 225 Figura 90. Espectro de RMN de 13_{C (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 65. ... 226 Figura 91. Espectro de RMN de 13_{C (62,90 MHz, CDCl} 3) do composto 65. ... 227 Figura 92. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 65. ... 228 Figura 93. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl}

3) do composto 66. ... 230 Figura 95. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 66. ... 231 Figura 96. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl}

(15)

Figura 106. Espectro de RMN de 13_{C (150,91 MHz, CDCl}

3) do composto 71. ... 242 Figura 107. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 71. ... 243 Figura 108. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 72. ... 244 Figura 109. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 72. ... 245 Figura 110. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl} 3) do composto 8. ... 246 Figura 111. Espectro de RMN de 13_{C (62,90 MHz, CDCl} 3) do composto 8. ... 247 Figura 112. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl} 3) do composto 75. ... 248 Figura 113. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 75. ... 249 Figura 114. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 75. ... 250 Figura 115. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl}

3) do composto 80. ... 264 Figura 129. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 80. ... 265 Figura 130. Espectro de RMN de 1_{H (400,18 MHz, CDCl} 3) do composto 73. ... 266 Figura 131. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 73. ... 267 Figura 132. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 9. ... 268 Figura 133. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl} 3) do composto 9. ... 269 Figura 134. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, CDCl} 3) do composto 81. ... 270 Figura 135. Espectro de RMN de 13_{C (125,71 MHz, CDCl} 3) do composto 81. ... 271 Figura 136. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 81. ... 272 Figura 137. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl}

3) do composto 84. ... 280 Figura 145. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 84. ... 281 Figura 146. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 85. ... 282 Figura 147. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, CDCl}

(16)

3 Figura 161. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, C}

6D6) do composto 89. ... 297 Figura 162. Espectro de RMN de 13_{C (150,91 MHz, CDCl}

3) do composto 92. ... 307 Figura 172. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 92. ... 308 Figura 173. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl} 3) do composto 12. ... 309 Figura 174. Espectro de RMN de 13_{C (62,90 MHz, CDCl} 3) do composto 12. ... 310 Figura 175. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl} 3) do composto 93. ... 311 Figura 176. Espectro de RMN de 13_{C (125,71 MHz, CDCl} 3) do composto 93. ... 312 Figura 177. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 93. ... 313 Figura 178. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, CDCl}

3) do composto 98. ... 327 Figura 192. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 98. ... 328 Figura 193. Espectro de RMN de 1_{H (499,87 MHz, C} 6D6) do composto 4. ... 329 Figura 194. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, C} 6D6) do composto 4. ... 330 Figura 195. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, C} 6D6) do composto 13. ... 331 Figura 196. Espectro de RMN de 13_{C (100,63 MHz, C} 6D6) do composto 13. ... 332 Figura 197. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 13. ... 333 Figura 198. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, C}

6D6) do composto 14. ... 334 Figura 199. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, C}

6D6) do composto 14. ... 335 Figura 200. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 14. ... 336 Figura 201. Espectro de RMN de 1_{H (250,13 MHz, C}

(17)

Figura 202. Espectro de RMN de 13_{C (125,69 MHz, C}

6D6) do composto 100. ... 344 Figura 209. Espectro na região do infravermelho (ATR, νmax) do composto 100. ... 345 Figura 210. Cromatograma para análise de pureza da ciclopentenona 13, com tempo de retenção de 6,26 min em eluição isocrática a 1 mL/min de água/acetonitrila (40 : 60 v/v) em coluna analítica C18 da Zorbax Eclipse Plus® _{(Agilent), de dimensões 4.6 x 150 mm e tamanho}

de partícula de 5 µm. ... 346 Figura 211. Cromatograma para análise de pureza da ciclopentenona 13 após purificação por coluna semi-preparativa acoplada a HPLC-UV. Análise feita em coluna analítica C18 da Zorbax Eclipse Plus (Agilent), de dimensões 4.6 x 150 mm e tamanho de partícula de 5 µm, e eluição por gradiente (% de ACN no eluente ACN/H2O, em função do tempo): 40% → 60%,

de 0 a 15 min; 60%, de 15 a 17 min; 60% → 40%, de 17 a 22 min. ... 346 Figura 212. Cromatograma para análise de pureza da ciclopentenona 4, com tempo de retenção de 6,26 min em eluição isocrática a 1 mL/min de água/acetonitrila (40 : 60 v/v) em coluna analítica C18 da Zorbax Eclipse Plus® _{(Agilent), de dimensões 4.6 x 150 mm e tamanho}

de partícula de 5 µm. ... 348 Figura 215. Cromatograma para análise de pureza da ciclopentenona 15, com tempo de retenção de 6,26 min em eluição isocrática a 1 mL/min de água/acetonitrila (40 : 60 v/v) em coluna analítica C18 da Zorbax Eclipse Plus® _{(Agilent), de dimensões 4.6 x 150 mm e tamanho}

de partícula de 5 µm. ... 349 Figura 216. Cromatograma para análise de pureza da ciclopentenona 16, com tempo de retenção de 6,26 min em eluição isocrática a 1 mL/min de água/acetonitrila (40 : 60 v/v) em coluna analítica C18 da Zorbax Eclipse Plus® _{(Agilent), de dimensões 4.6 x 150 mm e tamanho}

(18)

coluna analítica C18 da Zorbax Eclipse Plus® _{(Agilent), de dimensões 4.6 x 150 mm e tamanho}

(19)

ÍNDICE DE ESQUEMAS

Esquema 1. Rota sintética para a preparação de novos anti-inflamatórios. ... 37

Esquema 2. Equação Geral da Reação de MBH. ... 45

Esquema 3. Alguns dos compostos com atividade biológica já sintetizados pelo LSPNF via adutos da reação de MBH. ... 46

Esquema 4. Mecanismo Geral para a reação de MBH e as propostas para etapa limitante da reação. ... 47

Esquema 5. Nova análise retrossintética para a preparação das ciclopentenonas dissubstituídas. ... 50

Esquema 6. Mecanismos das reações de Stetter e de sua competitiva, a condensação benzoínica. ... 51

Esquema 7. Representação geral da reação de Stetter com adutos de MBH oxidados. ... 52

Esquema 8. Proposta para a preparação do composto 1,4-dicarbonilado 18, via reação de Stetter e descarboxilação de Krapcho. ... 52

Esquema 9. Sequência retrossintética para a preparação da bromocetona 21. ... 53

Esquema 10. Análise retrossintética para a preparação da metilcetona 22. ... 54

Esquema 11. Condensação aldólica intramolecular para a síntese de 18. ... 55

Esquema 12. Etapas sintéticas para a preparação do aldeído alifático, a partir dos correspondentes estireno e ácido carboxílico. ... 56

Esquema 13. Proposta mecanística para a formação do subproduto ciclohexenol na reação de MBH, com aldeído alifático como substrato e DABCO como catalisador.54_{... 60}

Esquema 14. Reação de MBH clássica, com otimização da base organocatalisadora. ... 60

Esquema 15. Reação de Stetter realizada no projeto, a partir de aduto de MBH oxidado, proveniente de aldeído alifático, e aldeído alifático. ... 64

Esquema 16. Representação geral de nova estratégia sintética para ciclopentenonas, por meio da alteração dos substratos na etapa da reação de Stetter. a) Descarboxilação de Krapcho; b) Geração de enolato seletivo; c) Ciclização. ... 65

Esquema 17. Estratégia para síntese do aldeído alifático a partir de amida de Weirenb. .... 66

Esquema 18. Estratégia modelo para síntese do aldeído alifático por hidroboração-oxidação a partir do alcino correspondente. ... 66

Esquema 19. Teste da reação de tosilação de aduto desoxigenado e reduzido. ... 71

Esquema 20. Teste da reação de mesilação de aduto desoxigenado e reduzido. ... 72

Esquema 21. Proposta de mecanismo para a reação de Appel. ... 73

Esquema 22. Reação de ozonólise de composto bromado alílico. ... 74

Esquema 23. Reação de ozonólise de uma olefina dissubstituída. ... 75

Esquema 24. Reação de alquilação da metilcetona à bromocetona, para síntese do composto 1,4-dicarbonilado. ... 77

Esquema 25. Nova estratégia sintética para compostos 1,4-dicarbonilados a partir de furano. ... 78

Esquema 26. Teste do acesso a derivados cinâmicos α-substituídos a partir da reação de Heck, seguida de redução e eliminação por desidratação, realizado no trabalho de doutorado precedente. ... 80

Esquema 27. Proposta de modificação de estratégia, centrada na etapa c, na obtenção de derivados cinâmicos α-substituídos. **As etapas a e b são as mesmas utilizadas no Esquema 26. ... 82

(20)

borônicos a enonas cíclicas e acíclicas α,β-insaturadas, reportada pela primeira vez na

literatura. ... 85

Esquema 32. Reação geral de adição 1,4 catalisada por ródio de ácidos borônicos a adutos de MBH, reportada pela primeira vez na literatura. ... 85

Esquema 33. Mecanismo da reação de adição 1,4 de ácidos borônicos a compostos α,β-insaturados catalisada por ródio. ... 86

Esquema 34. Reação de condensação de ácidos borônicos, na formação de boroximas. .. 87

Esquema 35. Reação de protodeboronação de ácidos borônicos em meio aquoso ou outra fonte de próton. ... 87

Esquema 36. Esquema geral da reação que aplica os sais de boronatos em adição 1,4 a adutos de MBH, catalisada por ródio. ... 88

Esquema 37. Nova proposta para reação de adição 1,4 catalisada por ródio. ... 89

Esquema 38. Síntese clássica do ácido de Meldrum, por condensação de ácido malônico com acetona em presença de ácido sulfúrico catalítico. ... 90

Esquema 39. Proposição de tota sintética para a formação do ácido de Meldrum, e provável reação compretitiva do meio. ... 91

Esquema 40. Estruturas de ressonância do ácido de Meldrum após abstração de um hidrogênio ácido (em C-5)... 91

Esquema 41. Mecanismo provável de pirólise do anel do ácido de Meldrum. ... 92

Esquema 42. Proposta geral para a síntese direta do intermediário monoéster com uso de ácido de Meldrum na homologação de átomos de carbono. ... 93

Esquema 43. Proposta de modificação de estratégia centrada na etapa c, na obtenção de derivados cinâmicos α-substituídos. ... 94

Esquema 44. Novo teste da reação de desidratação. ... 95

Esquema 45. Reação de adição 1,4 mediada por ródio, utilizando ácido borônico e sal de boronato como substratos... 96

Esquema 46. Reações de adição 1,4 mediada por ródio, utilizando ácido 4-metilsulfonilborônico (precedente) e sal de 4-sulfoniltrifluorofenilborato de potássio como substrato em duas condições reacionais diferentes. ... 97

Esquema 47. Reação de adição 1,4 mediada por ródio, utilizando o sal de 4-nitrotrifluorofenilborato de potássio como substrato, em condições reacionais otimizadas. 101 Esquema 48. Preparo do agente alquilante do ácido de Meldrum... 105

Esquema 49. Teste da reação de alquilação do ácido de Meldrum, requerida para a homologação de átomos de carbono. ... 105

Esquema 50. Mecanismo da reação de hidrólise ácida do malonato de dietila alquilado. . 106

Esquema 51. Mecanismo da reação de alquilação do malonato de dietila pelo brometo de alquila. ... 107

Esquema 52. Reação de alquilação do malonato de dietila. ... 107

Esquema 53. Preparação da primeira molécula-alvo, pela rota sintética otimizada. ... 110

(21)

Esquema 55. Possibilidades de isomerização do substrato da reação de ciclização e possíveis produtos resultantes no meio. ... 124

(22)

coleção de moléculas a serem testadas in vitro e in vivo ... 42 Tabela 3. Otimização do agente oxidante com as respectivas condições reacionais descritas na literatura ... 57 Tabela 4. Identificação dos picos dos cromatogramas, relacionados aos tempos de retenção, por meio dos respectivos espectros de massas e razões m/z ... 61 Tabela 5. Rendimentos baseados na razão de formação aduto/aldeído, para cada base ... 62 Tabela 6. Síntese dos adutos de MBH para rota convergente alternativa, utilizando as duas metodologias sintéticas desenvolvidas pelo grupo e os respectivos desempenhos ... 67 Tabela 7. Reação de acetilação dos adutos MBH e os respectivos desempenhos ... 67 Tabela 8. Reação de desacetilação dos adutos MBH acetilados e os respectivos desempenhos ... 68 Tabela 9. Otimização da temperatura da reação de deacetilação do composto 46, em escala de 1,0 g... 69 Tabela 10. Reação de redução dos adutos MBH desoxigenados e os respectivos desempenhos ... 71 Tabela 11. Reação de Appel com os álcoois alílicos como substratos e os respectivos desempenhos ... 73 Tabela 12. Reação de redução dos brometos alílicos e os respectivos rendimentos... 75 Tabela 13. Aplicação dos sais de trifluorofenilborato de potássio a outros substratos ... 96 Tabela 14. Reação de hidrólise ácida do substrato alquilado com malonato de dietila ... 108 Tabela 15. Grau de pureza das moléculas de ciclopentenonas ... 130 Tabela 16. Grau de pureza das moléculas de ciclopentenonas após processo de purificação por coluna semi-preparativa acoplada a HPLC-UV ... 130

(23)

LISTA DE ABREVIATURAS

AINE Anti-inflamatório não-esteroidal

3-HQD 3-Quinuclidinol

CCD Cromatografia de camada Delgada

DABCO 1,4-diazobiciclo[2.2.2]octano

DBU 1,8-diazobiciclo[5.4.0]undec-7-eno

DCC N,N´-diciclohexilcarbodiimida

DCM Diclorometano

DIBAL-H Do inglês Diisobutylaluminum hydride (Hidreto de Diisobutil-alumínio) DIPEA N,N-Diisopropiletilamina DMAP 4-dimetilaminopiridina DMF Dimetilformamida DMSO Dimetilsulfóxido eq Equivalente

(24)

HPLC Do inglês High Performance Liquid

Chromatography

(Cromatografia Líquida de Alta Eficiência)

IBX Ácido 2-iodoxibenzóico

LDA Do inglês Lithium diisopropylamide (Di-isopropilamideto de lítio)

LiHMDS Do inglês Lithium

bis(trimethylsilyl)amide

(bis(trimetilsilil)amideto de lítio)

MBH Morita-Baylis-Hillman

MsCl Cloreto de metanosulfonila

PCC Do inglês Pyridinium chlorochromate (Clorocromato de piridínio)

PDC Do inglês Pyridinium dichromate (Dicromato de piridínio)

PTC Do inglês Phase Transfer Catalyst (Catalisador de transferência de fase)

(25)

Rf Do inglês Retention Factor (Fator de Retenção)

t.a. Temperatura Ambiente

THF Tetraidrofurano

TsCl Cloreto de tosila

UPLC Do inglês Ultra Performance Liquid

Chromatography

(Cromatografia Líquida de Ultra Eficiência)

(26)

3. Planejamento de Potenciais Ant-inflamatórios ... 39 4. Metodologia Sintética Geral ... 45 4.1. A reação de Morita-Baylis-Hillman ... 45 4.1.1. Mecanismo da Reação de Morita-Baylis-Hillman ... 47 CAPÍTULO I ... 49

5. Novas Estratégias Sintéticas para a Preparação de Ciclopentenonas Dissubstituídas a partir de Compostos 1,4-dicarbonilados ... 49 5.1. Reação de Stetter como estratégia sintética para compostos 1,4-dicarbonilados .. 50 5.2. Estratégia sintética convergente alternativa para compostos 1,4-dicarbonilados ... 53 5.3. Reação de condensação aldólica intramolecular para síntese de ciclopentenonas dissubstituídas ... 54 6. Resultados e Discussão ... 56 6.1. A Reação de Stetter como Estratégia Sintética ... 56 6.2. Rota Sintética Convergente Alternativa ... 66 7. Conclusões e Perspectivas ... 79 CAPÍTULO II ... 80

8. Considerações gerais sobre a metodologia precedente e novas propostas de

otimização ... 80 8.1. As reações de adição 1,4 catalisadas por ródio, e os sais de trifluoroorganoborato de potássio como substratos de acoplamento ... 83 8.2. Redução do número de etapas: A química do malonato de dietila versus ácido de Meldrum como estratégia-chave ... 89 9. Resultados e Discussão ... 94 9.1. Alteração e otimização da etapa de adição 1,4 catalisada por ródio ... 94 9.1.1. Racionalização e confirmação da configuração da dupla ligação dos cinamatos α-substituídos ... 101 9.2. Redução do número de etapas explorando a química do ácido de Meldrum e dos malonatos ... 104 9.3. Preparação da ciclopentenona dissubstituída 4: comparação com metodologia

precedente ... 109 9.4. Síntese dos derivados de ciclopentenonas da coleção-alvo ... 110 9.4.2. A molécula de ciclopentenona 99 (R = 4-CF3): um caso à parte ... 122

9.5. Determinação do grau de pureza das moléculas de ciclopentenonas sintetizadas .. 129 10. Conclusões e Perspectivas ... 132 11. Conclusão Geral ... 133

(27)

PARTE EXPERIMENTAL ... 134 12. Informações gerais ... 134 12.1. Procedimento geral para a preparação dos adutos de MBH 6, 39, 40 e 41; e seus dados analíticos ... 137

12.1.1. Espectros de IV e RMN de 1_{H e}13_{C obtidos para os adutos de MBH ... 139} EXPERIMENTAL CAPÍTULO I ... 148

12.2. Procedimento para a preparação do 2-feniletan-1-ol (33) e seus dados analíticos 148 12.3. Procedimento para a preparação do 2-(4-fluorofenil)acetaldeído (20) e seus dados analíticos ... 148 12.4. Procedimento para a preparação da 2-(4-fluorofenil)-N-metoxi-N-metilacetamida (37) e seus dados analíticos ... 149 12.5. Procedimento geral para a preparação dos adutos acetilados 42, 43 e 44; e seus dados analíticos ... 149 12.6. Procedimento geral para a preparação dos adutos desoxigenados 25,45 e 46; e seus dados analíticos ... 151 12.7. Procedimento geral para a preparação dos álcoois alílicos 26, 47 e 48; e seus dados analíticos ... 152 12.8. Procedimento para a preparação do cloreto alílico 49 e seus dados analíticos ... 153 12.9. Procedimento geral para a preparação dos brometos alílicos 27 e 50; e seus dados analíticos ... 154 12.10. Procedimento para a preparação da bromocetona 21 e seus dados analíticos ... 154 12.11. Procedimento para a preparação dos alcenos dissubstituídos 53 e 54; e seus dados analíticos ... 155 12.12. Procedimento para a preparação da metilcetona 55 e seus dados analíticos ... 156 12.13. Espectros de RMN de 1_{H e}13_{C obtidos para os compostos do Capítulo I ... 157} EXPERIMENTAL CAPÍTULO II ... 194

12.14. Procedimento para a preparação do β-cetoéster 2-benzil-3-(3,5-difluorofenil)-3-oxopropanoato de etila 59 e seus dados analíticos ... 194 12.15. Procedimento para a preparação do 2-benzil-3-(4-fluorofenil)-3-hidroxipropanoato de etila 60 e seus dados analíticos ... 194 12.16. Procedimento geral para a preparação dos cinamatos α-substituídos 62, 7, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 e 71; e seus dados analíticos ... 195 12.17. Procedimento geral para a preparação dos álcoois alílicos 72, 8, 75, 76, 77, 78, 79 e 80; e seus dados analíticos ... 199 12.18. Procedimento geral para a preparação dos brometos alílicos 73, 9, 81, 82, 83, 84, 85, e 86; e seus dados analíticos ... 202 12.19. Procedimento geral para a preparação dos diésteres 10, 87, 88, 89, 90, 91 e 92; e seus dados analíticos ... 205 12.20. Procedimento geral para a preparação dos ácidos carboxílicos 12, 93, 94, 95, 96, 97 e 98; e seus dados analíticos ... 208 12.21. Procedimento geral para a preparação das ciclopentenonas 4, 13, 14, 15, 16 e 100; e seus dados analíticos ... 211

(28)

(29)

1. Introdução Geral

A inflamação é uma resposta biológica normal do organismo animal a uma agressão externa e normalmente é mediada por uma série de substâncias químicas, que desempenham o papel fisiológico de circunscrever e combater essa agressão.1 Sendo assim, ela é caracterizada por reação de vasos sanguíneos, levando ao acúmulo de fluidos e leucócitos com os objetivos de destruir, diluir e isolar os agentes lesivos.2

A inflamação e as doenças a ela relacionadas atingem, de forma indiscriminada, milhões de pessoas em todo o mundo, sendo difícil estabelecer de maneira exata essa proporção.3 _{Inicialmente, os processos inflamatórios e as dores a} eles associados eram tratados com substâncias da classe dos esteroides, conhecidas sob a designação geral de anti-inflamatórios esteroidais. Apesar de sua eficiência clínica, esses anti-inflamatórios estão associados a uma grande quantidade de efeitos colaterais, principalmente para uso continuado, pois as suas estruturas químicas são similares aquelas dos hormônios segregados pelas glândulas supra-renais.4,5

Esse cenário motivou a procura por novos agentes anti-inflamatórios, utilizando a molécula do ácido acetilsalicílico (AAS) como protótipo.6_{Essas pesquisas} inauguraram a era dos anti-inflamatórios não-esteroidais (AINEs) e causaram um grande impacto no tratamento das doenças inflamatórias.

O uso disseminado desses novos agentes anti-inflamatórios evidenciou a ocorrência de dois efeitos colaterais, principalmente quando se fazia uso contínuo desses fármacos. Primeiramente, os pacientes eram acometidos de dores abdominais intensas que podiam evoluir, inicialmente, para sangramento gástrico e finalmente para o desenvolvimento de uma úlcera gástrica, se o tratamento não fosse interrompido. Além disso, o uso contínuo podia conduzir a um sério comprometimento renal.5,7_{O grupo de pesquisa do Dr. John R. Vane, dos Laboratórios Farmacêuticos} Wellcome (Wellcome Research Laboratories – Inglaterra) elucidou o mecanismo de ação biológica do AAS, demonstrando a inibição que essa substância causava sobre a enzima ciclooxigenase 1 (COX-1)8_{e, consequentemente, sobre a chamada cascata} do ácido araquidônico.

O ácido araquidônico é proveniente da degradação de fosfolipídeos presentes na membrana celular pela enzima fosfolipase A2, presente em leucócitos e plaquetas, quando ativada por citocinas pró-inflamatórias (interleucina (IL-1), por exemplo) frente

(30)

, convertendo, por oxigenação, o ácido araquidônico em prostaglandinas G2 e H2, que são instáveis e, por isso, logo convertidas em prostaciclina, em tromboxano A2, e em prostaglandinas D2, E2, F2α e I2 por ação de isomerases (Figura 1).

As prostaglandinas estão envolvidas em diversos processos fisiológicos e patológicos, dentre os quais estão: a vasodilatação ou vasoconstrição, a hipotensão, a contração ou relaxamento da musculatura uterina ou brônquica, ovulação, metabolismo ósseo, proteção da mucosa gástrica e regulação do fluxo sanguíneo local, regulação da secreção gástrica ácida, aumento do fluxo sanguíneo renal, desenvolvimento do sistema nervoso, resposta imunológica, hiperalgesia, angiogênese, progressão metastásica, etc. Como exemplos, temos que a prostaglandina E2, têm importância por sua ação pirogênica e aumento de sensibilidade à dor, a I2 por artero- e vasoproteção, e o tromboxano A2, produzido pela COX plaquetária, por favorecer a coagulação.12

Um avanço importante na terapêutica anti-inflamatória foi a descoberta de duas isoformas da COX: COX-1 e COX-2, também denominadas prostaglandinas sintases. O reconhecimento do papel desempenhado por essas duas isoformas da ciclooxigenase na cascata do ácido araquidônico e, por conseguinte, no processo inflamatório, motivou uma intensa atividade de pesquisa, que visava notadamente conhecer mais detalhadamente as configurações espaciais dessas ciclooxigenases.

(31)

(32)

ativos da ciclooxigenase e peroxidase. Os sítios ativos das COX-1 e COX-2 são muito parecidos entre si, e se diferem apenas pela presença de um bolsão lateral na COX-2, que é localizado logo acima do canal estreito que é comum às COXs, formado pelos aminoácidos arginina-120/vanilina-349/tirosina-385/triptofano-387/serina-516. Esse bolsão na COX-2 é caracterizado pela presença de aminoácidos de grupamentos de cadeias menores e mais polares do que aqueles presentes na mesma região da COX-1. Nesse bolsão, encontra-se a 434 (isoleucina-434 na COX-1), a vanilina-523 (isoleucina-vanilina-523 na COX-1), a tirosina-355 (comum às COX), além da arginina- 513 e histidina-90 (Figura 2).14

Apesar de pequenas as diferenças entre as COX-1 e COX-2, suas funções são distintas. A COX-1 é denominada de enzima constitutiva por estar presente em quase todos os tecidos, dentre eles os vasos sanguíneos, plaquetas, estômago, intestino e rins. Essa isoforma está associada à produção das prostaglandinas, e por isso está relacionada à diversos efeitos fisiológicos, tais como: proteção gástrica, manutenção do fluxo sanguíneo renal, homeostase vascular e agregação plaquetária. Por outro lado, a COX-2 é dita como enzima indutiva por estar apresente apenas nos locais onde está ocorrendo a inflamação. Ela é expressa principalmente por células envolvidas no processo inflamatório, tais como macrófagos, monócitos e sinoviócitos. A indução da COX-2 nos sítios de inflamação é dada por citocinas, tais como 1, IL-2 e fator de necrose tumoral [TNF], e outros mediadores, como fatores de crescimento e endotoxinas.14

(33)

Figura 2. Representações dos sítios ativos da COX-1 e COX-2.

O mecanismo do tipo “liga-desliga” da COX-2 no sítio onde está ocorrendo o processo inflamatório, fez com que essa enzima fosse imediatamente identificada como um importante alvo para a descoberta de novos agentes terapêuticos utilizados no combate à inflamação. No entanto, vale destacar que há indícios de que a COX-2 também está presente em outros tecidos, dentre os quais estão os rins, o cérebro, ovário, cartilagem, útero, e endotélio vascular.

Mais recentemente, foi identificada uma terceira isoforma da COX, a COX-3, que foi demonstrada em estudos in vitro com linhagens de macrófagos. Por ser

(34)

períodos de remissão do processo inflamatório, como constatou-se em algumas doenças crônicas, como a artrite reumatoide. Porém, ainda são muitas as hipóteses sobre a atividade dessa terceira isoforma, que a coloca como um alvo terapêutico ainda questionável.15

Logo, os efeitos colaterais aos níveis gástrico e renal dos primeiros anti-inflamatórios não esteroidais foram atribuídos à baixa especificidade de inibição destes compostos sobre a COX-2.12

As pesquisas centradas na inibição seletiva da COX-2 levaram ao desenvolvimento de uma nova classe de agentes anti-inflamatórios, conhecidos pela denominação geral de COXIBs. Esses novos fármacos exercem a sua atividade através da inibição seletiva da COX-2. Essa importante descoberta inaugurou a segunda geração de agentes anti-inflamatórios não-esteroidais, que são todos inibidores seletivos da COX-2, logo são desprovidos dos efeitos colaterais ao nível da mucosa gástrica, tão comum com os anti-inflamatórios não esteroidais de primeira geração (Figura 3).

Rofecoxib (Vioox)® Celecoxib (Celebra)® Etoricoxib Valdecoxib

Figura 3. Exemplos de anti-inflamatórios inibidores seletivos da COX-2.

Para a avaliação da seletividade para a COX-2, são utilizados principalmente ensaios in vitro, devido a rapidez e simplicidade destes testes. Ensaios com enzima recombinante humana, culturas de células e sangue total tem sido empregados para essa finalidade. Utilizando sangue total, por exemplo, como índice de atividade da COX-1, considera-se a síntese de tromboxano de plaquetas no processo de formação

(35)

de coágulo. No caso da COX-2, por outro lado, o índice de atividade dessa isoforma é determinado pela síntese de PGE2 (por monócitos, principalmente) estimulada por lipopolissacarídio (LPS).12

Entretanto, cabe ressaltar que a alta seletividade para COX-2 foi associada aos efeitos cardiovasculares severos apresentados por essa classe de medicamentos. O mecanismo que explicaria esses efeitos adversos está que a inibição seletiva da COX-2 reduziria a protaciclina (PGI2), reconhecidamente artero- e vasoprotetora, sem nenhuma interferência nos níveis de tromboxano A2 (TXA2), pró-agregante e e vasoconstritor, presente na COX-1 plaquetária.16_{Frente a isso, foi motivada a retirada} do VIOXX® (Rofecoxib) do mercado, em 2004.17_{Essa classe de medicamentos} continua ainda sendo utilizada, mas sob a vigilância estrita dos órgãos de controle (ANVISA, no Brasil). Apesar desses efeitos, o Colecoxib (Celebra®) ainda é comercializado em várias partes do planeta.

Mais recentemente, a segurança cardiovascular do Celecoxib foi comparada com a de outros agentes anti-inflamatórios não esteroidais não seletivos (Naproxeno e Ibuprofeno). Uma equipe de profissionais realizou um estudo com mais de 24 mil pacientes, em vários hospitais e centros universitários americanos, e concluiu que a segurança cardiovascular do Celecoxib, em doses moderadas, é comparável àquela dos outros dois anti-inflamatórios.18_{Assim, a segurança cardiovascular do Celecoxib,} relacionada com problemas na velocidade de metabolização biológica19_{, não pode ser} vista como uma restrição à busca de novos agentes anti-inflamatórios e o interesse no desenvolvimento de agentes seletivos para a COX-2 se mantém, inclusive com outras possiblidades de uso terapêutico, o que justifica o desenvolvimento de novas substâncias e a pesquisa nessa área.

No final da década de 90, pesquisadores da Merck relataram ciclopentenonas dissubstituídas que apresentam uma elevada seletividade e atividade inibitória sobre a enzima COX-2, dando a essa classe estrutural um grande destaque como alvo farmacofórico20_{. A forma 4a (Figura 4), por exemplo, apresentou um perfil inibitório} sobre a COX-2 até melhor que do VIOXX®_{e, em virtude disso, foram feitas sugestões} de modificações estruturais sobre essa molécula, como a inclusão do espaçador oxigênio entre o anel de cinco membros e o anel aromático em posição α `a carbonila (4b, Figura 4). Porém, essas modifições a nível tanto estrutural quanto eletrônico envidenciaram uma queda significativa de seletividade, o que induziu os pesquisadores da Merck a concluírem que a interação estérica entre os anéis

(36)

4a 4b

Figura 4. Novos anti-inflamatórios desenvolvidos pela Merck.

Foi baseado nesses precedentes, que no nosso grupo de pesquisa do laboratório LSPNF foi desenvolvido um trabalho de Doutorado22_{que teve por objetivo} a síntese das ciclopentenonas dissubstituídas 1, 2, 3 e 4 (Figura 5), nas quais uma nova substituição bioisostérica clássica, agora sobre a forma 4b (Figura 4). Dessa vez, o espaçador oxigênio foi substituído por CH2, de modo a não causar alterações eletrônicas significativas com relação à forma 4a (Figura 4), apenas estruturais, de maneira a observarmos se a liberdade conformacional introduzida alteraria a atividade anti-inflamatória como foi demonstrado para 4b. Na verdade, as novas estruturas são isômeros de posição de 4b. Além disso, os substituintes dos anéis aromáticos foram alterados.

Figura 5. Ciclopentenonas dissubstituídas sintetizadas com atividade

(37)

Essas substâncias foram avaliadas in vitro e in vivo, no laboratório do Prof. Dr. Edson Antunes, do Departamento de Farmacologia da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp e apresentaram um perfil anti-inflamatório muito promissor. O estudo para a determinação do mecanismo de ação biológica dessas substâncias indicou que elas poderiam atuar por inibição seletiva da COX-2. Entretanto, esse estudo não foi conclusivo e teve que ser interrompido pelo término do trabalho e pela pequena quantidade de massa disponível das moléculas sintetizadas. A limitação desse estudo se concentrou principalmente na dificuldade encontrada com uma das etapas centrais da rota sintética (acoplamento mediado por ródio), que exigiu um longo trabalho de otimização das condições reacionais para cada substrato. A rota sintética total (Esquema 1) foi desenvolvida em oito (08) etapas.

Reagentes e condições: a) Acrilato de metila, DABCO, ultrassom, t.a., 6 h, 97%; b)

[Rh(cod)Cl]2 (2,5% mol), MeOH:tolueno (1:1), ácido 4-fluoro-borônico, refluxo, 3 h, 71%; c) DIBAL-H, CH2Cl2, -78 ° C, 1 h, 90%; e) PPh3, CBr4, CH2Cl2, 0 °C, 2 h, 97%; f) Malonato de etila, THF, NaH, 0 °C, 1 h, 76%; g) NaCl, DMSO/H2O, refluxo, 18 h, 79%; h) NaOEt/EtOH, refluxo, 3 h, 91%; i) i.(COCl)2, DMF, CH2Cl2, 0 °C t.a.; ii. AlCl3, HCl, 0 °C t.a., 2 h, 92%.

Esquema 1. Rota sintética para a preparação de novos anti-inflamatórios.

Essas dificuldades na síntese, portanto, impactaram negativamente no planejamento dos estudos de atividade anti-inflamatória, principalmente com relação às quantidades disponíveis dos compostos.

(38)

com a possibilidade de obtermos derivados ainda mais potentes, que este trabalho de dissertação de mestrado foi proposto, com os seguintes objetivos:

1. Revisitar a sequência estabelecida para a síntese das ciclopentenonas

dissubstituídas 1-4 e propor uma nova sequência sintética mais simples, direta e geral para a preparação das substâncias-alvo;

2. Utilizar essa abordagem sintética para preparar novos derivados; 3. Identificar derivados com maior potencial anti-inflamatório.

(39)

3. Planejamento de Potenciais Ant-inflamatórios

No trabalho de doutorado precedente22_{, a estratégia de modificação molecular} consistiu de bioisosterismo clássico, a partir dos anti-inflamatórios desenvolvidos pela Merck (ver Figura 4). Nessa estratégia, o átomo de oxigênio espaçador da molécula protótipo 4b (Figura 4) foi substituído pelo espaçador metileno, agora posicionado no Cβ. Em Cβ, o objetivo foi também de posicionar o substituinte fenila, sempre p-substituído, no bolsão da COX-2, sítio de ligação seletivo da enzima. Quanto aos substituintes dos anéis aromáticos, variações foram realizadas a fim de estudar principalmente o papel do flúor, em diferentes posições, na formação de ligações de hidrogênio. Sendo pequeno, mas de alta polaridade, o interesse foi de comparar essas substituições àquelas dos átomos de oxigênio (ver Figura 5).

Uma vez que no trabalho precente22_{as ciclopentenonas com substituição} 3,5-F no anel aromático em posição α à carbonila apresentaram bons perfis anti-inflamatórios, como ponto de partida selecionamos esse padrão de substituição para compor os novos modelos do nosso trabalho. Para avaliar a influência da natureza dos substituintes do anel aromático em R2 (em posição β à carbonila), por sua vez, utilizamos a molécula de Celecoxib (Celebra®_{) como referência. Apesar do VIOXX}® possuir maior similaridade estrutural às ciclopentenonas, as ciclopentenonas dissubstituídas que foram desenvolvidas pela Merck apresentaram perfil inibitório sobre a COX-2 melhor que deste fármaco20_{e, no trabalho de doutorado precedente,} próximo do Celecoxib.22_{Além disso, no momento, o Celecoxib é o único disponível no} mercado, com menos restrições por órgãos regulamentadores do que o VIOXX®_{. Em} virtude disso, estudos atuais sobre os AINEs, e publicados em revistas de elevados fatores impacto, tomam como referência o Celecoxib.18

Para este fármaco encontramos valores de IC50 para a COX-1 e para a COX- 2 de substituintes em sua estrutura na posição X (Tabela 1).23_{O IC}₅₀_{representa a} concentração da droga que, em condições controladas, inibe 50% da atividade da COX.

Para a avaliação dos anti-inflamatórios não esteroidais, utiliza-se um índice de especificidade relativa entre as isoformas da COX, expresso como a razão entre os valores de IC50 para COX-1 e o IC50 para COX-2. Nesse caso, considerando a razão

(40)

de nossa estrutura de ciclopentenona dissubstituída. A molécula com substituinte 4-CH3, apesar de apresentar uma boa razão de seletividade (acima de 300), poderia apresentar uma grande instabilidade metabólica no meio biológico, uma vez que o grupo metila em posição para do anel aromático pode ser facilmente oxidada para sua forma carboxilada, antes de chegar ao alvo enzimático e, por essa razão, decidimos não a incluir na nossa nova coleção. Em contrapartida, nas posições orto e meta, o substituinte metila apresenta maior estabilidade metabólica essencialmente por questão de impedimento estérico em relação aos sítios catalíticos de enzimas metabolizadoras, tais como das enzimas do citocromo P450, um dos principais sistemas enzimáticos do organismo que atua sobre xenobióticos.

(41)

Tabela 1. Comparação dos valores de seletividade de acordo com a natureza e

padrão de substituição de anel aromático na molécula de Colecoxib, e a conveniência do emprego dos substituintes nas moléculas-alvo

X Cox-1 (IC50, µM) Cox-2 (IC50, µM) Seletividade

(*) Proposta como R2 4-CF3 > 100 8,23 12 - 4-Cl 17 0,01 1700 Ok 4-F 25 0,041 610 Ok 4-CH3 15 0,04 375 - 4-OCH3 2,58 0,008 323 Ok 4-SCH3 1,19 0,009 132 Ok 4-NHCH3 13,8 0,016 863 Ok 4-CO2H > 250 11,2 22 - 3-CH3 33,9 0,069 491 Ok

(*) expressa quantas vezes o valor de IC50 para a COX-1 é maior que o para a COX-2.

Obs: Os mais potenciais estão em destaque.

Em um segundo momento, com a colaboração do Prof. Dr. Daniel Fábio Kawano, calculamos os principais parâmetros farmacocinéticos para nossos pré-candidatos a fármacos (Tabela 2). Entre os pré-pré-candidatos, incluímos as três moléculas que apresentam bons perfis anti-inflamatórios no trabalho de doutorado precedente (Entradas 3, 4 e 5 – Tabela 2). Além disso, como a molécula com R2 = 4-F apresentou, no estudo precedente, o perfil biológico mais promissor, incluímos também uma molécula candidata à fármaco que apresenta uma variação de posição do substituinte F na porção R2 (Entrada 2 – Tabela 2), a fim de avaliarmos o efeito dessa variação.