Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO Centro de Ciências da Saúde Departamento de Ciências Farmacêuticas Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. Frederico Leite Gouveia. SÍNTESE E AVALIAÇÃO BIOLÓGICA DE DERIVADOS TIAZOLIDÍNICOS VISANDO NOVOS ANTIMICROBIANOS. Dissertação de Mestrado. Recife, PE 2008.

(2) Frederico Leite Gouveia. SÍNTESE E AVALIAÇÃO BIOLÓGICA DE DERIVADOS TIAZOLIDÍNICOS VISANDO NOVOS ANTIMICROBIANOS. Dissertação submetida ao Programa de PósGraduação em Ciências Farmacêuticas, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Ciências Farmacêuticas na Área de Concentração: Síntese de Fármacos.. Orientadora: Profa. Dra Julianna Ferreira Cavalcanti de Albuquerque. Recife, PE 2008. ii.

(3) Gouveia, Frederico Leite Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos / Frederico Leite Gouveia. – Recife: O Autor, 2008. xvi, 94 folhas: il., fig., tab., esquemas. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CCS. Farmácia, 2008. Inclui bibliografia e anexos. 1. Tiazolidínicos – Atividades antimicrobianas. I.Título.. 547 547. CDU (2.ed.) CDD (22.ed.). UFPE CCS2008-048. iii.

(4) iv.

(5) UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO Centro de Ciências da Saúde Departamento de Ciências Farmácia Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas Reitor Prof. Amaro Henrique Pessoa Lins Vice-Reitor Prof. Gilson Edmar Gonçalves e Silva Pró-Reitor para Assuntos de Pesquisa e Pós-Graduação Prof. Anísio Brasileiro de Freitas Dourado Diretor do Centro de Ciências da Saúde Prof. José Thadeu Pinheiro Vice-Diretor do Centro de Ciências da Saúde Prof. Márcio Antônio de Andrade Coelho Gueiros Chefe do Departamento de Ciências Farmacêuticas Prof.ª Jane Sheila Higino Vice-chefe do Departamento de Ciências Farmacêuticas Prof. Samuel Daniel de Souza Filho Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas Prof. Pedro Rolim Neto Vice-Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas Prof.ª Beate Saegesser Santos. v.

(6) DEDICATÓRIAS. Primeiramente a minha família em especial aos meus pais, Lúcia e Ubiratan, por todo esforço em me dar as oportunidades e incentivos para que eu chegasse até aqui e pela compreensão nos momentos alegres e difíceis de minha vida.... A minha namorada Renata pelo carinho e companheirismo ao longo destes dois anos de caminhada.. vi.

(7) AGRADECIMENTOS A Deus pelo dom da vida e pelo fato de ser tão generoso comigo nesta caminhada. À orientadora e amiga profa. Dra. Julianna Ferreira Cavalcanti de Albuquerque pela oportunidade concedida e conhecimento compartilhado desde o tempo de minha iniciação científica. Pela amizade, cobrança e liberdade para conduzir o projeto. À profa. Dra. Silene Carneiro do Nascimento e a funcionária Maria do Desterro Rodrigues, do Laboratório de Cultura de Células no Departamento de Antibióticos da UFPE, pela realização dos ensaios de citotoxicidade. À profa. Kêsia Xisto F. R. Sena do Laboratório de Fármacos e Ensaios Antimicrobianos do Departamento de Antibióticos da UFPE, pelo suporte dado durante os ensaios antimicrobianos. Aos amigos do laboratório Cris, Dani, Elaíne, Monize, Noely e Renata Cláudia, pelo convívio agradável e momentos de amizade e descontração, em especial a Juan, Renata Mendes, Sandra e Tati pela grande colaboração para a realização deste trabalho. Ao amigo Diogo Rodrigo pela amizade, grande apoio e disposição para ajudar a resolver vários problemas durante o mestrado. Aos amigos da turma de pós-graduação Cleiton, Diogo, Marcos e Silvio pelos momentos divertidos e sofrimento conjunto durante a realização dos créditos e desenvolvimento dos projetos. Aos amigos de apartamento Ellison, Marcelo e Paulo, pelo convívio, resenhas, discussões e amizade. Aos técnicos da central analítica do DQF, em especial Ricardo e Eliete. A todos os professores que fazem parte do programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. A FACEPE pelo suporte financeiro. Novamente aos meus pais, que são o que eu tenho de mais precioso e confiável nesta vida e por tudo que me ensinaram e ensinam. A minha namorada Renata pelo seu apoio, ternura e participação efetiva neste trabalho.. vii.

(8) Um dia você aprende que paciência requer muita prática... Descobre que realmente pode suportar... que realmente é forte, e que pode ir muito mais longe depois de pensar que não se pode mais. Aprende que nossas dúvidas são traidoras e nos fazem perder o bem que poderíamos conquistar, se não fosse o medo de tentar. (William Shakespeare). viii.

(9) 1. INTRODUÇÃO............................................................................................................ 2 2. REVISÃO DA LITERATURA .................................................................................... 6 2.1. Preparação de tiazolidina-2,4-dionas: ................................................................... 6 2.2. Preparação de 4-tioxo-tiazolidina-2-ona: ............................................................ 10 2.3. Reações de condensação:..................................................................................... 10 2.4. Atividades biológicas de derivados tiazolidínicos: ............................................. 14 2.5. Derivados tiazolidínicos como agentes antimicrobianos: ................................... 14 2.6. Derivados tiazolidínicos como agentes antiproliferativos contra células neoplásicas:................................................................................................................. 21 3. OBJETIVOS............................................................................................................... 24 3.1. Objetivos gerais: .................................................................................................. 24 3.2. Objetivos específicos:.......................................................................................... 24 4. ARTIGO ..................................................................................................................... 25 5. CONCLUSÕES .......................................................................................................... 44 6. PESPECTIVAS .......................................................................................................... 45 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ...................................................................... 47 8. ANEXOS .................................................................................................................... 61 8.1. Materiais e equipamentos utilizados.................................................................... 61 8.1.1. Materiais ....................................................................................................... 61 8.1.2. Equipamentos ............................................................................................... 61 8.2. Metodologias ....................................................................................................... 62 8.2.1. Preparação da Tiazolidina-2,4-diona............................................................ 62 8.2.2. Avaliação da atividade antimicrobiana ........................................................ 62 8.2.3. Avaliação da atividade citotóxica................................................................. 69 8.3. Esquema de síntese.............................................................................................. 71 8.4. Espectros selecionados ........................................................................................ 72 8.5. Resumos publicados em congressos durante o mestrado .................................... 92. ix.

(10) LISTA DE SIMBOLOGIAS E ABREVIAÇÕES AcOH. ácido acético. AcONa. acetato de sódio. AN. ágar nutritivo. Ar. aromático. CLSI. Clinical Laboratory Standards Institute. CMI. concentração mínima inibitória. COX. enzima ciclooxigenase. d. dubleto. dd. duplo dubleto. DAUFPE. Departamento de Antibiótico da Universidade Federal de Pernambuco. DCC. dicicloexilcarbodiimida. DMAD. dimetil acetilenodicarboxilato. DMEM. minimum essencial medium eagle modificado dulbecco’s. DMF. dimetil-formamida. DMSO. dimetilsulfóxido. EtOH. etanol. FabH. enzima β-Cetoacil-ACP-sintase III. GL. glicose extrato de levedura. H.A.M.. Hospital Agamenon Magalhães. H.C.. Hospital das Clínicas. IC50. concentração que reduz cinqüenta por cento da proliferação celular. IV. infravermelho. J. constante de acoplamento. MH. Müeller-Hinton. MRSA. Staphylococcus aureus meticilina resistente. MTT. brometo de 3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-difeniltetrazólio. MurB. enzima enolpiruvil uridina difosfato N-acetilglucosamina redutase. OMS. Organização Mundial da Saúde. PBS. solução tampão de fosfato padrão. PF. ponto de fusão. RMN 1H 13. RMN C. ressonância magnética nuclear de hidrogênio ressonância magnética nuclear de carbono 13 x.

(11) s. singleto. t. tripleto. UFC. unidade formadora de colônia. UTI. unidade de terapia intensiva. VRE. Enterococcus resistente à vancomicina. . aquecimento. δ. deslocamento químico. xi.

(12) LISTA DE ESQUEMAS Esquema 1. Primeira síntese do núcleo tiazolidina-2,4-diona....................................... 6 Esquema 2. Obtenção de 2,4-tiazolidinadionas a partir de tiocarbamatos.................... 6 Esquema 3. Preparação de tiazolidina-2,4-dionas pelo aquecimento da tiouréia, ácido monocloroacético e água sob refluxo..................................................... 7 Esquema 4. 5-arilideno-tiazolidinas funcionalizadas com p-fenoxifenacil substituído....................................................................................................................... 7 Esquema 5. Síntese de tiazolidina-2,4-dionas pela utilização de derivados do ácido carboxílico com cianatos.................................................................................. 7 Esquema 6. Utilização de ácido tiocianoacético e tiocianoacetato para a formação de 2,4-tiazolidinonas....................................................................................... 8 Esquema 7. Detionação da rodanina por ácido monocloroacético e água.................... 8 Esquema 8. Preparação de 5-arilideno-tiazolidina-2,4-dionas a partir de 5-arilideno-rodaninas...................................................................................................... 9 Esquema 9. Síntese de 2,4-tiazolidinadionas a partir de heterocíclicos similares......... 9 Esquema 10. Obtenção de 4-tioxo-tiazolidina-2-ona.................................................. 10 Esquema 11. Síntese de derivados tiazolidínicos benzilidênicos biologicamente ativos............................................................................................................................. 11 Esquema 12. Condensação aldólica da tiazolidina-2,4-diona com aldeídos aromáticos derivados da pirimidona............................................................................. 11 Esquema 13. Síntese de ésteres α-cianocinâmicos por condensação tipo Knoevenagel................................................................................................................. 11 Esquema 14. Formação de 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-dionas através da utilização de ésteres α-cianocinâmicos......................................................................... 12 Esquema 15. Condensação de tiazolidina 2,4-diona produzindo derivados 5-benzilidenos como isômeros geométricos Z.............................................................. 12 Esquema 16. Série de derivados 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-dionas com mistura de isômeros para dois compostos.................................................................... 13 Esquema 17. Síntese de derivados 5-(arilideno e arilglioxilideno)-3-fenaciltiazolidina-2,4-dionas................................................................................................... 15. xii.

(13) Esquema 18. Obtenção de 5-arilazo-3-benzil-4-tioxo-tiazolidina-2-onas a partir de 3-benzil-4-tioxo-tiazolidina-2-onas................................................................ 15 Esquema 19. Esquema de síntese de 2-tiazolilimina-5-arilideno-4-tiazolidinonas..... 16 Esquema 20. Estruturas de compostos com propriedades antibacterianas e Antifúngicas.................................................................................................................. 17 Esquema 21. Síntese de N-substituídas-2-alquilidenos-tiazolidina-4,5-dionas como agentes antibacterianos....................................................................................... 17 Esquema 22. Nova série de tiazolil tiazolidina-2,4-dionas relatadas como agentes antimicrobianos............................................................................................... 18 Esquema 23. Tiazolidina-4-onas análogas da venlafaxina com propriedades antimicrobianas....................................................................................... 19 Esquema 24. Nova série de 1,3-tiazolidinas análogas de nucleosídeos com atividade antibacteriana................................................................................................ 19 Esquema 25. 4-tiazolidinonas 2,3,5-trissubstituídas relatadas como inibidoras da enzima MurB........................................................................................................... 20 Esquema 26. Derivados tiazolidínicos como inibidores da β-Cetoacil-ACPsintase III (FabH).......................................................................................................... 21 Esquema 27. Derivados tiazolidínicos com efeito anti-proliferativo.......................... 22 Esquema 28. Fórmulas estruturais de moléculas dotadas de atividade contra células de câncer prostático humano............................................................................ 23 Esquema 29. Estruturas de 4-tiazolidinonas com propriedades anti-câncer............... 23. xiii.

(14) LISTA DE FIGURAS Figura 1. RMN 1H em DMSO-d6 a 300 MHz para o composto 5-(4-clorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3i).................................................. 70 Figura 2. RMN 1H (ampliação) em DMSO-d6 a 300 MHz para o composto 5-(4-clorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3i).................................................. 71 Figura 3. RMN 13C em DMSO-d6 a 75.4 MHz para o composto 5-(4-clorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3i).................................................. 72 Figura 4. RMN 13C – DEPT em DMSO-d6 a 75.4 MHz para o composto 5-(4-clorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3i).................................................. 73 Figura 5. Espectro no Infravermelho em KBr (pastilhas) para o composto 5-(4-clorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3i).................................................. 74 Figura 6. RMN 1H em DMSO-d6 300 MHz para o composto 5-(2,6-diclorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3l)............................................ 75 Figura 7. RMN 13C em DMSO-d6 a 75.4 MHz para o composto 5-(2,6-diclorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3l)............................................ 76 Figura 8. Espectro no Infravermelho em KBr (pastilhas) para o composto 5-(2,6-diclorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3l)............................................ 77 Figura 9. RMN 1H em DMSO-d6 300 MHz para o composto 5-(2-flúorbenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3a)................................................. 78 Figura 10. RMN 13C em DMSO-d6 a 75.4 MHz para o composto 5-(2-flúorbenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3a)................................................. 79 Figura 11. RMN 13C – DEPT em DMSO-d6 a 75.4 MHz para o composto 5-(4-flúorbenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3c)................................................. 80 Figura 12. Espectro no Infravermelho em KBr (pastilhas) para o composto 5-(2-flúorbenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3a)................................................. 81 Figura 13. RMN 1H em DMSO-d6 300 MHz para o composto 5-(2-bromobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3d).............................................. 82 Figura 14. RMN 13C em DMSO-d6 a 75.4 MHz para o composto 5-(2-bromobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3d).............................................. 83 Figura 15. Espectro no Infravermelho em KBr (pastilhas) para o composto 5-(2-bromobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3d).............................................. 84 Figura 16. RMN 1H em acetona-d6 a 300 MHz para o composto 5-(3-clorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3h)................................................. 85. xiv.

(15) Figura 17. RMN 13C em acetona-d6 a 75.4 MHz para o composto 5-(3-clorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3h)................................................. 86 Figura 18. Espectro no Infravermelho em KBr (pastilhas) para o composto 5-(3-clorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3h)................................................. 87 Figura 19. RMN 1H em acetona-d6 a 300 MHz para o composto 5-(2,3,5-triclorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3n)....................................... 88 Figura 20. Espectro no Infravermelho em KBr (pastilhas) para o composto 5-(2,3,5-triclorobenzilideno)-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (3n)....................................... 89. xv.

(16) LISTA DE TABELAS Table 1. Inhibitory zone (diameter) mm of compounds against bacterial and yeast strains using the disk diffusion method……………………...………….... 30 Table 2. Inhibitory activity of compounds 2 and 3a-n expressed as MIC (µg/mL)................................................................................................................ 32 Table 3. Minimum inhibitory concentration (MIC) in µg/mL of synthesized compounds against clinical isolate of multidrug-resistent Gram-positive bacterial strains……….…………………………………………………………….... 32 Table 4. Growth inhibitory effects (%) of 3a-n on human carcinoma cell lines…..... 33 Tabela 5. Relação dos isolados clínicos utilizados nos testes de concentração mínima inibitória.......................................................................................................... 62 Tabela 6. Antibiograma dos isolados clínicos utilizados nos testes de concentração mínima inibitória.................................................................................... 63 Tabela 7. Esquema de preparação de diluição das substâncias a serem usadas em testes de sensibilidade por diluição em ágar............................................... 66. xvi.

(17) RESUMO: Síntese e avaliação antimicrobianos. biológica. de. derivados. tiazolidínicos. visando. novos. As doenças infecciosas são responsáveis por número apreciável de óbitos da população mundial. A resistência de microrganismos a antibióticos existentes tem aumentado dramaticamente nos últimos anos. Neoplasias também são fonte de grande preocupação, visto que o câncer permanece como a segunda causa de morte, depois das desordens do coração, tanto em países avançados como em desenvolvimento. Longe de ser apenas uma curiosidade científica o surgimento de microrganismos resistentes a múltiplas drogas e o grande número de casos de câncer na população mundial, têm exigido o desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas. Diversas publicações têm se referido às tiazolidinas, heterocíclicos pentagonais contendo átomos de nitrogênio e enxofre em seu núcleo, como potenciais agentes antimicrobianos e antiproliferativos. Em um estudo de relação estruturaatividade preliminar, são descritos neste trabalho a síntese e a avaliação das atividades antimicrobiana e citotóxica de compostos do tipo 5- benzilideno-4-tioxo-tiazolidina-2-onas. Os derivados tiazolidínicos foram obtidos através da tiocarbonilação na posição 4 da tiazolidina-2,4-diona, seguido de condensação tipo Knoevenagel com os respectivos aldeídos aromáticos. Os produtos sintetizados foram purificados por cristalização, lavagem e coluna cromatográfica em solventes apropriados, obtendo-se rendimentos entre 15 e 70% e caracterizados estruturalmente por métodos espectroscópicos convencionais (RMN 1H, RMN 13C e IV). A avaliação antimicrobiana foi realizada in vitro, utilizando os métodos de difusão em disco (determinação do halo de inibição) e concentração mínima inibitória (CMI), frente a bactérias e levedura da coleção de microrganismos do Departamento de Antibióticos da UFPE e frente a isolados clínicos de bactérias Gram-positivas resistentes a múltiplas drogas, obtidas e identificadas nos Setores de Bacteriologia das Unidades Laboratoriais do hospital das Clínicas da UFPE e do Hospital Agamenon Magalhães, de diversos sítios de infecção e setores hospitalares. Os ensaios citotóxicos foram realizados in vitro frente a células NCI-H292 e HEp-2 (derivadas de carcinoma epidermóide de pulmão e laringe respectivamente) cedidas pelo Instituto Adolfo Lutz. Os resultados mostraram significativa atividade contra bactérias Gram-positivas, incluindo contra os isolados clínicos resistentes a múltiplas drogas, destacando-se a importância da 4-tiocarbonila e do substituinte 5-benzilideno para o aumento da atividade antibacteriana dessa classe de compostos. Nenhum dos derivados testados exibiu atividade antiproliferativa significante contra as linhagens celulares de carcinoma humano.. Palavras-chave: Derivados tiazolidínicos; atividade antimicrobiana; Atividade citotóxica. xvii.

(18) ABSTRACT: Synthesis and biological evaluation of thiazolidinic derivatives targeting new Antimicrobials Infectious diseases are responsible for a great number of deaths in the world’s population. The resistance of microorganisms to antibiotics in current use has been increasing dramatically in recent years. Neoplasms are also a source of great concern, since cancer remains the second cause of death, after the disorders of the heart, both in developed and developing countries. Far from being just a scientific curiosity, the appearance of microorganisms resistant to various drugs and the elevated number of cases of cancer in the world’s population, requires the development of new alternative therapeutics. Several publications have refered to thiazolidines, pentagonal heterocycles which contain atoms of nitrogen and sulfur in the nucleus, as potential antimicrobial and antiproliferative agents. In a preliminary study of structure-activity relationship, this paper describes the synthesis and evaluation of antimicrobial and cytotoxic activity of compounds of the type 5-arylidene-4thioxo-thiazolidine-2-ones. The thiazolidinic derivatives were obtained through thiocarbonylation in position 4 of the thiazolidine- 2,4-dione, followed by Knoevenagel condensation with the appropriate aromatic aldehydes. The synthesized products were purified by crystallization, washing and column chromatography in appropriate solvents, obtaining yields between 15 and 70% and structurally characterized by conventional spectroscopic methods (NMR 1H, NMR 13C and IR). The in vitro antimicrobial activity was performed using the disk diffusion method (inhibition halo determination) and the Minimum Inhibitory Concentration (MIC), against bacteria and yeast from the microorganism collection of the Antibiotics Department of the UFPE and against a clinical isolate of multidrug resistant Gram positive bacterial strains, obtained from Bacteriology Sectors of laboratory units of the Clinical Hospital of the UFPE and of the Agamenon Magalhães Hospital. The clinical isolates were collected from various sites of infection and hospital sectors. The in vitro cytotoxic tests were performed against cells NCI-H292 and HEp-2 (derived from epidermoid carcinoma of lung and larynx respectively) provided by the Adolfo Lutz Institute. The results showed significant activities against Gram positive bacteria, including the multidrug resistant clinical isolates, evidencing the importance of 4thiocarbonyl and the 5-benzylidene substituted in the increase of the antibacterial activity of compounds in this class. None of the derivatives tested exhibited significant antiproliferative activity against human carcinoma cell lines.. Key-words: Thiazolidinic derivatives; antimicrobial activity; citotoxic activity. xviii.

(19) INTRODUÇÃO.

(20) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. 1. INTRODUÇÃO Um dos principais objetivos da química medicinal é o desenvolvimento, síntese e produção de moléculas como potenciais agentes terapêuticos (VERMA; SARAF, 2007). No passado o desenvolvimento de fármacos foi principalmente baseado no empiritismo, porém nos últimos anos, tem sido dada grande ênfase ao planejamento racional de fármacos. Entre os métodos de produção de drogas na terapêutica o bioisosterismo têm sido largamente utilizados pelos químicos medicinais para síntese de moléculas potencialmente bioativas, constituindo uma ferramenta na busca da potencialização de efeitos farmacológicos e simultânea redução de efeitos colaterais indesejáveis (THOMAS, 2003). O bioisosterismo é utilizado para modificar a estrutura dos compostos bioativos mediante a substituição de grupos químicos, conferindo a estes compostos atividades biológicas semelhantes a do composto matriz, porém com propriedades. físico-químicas. ou. biológicas. vantajosas. (KOROLKOVAS;. BURCKHALTER, 1982). Como exemplo, a inserção de grupos benzilidenos em compostos bioativos, constitui uma estratégia usual para obter ou induzir antagonismo para algumas propriedades biológicas, bem como para realizar modificações estruturais como ferramenta para estabelecer relações estrutura-atividade. A diversidade estrutural e terapêutica acoplada com viabilidade comercial de pequenas moléculas, tem fascinado pesquisadores das áreas de química orgânica e medicinal (KAVITHA et al., 2006). Estruturas heterocíclicas vêm recebendo atenção especial, pois pertencem a uma classe de compostos com utilidade farmacológica comprovada. Tiazolidinas são compostos heteterocíclicos contendo átomos de nitrogênio e enxofre em seu núcleo, e seus derivados atraem constante interesse há vários anos, devido as suas diversas propriedades biológicas (VERMA; SARAF, 2007; SINGH et al., 1981). A atividade antimicrobiana é uma das propriedades mais investigadas dos derivados tiazolidínicos. A necessidade de novas drogas para a terapia de infecções bacterianas vem crescendo nos últimos anos, pois este tipo de infecção tem aumentado dramaticamente nas últimas décadas. Com a introdução dos antibióticos nos anos 40, foi esperada a eliminação de todas as doenças infecciosas, entretanto devido ao amplo emprego e ao mau uso dos antibióticos, a resistência bacteriana tem se tornado um sério problema de saúde pública. A diminuição da sensibilidade aos agentes antimicrobianos 2.

(21) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. vem se elevando para uma ampla variedade de patógenos e a resistência a múltiplas drogas já é comum em muitos microrganismos como Staphylococcus aureus (HIRAMATSU et al., 1997), Enterococcus faecium (MONTECALVO et al., 1994), Streptococcus. pneumoniae. (BUTLER. et. al.,. 1996),. Acinetobacter. species. (LYYTIKAINEN et al., 1995) e Salmonella typhimurium (THRELFALL et al., 1996). Enterococcus fornece um excelente exemplo de organismos que podem acumular genes de resistência e transformarem-se em patógenos resistentes a múltiplas drogas. O primeiro Enterococcus resistente a vancomicina (VRE) foi relatado nos Estados Unidos em 1989, a maioria em pacientes na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) (onde o uso de antibióticos é maior). Em 1996, a porcentagem de isolados de VRE dentro de UTIs era de aproximadamente 14% (CENTERS FOR DISEASE CONTROL AND PREVENTION, 1997), onde muitos eram resistentes a ampicilina, gentamicina e estreptomicina, deixando poucas opções terapêuticas. As infecções por VRE já são identificadas em várias partes do mundo como América do Sul, Europa, África e Oceania. No Brasil o primeiro caso foi confirmado em 1999 (ZANELLA et al., 1999). Cepas de S. aureus também têm apresentado diminuição de sua susceptibilidade a vancomicina, a maior freqüência destas cepas tem sido identificada no Japão (HIRAMATSU et al., 1997) e nos Estados Unidos (SMITH et al., 1999). Bactérias que apresentam uma elevada virulência, também são fonte de preocupação. Um exemplo de clone resistente a múltiplas drogas e altamente virulento, pode ser dado pela propagação em diferentes regiões do Canadá de uma única cepa de S. aureus resistente à meticilina (MRSA), que foi introduzida em um hospital através de um paciente vindo da Índia com dermatite (ROMAN et al., 1997). Embora o paciente tenha passado apenas quatro horas no hospital, foram identificadas nessa instituição, 4 casos de infecções por MRSA ligados ao paciente. Cerca de 21 casos adicionais foram observados em um hospital de Vancouver, ao qual o paciente foi transferido e 26 casos foram constatados em um outro hospital para o qual o enfermo também foi admitido. Longe de ser apenas uma curiosidade científica, o aparecimento de cepas multiresistentes e altamente virulentas tem exigido o desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas. Os derivados tiazolidínicos, através de suas propriedades antimicrobianas, mostram-se como potenciais candidatos a suprir parte desta necessidade.. 3.

(22) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Nos últimos anos tem sido muito investigada uma nova aplicação para as tiazolidinas, a atividade antiproliferativa frente a células neoplásicas. Várias estratégias têm sido empregadas para combater neoplasias, como o desenvolvimento de drogas anti-angiogênesis, terapias imunomoduladoras, uso de regimes terapêuticos baseados em múltiplas drogas (com diferentes mecanismos de ação), uso de pró-drogas, dentre outros. Entretanto, apesar dos imensos avanços clínicos e no campo da pesquisa básica, os quais têm resultado no aumento das taxas de cura de algumas malignidades, o câncer permanece como a segunda causa de morte depois das desordens do coração, tanto em países avançados como em desenvolvimento (ROSTOM, 2006). No Brasil, em 2005, a doença matou cerca de 190 000 pessoas (15 % do total de mortes daquele ano), onde 113 000 vítimas estavam com idade inferior a 70 anos. Sendo assim, a contínua e árdua tarefa de descobrir novos agentes com potencial antiproliferativo contra células neoplásicas permanece extremamente importante, principalmente para casos de neoplasias refratárias, bem como para o tratamento de cânceres mais ofensivos, tais como o mieloma múltiplo e leucemias.. 4.

(23) REVISÃO DA LITERATURA & OBJETIVOS.

(24) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. 2. REVISÃO DA LITERATURA 2.1. Preparação de tiazolidina-2,4-dionas: O primeiro núcleo da tiazolidina-2,4-diona foi preparado a partir da isomerização do ácido tiocianoacético em meio ácido (Heintz, 1865) (Esquema 1).. O N. C. S. O CH2. C. OH. N. H+ H2O. S. H O. Esquema 1. Primeira síntese do núcleo tiazolidina-2,4-diona.. Diversos derivados de ácidos α-halogenocarboxílicos, derivados de ácidos maléicos e ácidos arilacrílico têm sido usados em reações com N,S-nucleófilos. Tiocarbamatos como precursores de tiazolidina-2,4-dionas representam uma variação deste método. (Esquema 2, equação – a) Da mesma forma, a reação do derivado do ácido maléico, dimetil acetilenodicarboxilato (DMAD), com alquilamônio Nalquiltiocarbamatos em metanol à temperatura ambiente, para a obtenção de 3,5dissubstituída-tiazolidina-2,4-diona.. (Esquema. 2,. equação. –. b).. (LESYK;. ZIMENKOVSKY, 2004). R. O N a). RNH2. COS B:. ClCH2CO2 -. RNHCOSCH2CO2 -. H+. RNHCOS b). O. S. R. O N. MeO2C CO2Me. MeO2C. S. O. Esquema 2. Obtenção de 2,4-tiazolidinadionas a partir de tiocarbamatos.. Um dos métodos mais clássicos de obtenção de tiazolidina-2,4-diona foi desenvolvido por Libermann; Himbert e Hengl (1948) usando tiouréia. com. subseqüente hidrólise ácida. (Esquema 3). 6.

(25) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. O N ClCH2CO2H. +. SC(NH2)2. H2O. H O. S. Esquema 3. Preparação de tiazolidina-2,4-dionas pelo aquecimento da tiouréia, ácido monocloroacético e água sob refluxo.. Koyama et al. (2003), na busca de compostos com atividade antihiperglicemiante, sintetizaram 5-aril tiazolidinadionas, através da ciclização in situ do anel tiazolidínico a partir de diversos derivados do ácido fenilacético (Esquema 4).. OH. MeO O. O R2. O () O n. O. S. a, b, c. H. R3. R1. R2. N O. O. (a) SOCl2, piridina, temp. amb.; (b) tiouréia, NaOAc, EtOH,. O () O n. ; (c) aq-HCl, EtOH,. R3. R1. .. Esquema 4. 5-arilideno-tiazolidinas funcionalizadas com p-fenoxifenacil substituído.. Outra metodologia útil para a síntese de tiazolidinas-2,4-dionas é a condensação de ácidos α-mercaptocarboxílicos com cianatos (OMAR; EL-AASAR; SAIED, 2001) (Esquema 5, equação – a) ou reação de ácido tioglicólico com fenil isocianato (DOLLING et al., 1991) (Esquema 5, equação – b).. CO2H. HS a). O. O. - +. NK. KOCN. R. S. NH. H+ O. S. O. Ar. O N b). HSCH2CO2H. +. ArOCN. -. H2O. S. O. Esquema 5. Síntese de tiazolidina-2,4-dionas pela utilização de derivados do ácido carboxílico com cianatos.. 7.

(26) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Ácidos tiocianoacéticos e seus derivados podem ser utilizados para a obtenção de tiazolidinonas (Esquema 6, equação – a), através de ciclização utilizando ácido clorídrico diluído ou em etapa única por hidrólise na presença de aldeídos aromáticos (LESYK; ZIMENKOVSKY, 2004) (Esquema 6, equação – b). H. O a). H2O HCl. R=H. CO2R. N. CO2R S. CO2NH2. N. H. O. S. N. H2O, ArCHO. b). O. S. S. O. Ar. Esquema 6. Utilização de ácido tiocianoacético e tiocianoacetato para a formação de 2,4-tiazolidinonas.. Um método de ampla aplicação para a síntese de tiazolidina-2,4-dionas é a partir de heterocíclicos similares, um exemplo é dado pela detionação da rodanina (2-tioxotiazolidina-4-ona) e seus derivados. Esta metodologia foi utilizada por Croxall; Lo e Shropshire (1953) através do tratamento de rodanina com ácido cloroacético e água sob refluxo. (Esquema 7).. O. H. N. S. S. O. S. O. O. N. N. ClCH2CO2H SH. S. SCH2CO2H. O. N. H2O S. N OH. S. H. O. Rodanina. Esquema 7. Detionação da rodanina por ácido monocloroacético e água.. O aquecimento de 5-arilideno-rodaninas com dimetil sulfato sem solvente, seguido de hidrólise, constitui uma maneira alternativa para a preparação de 5-arilideno2,4-tiazolidinadionas (VLADZIMIRSKAYA 1959) (Esquema 8).. 8.

(27) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. R. O. N. Me2SO4 S. S. R. O. N. Ar. S Ar. N+. SMe. 0. 120 - 140 C. R. O. SMe. *MeOSO3-. N. EtOH,. SMe. S. R. O H2O S. Ar. O. Ar. Esquema 8. Preparação de 5-arilideno-tiazolidina-2,4-dionas a partir de 5-arilideno-rodaninas.. Um outro exemplo de anel heterocíclico capaz de originar 3,5-dissubstituídastiazolidina-2,4-dionas é a partir de ciclotiocarbonatos, através da condensação com isotiocianatos (GULBINS; ROTH; HAMANN, 1961) (Esquema 9, equação – a). Estes pesquisadores também propuseram a transformação do anel de 1,3,4-oxadiazol-2(H)tionas pela reação com ácidos α-cloro (bromo) acéticos, como uma rota para a obtenção de 3-acilamina-2,4-tiazolidinonas (Esquema 9, equação – b).. O. a). O +. R. R'. O. O. S. N. R'. O. N R. S. O. R N. b) R. NH O. S. HN N. O. XCH2COOH X = Cl, Br. S R = CH2Ar, CH2OAr. O O. Ar. Esquema 9. Síntese de 2,4-tiazolidinadionas a partir de heterocíclicos similares.. 9.

(28) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. 2.2. Preparação de 4-tioxo-tiazolidina-2-ona: Reações usualmente utilizadas para a tiocarbonilação na posição 4 da tiazolidina-2,4-diona são realizadas em dioxano seco na presença de P2S5 (GRISHCHUK et al., 1967) ou do reagente de Lawesson (ANDRADE et al., 2002) (Esquema 10).. O N S. S. H. N. P2S5 ou Reagente de Lawesson. O. S. H. O. S S Reagente de Lawesson:. P. P. CH3O. OCH3. S S. Esquema 10. Obtenção de 4-tioxo-tiazolidina-2-ona.. 2.3. Reações de condensação: As 2,4-tiazolidinonas podem sofrer reações de condensação do tipo aldólica envolvendo o grupo metileno na posição 5 do anel, devido ao caráter nucleofílico do átomo de carbono metilênico. A redução do caráter nucleofílico e a formação do ânion em presença de uma base são dependentes do efeito retirador de elétrons da carbonila adjacente, bem como da presença de outros grupos retiradores de elétrons, na posição 2 do anel. É notório que a condensação de Knoevenagel do C-5 metileno ativo de 4tiazolidinonas para fornecer os derivados 5-arilidenos, constitui um meio eficiente para a obtenção de substâncias biologicamente ativas, quando é bem descrito que 5arilidenos-4-tiazolidinonas. apresentam. um. amplo. espectro. de. propriedades. farmacológicas (SINGH et al., 1981).. 10.

(29) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Um método bastante utilizado para promover esse tipo de reação é realizado com o uso de aldeídos aromáticos em presença de ácido acético glacial e acetato de sódio anidro (SHVAIKA et al., 1983). Bondock; Khalifa e Fadda (2007) utilizaram este processo condensando 4-tiazolidinonas-2,3-dissubstituídas e obtendo derivados 5arilidenos com atividade antimicrobiana (Esquema 11). Ar Cl. Ar Cl. N N S. N. N. N. CHO. Cl. N. O. S. O AcOH/ AcONa. Cl. Esquema 11. Síntese de derivados tiazolidínicos benzilidênicos biologicamente ativos.. Madhavan et al. (2002) reagiram aldeídos derivados da pirimidinona com tiazolidina-2,4-dionas, utilizando piperidina e tolueno. O produto condensado foi obtido com bons rendimentos (variando de 31 a 95%) (Esquema 12). S. O O. N R1. N. O. N H. CHO. O O. R1. R2 N H. O. N N. S O. R2. , Tolueno. N. O. H. Esquema 12. Condensação aldólica da tiazolidina-2,4-diona com aldeídos aromáticos derivados da pirimidona.. Outra forma de condensação na posição 5 do anel tiazolidínico ocorre pela utilização de ésteres α-cianocinâmicos substituídos (ésteres de Cope). Estes ésteres podem ser preparados através de reação de condensação tipo Knoevenagel, entre aldeídos e cianoacetato de etila (molécula com grupo metileno ativo) em solução benzênica, na presença de acetato de amônio e ácido acético (COPE et al., 1941) (Esquema 13). CN CHO + H2C R. CO2C2H5. CN. CH3CO2NH4 CH3CO2H Benzeno. CH R. C. Éster de Cope. CO2C2H5. Esquema 13. Síntese de ésteres α-cianocinâmicos por condensação tipo Knoevenagel.. 11.

(30) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-dionas foram sintetizadas por Guarda et al. (1997) através da condensação da 2,4-tiazolidinadiona com ésteres 2-cianocinamatos de alquila, via adição de Michael, em presença de piperidina e etanol, com rendimentos variando de 20 a 80% (Esquema 14). O N. CN CH. C. S. O. H. O N. N H. +. CO2C2H5. R. H. CH. EtOH. S. O. R. Esquema 14. Formação de 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-dionas através da utilização de ésteres αcianocinâmicos.. A condensação de 4-tiazolidinonas leva aos derivados 5-arilidenos que, teoricamente, podem existir como isômeros geométricos Z e E. A configuração é denominada Z quando os dois substituintes prioritários (enxofre e fenil) encontram-se do mesmo lado e denominada E quando em lados opostos. Entretanto foi relatado na literatura, que as reações entre imidazolidinas e benzaldeídos em meio ácido, o principal produto é o isômero Z (TAN; ANG; FONG, 1986). Além disso, o estudo de RMN 13C acoplado, que fornece a constante de acoplamento vicinal do próton etilênico e do grupo carbonila adjacente, mostraram que em arilidenos tiazolidinas e imidazolidinas a configuração Z foi formada (TAN; ANG; FONG, 1986; ALBUQUERQUE et al., 1995). Bruno et al. (2002) determinaram a configuração Z de derivados 5-arilidenotiazolidina-2,4-dionas (Esquema 15) através de cristalografia por raios-X e análise de RMN 1H. O isômero E não foi obtido mesmo em diferentes condições experimentais, como: condensação utilizando ácido acético na presença de acetato de sódio, tolueno com piperidina ou temperatura ambiente. O N. CHO. +. S. O. H. O. H. R. Piperidina. N. H. EtOH. C. S. O. Configuração Z (única formada). R Esquema 15. Condensação de tiazolidina 2,4-diona produzindo derivados 5-benzilidenos como isômeros geométricos Z.. 12.

(31) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. A configuração Z de derivados 5-arilideno-4-tiazolidinonas também foi observada através de dados de RMN 1H, pela verificação da influência magnética da carbonila adjacente sobre o deslocamento químico do hidrogênio etilênico, que aparece como um singleto entre 7,97 – 7,63 ppm. Devido a menor influência magnética do átomo de enxofre no isômero E, este singleto aparece com deslocamento químico (δ) inferior a 7,63 ppm. (OTTANÀ et al., 2005; VICINI et al., 2006). Entretanto, Dündar et al. (2007) obtiveram mistura de isômeros para apenas dois compostos (VIc e VIe – esquema 16) de uma série de doze derivados 5-arilidenos-2,4tiazolidinadionas. Os isômeros foram separados por coluna cromatográfica de sílica gel onde seus espectros de RMN 1H foram muito similares, exceto para o sinal do próton 5metilideno. Os singletos relativos aos hidrogênios 5-metilideno dos isômeros Z (VIc-1 e VIe-1), desblindados pela carbonila adjacente, foram detectados a 8,05-8,04 ppm. Em se tratando dos isômeros E (VIc-2 e VIe-2), os singletos ocorreram em deslocamento químico menor (7,34-7,33 ppm). A configuração Z do composto VIc-1 foi confirmada através de cristalografia por raios-X. Cl N. O R'. N. O. S S. X. R R1. O. O. N. S Cl. H. Configuração Z. O. Cl. N. Cl. S. C. R'. H. N. C. S. Cl. S R = H, F, Cl, Br, NO2 R1 = H, Cl X = COCH2, CH2. VIc-1 - X = CO, R = Cl, R1 = H VIc-2 - X = CO, R = Cl, R1 = H VIe-1 - X = CO, R = Cl, R1 = Cl VIe-2 - X = CO, R = Cl, R1 = Cl. O. N Cl. Configuração E. Esquema 16. Série de derivados 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-dionas com mistura de isômeros para dois compostos.. 13.

(32) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. 2.4. Atividades biológicas de derivados tiazolidínicos: A literatura tem relatado várias aplicações dos compostos tiazolidínicos no desenvolvimento de substâncias para o tratamento de infecções virais (RAWAL et al., 2007), mal de alzheimer (CHANDRA et al., 2007), tuberculose (KÜÇÜKGÜZEL et al., 2002), infecções fúngicas (SIDDIQUI et al., 2003), inflamação (OTANNÀ et al., 2005), hipertensão (PATT et al., 1992), esquizofrenia (JAEN et al., 1990), parasitoses (TENÓRIO et al., 2005), diabetes (YANAGISAWA et al., 2000), dor (CARTER et al., 1999), dentre outras (SINGH et al., 1981).. 2.5. Derivados tiazolidínicos como agentes antimicrobianos: As penicilinas são tiazóis acoplados com o anel β-lactâmico, de acordo com esta analogia, a aplicação de tiazolidinonas como agentes tóxicos a microrganismos patogênicos tem evocado considerável atenção durante os últimos 20 anos (SIDDIQUI et al., 2003). Diversas. 2-[(diclorofenil)imina]-4-tiazolidinonas,. 2-(arilidrazina)-4-. tiazolidinonas e seus derivados 5-arilidenos correspondentes foram testados contra Staphylococcus aureus. A atividade antibacteriana dos derivados 5-arilidenos de ambos 2-[(diclorofenil)imina] / 2-(arilidrazina)-4-tiazolidinonas foram melhores que os compostos de partida (Mandlik et al., 1966). Os dados de uma análise de mais de 50 derivados tiazóis e tiazolidinonas contra bactérias, revelaram que as tiazolidinonas foram mais ativas que os tiazóis (VERMA; SARAF, 2007).. 14.

(33) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Salama; Labouta e Moustafa (1990) prepararam derivados 5-(arilideno e arilglioxilideno)-3-fenacil-tiazolidina-2,4-dionas. 17),. (Esquema. os. compostos. apresentaram moderada atividade frente a S. aureus e Candida albicans, não exibindo ação contra Escherichia coli. O O N ArCHO. HC. O O N. CH2. C. O. S. R1. CH3CO2H CH3CO2Na. C. R1. O. S. R3. CH2. O O N R3COCHO. R1 = H, CH3, Cl, Br, NO2. CO HC. CH2. C. R1. O. S. R2. R2 = H, CH3, Cl, Br, C6H5 R3 = H, Cl. Esquema 17. Síntese de derivados 5-(arilideno e arilglioxilideno)-3-fenacil-tiazolidina-2,4-dionas.. Várias 5-arilazo-3-benzil-4-tioxo-tiazolidina-2-onas foram preparadas, com sucesso, através da reação entre 3-benzil-4-tioxo-tiazolidina-2-onas e sais de diazônio, em presença de dioxano, à temperatura entre 0 a 5°C, com rendimentos variando de 49 a 100% (Esquema 18). Os derivados obtidos foram ativos frente a C. albicans e S. aureus (LABOUTA et al., 1987).. S N S. + N NAc. CH2. S N. R O. Dioxano. N. N. S. CH2. O. R Esquema 18. Obtenção de 5-arilazo-3-benzil-4-tioxo-tiazolidina-2-onas a partir de 3-benzil-4-tioxotiazolidina-2-onas.. 15.

(34) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Recentemente Vicini et al. (2006) desenvolveram a síntese de dez novas 2tiazolilimina-5-arilideno-4-tiazolidinonas (Esquema 19) e avaliaram, juntamente com o intermediário 2-(tiazol-2-ilimina)-tiazolidina-4-ona, suas propriedades antimicrobianas contra fungos, levedura, bactérias Gram-negativas e um grande número de bactérias Gram-positivas, incluindo isolados clínicos de S. aureus e S. epidermidis penicilinaresistentes. A variação estrutural foi selecionada pela introdução, na posição 5 do anel tiazolidínico, de diferentes substituintes arilidenos, que foram explorados como grupos bioativos no núcleo heterocíclico. Estes grupos são úteis por abranger determinadas propriedades físico-químicas como hidrofobicidade e impedimento estérico (VICINI et al., 2002; ZANI; VICINI; INCERTI, 2004). Moléculas com grupos volumosos e afinidade por um receptor biológico, podem ocupar o sítio ativo do receptor e produzir diferentes respostas biológicas, como por exemplo, a indução de antagonismo (BARREIRO; FRAGA, 2001). Foram obtidas notáveis inibições do crescimento de um amplo espectro de bactérias Gram-positivas e Gram-negativa (Haemophilus influenzae), entretanto E. coli e fungos não foram susceptíveis. Os derivados 5-substituídos apresentaram uma eficácia antimicrobiana maior que a do composto intermediário, 2(tiazol-2-ilimina)-tiazolidina-4-one, sugerindo o importante papel do anel arilideno no aumento da atividade antimicrobiana desta classe de compostos. É importante ressaltar o fato de que grupos arilidenos, contendo átomos de cloro, foram mais efetivos contra todos os microrganismos testados.. N. N. a NH2. S. O N H. S. C. N CH2Cl. N c. N. S. O. HN S. N. S. S. 3. 2. 1. b. O. HN. CH. 4. R. 4a: R = H 4b: R = 4-OH 4c: R = 4-OCH3 4d: R = 3-OCH3, 4-OH 4e: R = 2-NO2. 4f: R = 3-NO2 4g: R = 4-NO2 4h: R = 2-Cl 4i: R = 3-Cl 4j: R = 4-Cl. Esquema 19. Esquema de síntese de 2-tiazolilimina-5-arilideno-4-tiazolidinonas. Reagentes e condições: (a) ClCOCH2Cl, DMF, temp. amb., 2h; (b) NH4SCN, EtOH, refluxo, 1 h; (c) RC6H4CHO, CH3CO2H, CH3CO2Na, refluxo, 2-4 h.. 16.

(35) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Tunçbilek e Altanlar (1999) sintetizaram uma série de compostos (Esquema 20) contendo o anel tiazolidínico e um grupo flavonóide, através de condensação de Knoevenagel de derivados N-alquilados da tiazolidina-2,4-diona, com o 4’-flavonacarboxaldeído. Foram obtidos compostos com ação moderada para S. aureus e derivados que mostraram uma atividade comparável ao padrão fluconazol contra C. albicans. Estes pesquisadores verificaram que substituintes aromáticos contendo Cl e NO2 promovem uma maior ação antimicrobiana. O O. O. N. CH2. C R. O. S. O. R = 4-Cl, 4-NO2, 4-OCH3, 3-OCH3 Esquema 20. Estruturas de compostos com propriedades antibacterianas e antifúngicas.. Relação estrutura-atividade semelhante foi verificada por Albrecht et al. (2005) onde a halogenação de um substituinte fenil (em R1) mostrou um aumento da atividade contra S.aureus, em contraste com a atividade antibiótica diminuída obtida pela introdução de metil ou metóxi a este grupo. Estes pesquisadores relataram uma nova e eficiente síntese de novas N-substituídas-2-alquilidenos-tiazolidina-4,5-dionas, baseada na ciclização “one-pot” de nitrilas com N-substituídos-iso-tiocianatos e etil 2-cloro-2oxoacetato (Esquema 21). Alguns dos compostos testados mostraram atividade antibiótica contra B. subtilis e S. aureus. Nenhuma inibição de crescimento foi observada para bactérias Gram-negativas e levedura. É importante destacar que o grupo arila no nitrogênio do anel não foi necessário, visto que derivados alifáticos também mostraram efeitos antimicrobianos. CN. R1 +. R2. Esquema. N. 21.. Cl O. S C. Síntese. n-BuLi. de. O OEt. CN R2. R1. N. S. O. O. N-substituídas-2-alquilidenos-tiazolidina-4,5-dionas. como. agentes. antibacterianos. 17.

(36) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Dündar et al. (2007) sintetizaram uma nova série de tiazolil tiazolidina-2,4-diona (Esquema 22) e constataram que a introdução de grupos benzila ou fenacila, na posição 3 do anel tiazolidínico, não demonstrou função notável para o aumento da atividade antimicrobiana. Seus novos derivados apresentaram-se ativos contra S. aureus, incluindo cepas meticilina resistentes, e C. albicans, exibindo para esta, efeito maior que o padrão miconazol. O S. Cl. X N. R. N. S. R1. O. Cl. R = H, F, Cl, Br, NO2 R1 = H, Cl X = COCH2, CH2 Esquema 22. Nova série de tiazolil tiazolidina-2,4-dionas relatadas como agentes antimicrobianos.. Uma estratégia para a obtenção de substâncias bioativas bastante utilizada, é o acoplamento de moléculas com propriedades já estudadas. Essa hibridação molecular tem o intuito de potencializar uma determinada ação biológica ou fornecer propriedades físico-químicas convenientes aos novos derivados. Vários pesquisadores têm incorporado. diversos. núcleos. às. tiazolidinas. (BONDE;. GAIKWAD,. 2004;. KÜÇÜKGÜZEL et al., 2006; TUNÇBILEK; ALTANLAR, 1999; SIDDIQUI et al., 2003). Kavitha et al. (2006) conhecendo as atividades farmacológicas das tiazolidinas4-onas, obtiveram novos derivados tiazolidínicos como antimicrobianos, a partir de um grupo derivado da venlafaxina (1-[2-dimetilamino-1-(4-metoxi-fenil)-etil]-cicloexan-1ol) (Esquema 23, figura a), uma nova classe de antidepressivos que mostrou profunda biodisponibilidade. Os novos compostos foram obtidos de duas maneiras (Esquema 23, figura b), a primeira por um método convencional envolvendo a reação de condesação “one-pot”. de. três. componentes:. 1-[2-amino-1-(4-metoxi-fenil)-etil]-cicloexanol,. diferentes aldeídos aromáticos e heterocíclicos e ácido tioglicólico, usando DCC como promotor de ciclização. O segundo método foi realizado pela técnica de irradiação de microondas sem o uso de agente ciclizante, sendo este mais vantajoso por exibir menor custo, grande redução do tempo reacional, redução de poluentes e rendimentos mais elevados. 18.

(37) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Alguns dos análogos da venlafaxina com o anel tiazolidin-4-ona, mostraram potente atividade inibitória para bactérias e fungos, quando comparados aos padrões utilizados (estreptomicina, tetraciclina e nistatina).. N. a) O. OH. R. Venlafaxina. O b). N. NH2. MeO. S. HS. OH. +. CO2H. R-CHO. MeO DCC, THF ou. OH. Irr. M.O.. R = Fenil, 4-clorofenila, 2,6-difluorfenila, 4-hidroxifenila, 4-metilfenila, 2-nitrofenila, 3,4-dihidroxifenila, 4-metoxifenila, furfurila, 2-butil-4-cloro-imidazol-5-ila.. Esquema 23. Tiazolidinna-4-onas análogas da venlafaxina com propriedades antimicrobianas.. Significante atividade antibacteriana foi exibida por uma nova série de 1,3tiazolidinas análogas de nucleosídeos (SRIHARSHA et al., 2006). Nesta nova geração de análogos nucleosídeos a porção ribose foi substituída pelo anel 1,3-tiazolidina. À posição 2 deste anel heterocíclico, foi acoplada a base pirimidina (Esquema 24). Os compostos cuja porção pirimidina recebeu halogênios como substituintes, foram responsáveis pelos melhores resultados, exibindo atividades contra bactérias Grampositivas e Gram-negativas, melhores que os antibióticos padrões utilizados. O R. HN O. N H N S. OH. R=H R = CH3 R = SH R = Br R = Cl. Esquema 24. Nova série de 1,3-tiazolidinas análogas de nucleosídeos com atividade antibacteriana.. 19.

(38) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Várias pesquisas têm sido realizadas para elucidar os mecanismos pelos quais os derivados tiazolidínicos exercem suas propriedades antimicrobianas (BABAOGLU et al., 2003; BROOKE et al., 2003). Recentemente Sriharsha et al. (2006) demonstraram as 1,3-tiazolidinas como potenciais inibidores do crescimento bacteriano através de sua ligação à subunidade 50S ribossomal da bactéria, inibindo assim a formação do complexo 70S, com conseqüente inibição da síntese protéica bacteriana. A potencial inibição da enzima MurB por 4-tiazolidinonas 2,3,5-trissubstituídas (Esquema 25), contendo um grupo ácido acético α-substituído em N-3 foi demonstrada por Andres et al. (2000). Esta enzima tem papel fundamental na biossíntese do polímero peptidoglicano, o qual é essencial para a manutenção da integridade osmótica da parede celular bacteriana, estando presente em microganismos Gram-positivos e Gramnegativos, mas ausente em células de mamíferos. Os resultados foram obtidos utilizando dados a partir de testes in vitro, IC50 (concentração em que 50% da atividade enzimática é reduzida) e recursos de química computacional, como docagem de substratos, tendo como base os dados de cristalografia de raios-X da enzima MurB. HO R1. O O. N S. R2 R1 = n-butila. O. R2 = H, Me, CONHNHAr. Esquema 25. 4-tiazolidinonas 2,3,5-trissubstituídas relatadas como inibidoras da enzima MurB.. Inibidores da enzima β-Cetoacil-ACP-sintase III (FabH) (Esquema 26) foram obtidos por Alhamadsheh et al. (2007). A enzima FabH é muito importante no metabolismo dos ácidos graxos, estando presente em vários microrganismos. Sendo assim, inibidores da FabH têm potencial como agentes antimicrobianos, antiparasitários e antimicobacterianos. Estes pesquisadores sintetizaram derivados da tiazolidina-2-ona com um bom efeito inibitório sobre a enzima β-Cetoacil-ACP-sintase III (FabH).. 20.

(39) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. R. R. N. N O. O S O. S O. R = CH3 R = Ar-CH2 R = Ar-CH2-CH2 R = Ar-O-Ar-CH2. R = CH3-CH2-CH2 R = 3-piridil-CH2 R = C5H9-Ar-O-Ar-CH2. Esquema 26. Derivados tiazolidínicos como inibidores da β-Cetoacil-ACP-sintase III (FabH).. 2.6. Derivados tiazolidínicos como agentes antiproliferativos contra células neoplásicas: Estudos recentes revelaram que apesar da troglitazona (Esquema 27, figura a) (um derivado da tiazolidina) ser um agente antidiabético oral efetivo, apresenta efeito apoptótico (morte celular programada) em hepatoma (o mais freqüente câncer originado no fígado humano). O uso clínico de troglitazona tem sido restringido nos EUA e Japão por causa da indução severa de lesão hepática (YAMAMOTO et al., 2001). Além da investigação da atividade antiproliferativa da troglitazona (BURNSTEIN et al., 2003; PALAKURTHI et al., 2001), um grande número de derivados tiazolidínicos têm tido suas propriedades anti-câncer investigadas (TSUJIE et al., 2003; CHEN et al., 2004; HERRERA et al., 2004; ROSTOM, 2006). Li et al. (2007) sintetizaram e testaram in vitro a atividade antiproliferativa de análogos tiazolidínicos contra melanoma, a mais agressiva forma de câncer de pele. Os testes foram conduzidos contra duas linhagens celulares de melanoma humano e contra células fibroblásticas, estas últimas para determinar a seletividade dos compostos. Os resultados revelaram que análogos tiazolidínicos possuem atividade contra melanoma metastático, onde o composto mais ativo revelou maior potência e seletividade que o sorafenibe (droga padrão utilizada) (Esquema 27, figura b). Uma das importantes relações estrutura-atividade encontrada, mostrou a relevância do grupo amina no anel tiazolidínico, pois derivados 3-substituídos ou com nitrogênio insaturado, mostraram-se inativos.. 21.

(40) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. A partir da observação de que a enzima COX-2 é superexpressada em vários tumores humanos e de que antinflamatórios não-esteroidais diminuem a incidência de adenocarcinoma em pessoas com polipose adenomatosa familiar, Ottanà et al. (2005) decidiram investigar a atividade antiproliferativa de 4-tiazolidinonas inibidoras e não inibidoras da enzima COX-2. As propriedades antiproliferativas foram verificadas em cinco linhagen celulares de câncer de colo uterino humano. Interessantemente, moléculas inibidoras da enzima COX-2 mostraram-se totalmente inativas, porém o composto 5-(3-trifluormetilbenzilideno)-2,4-tiazolidinadiona (Esquema 27, figura c), a qual não exerce efeito inibitório sobre a COX-2, apresentou o melhor perfil antiproliferativo em todas as linhagens celulares. a). O. S. O. HO. N Troglitazona. b). O. c). S. H. O. H. O CF3. N. CH3OCHN N H. CONHR. HC. S. O. R = n-C16H33 Esquema 27. Derivados tiazolidínicos com efeito antiproliferativo.. Uma nova série de 2-aril-4-oxo-tiazolidina-3-il-amidas e derivados foram sintetizados e avaliados na sua capacidade de inibir o crescimento de células de câncer prostático (GUDUDURU et al., 2004). A partir de dados da literatura (ANDRES et al., 2000) o núcleo 4-tiazolidinona foi utilizado como um substituinte biomimético para o grupo fosfato de uma série de biomoléculas fosfatídicas (Esquema 28, figura a) dotadas de atividade contra células de câncer prostático humano. Os efeitos antiproliferativos dos compostos sintetizados foram examinados em cinco linhagens celulares de câncer de próstata humano (DU-145, PC-3, LNCaP, PPC-1 e TSU) e em células RH7777 (controle negativo). Os resultados revelaram moléculas com forte atividade citotóxica (Esquema 28, figuras b, c, d) capazes de inibir o crescimento de todas as linhagens de células cancerosas, com seletividades de 2 a 5 vezes maiores para as células neoplásicas em comparação com as células utilizadas como controle negativo (células Rh 7777).. 22.

(41) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. O O a). O. P. HO. H N. O +NH. O-. S. b). (CH2)nCH3. N. 3. O c). O. S. N. O N H. C18H37. N H. C18H37. O O N H. O. d). C18H37. S. N. O. O. Esquema 28. Fórmulas estruturais de moléculas dotadas de atividade contra células de câncer prostático humano.. Durante ensaios biológicos anticancerígenos no Instituto Nacional de Câncer (Bethesda, Maryland, USA) de uma quimioteca de 4-tiazolidinonas e heterocíclicos análogos, um grupo de compostos ativos com baixa citotoxicidade foi encontrado. Destes. ensaios. foram. identificadas. potentes. 4-tiazolidinonas. anti-câncer. (ZIMENKOVSKY; LESYK, 2003; LESYK et al., 2003) (Esquema 29). O. O. R1. R2. N. S. R1 = R2 = H; R1 = NO2, R2 = Cl R3 = Ar, Alquila, Het. H N. N. O S R3. O. N H. R = 3-OH, 4-SO2NH2. S. X. N N. X = F, Cl. O O. N. S. OH. S. O. O. Cl. N R. Cl. S N. H. S N. OH. O. S. R. OH -O. MeO. +N. O. H. R = H, CH3. Esquema 29. Estruturas de 4-tiazolidinonas com propriedades anti-câncer.. Através dessa revisão, foi observada a importância da síntese de derivados tiazolidínicos, devido as suas diversas propriedades biológicas amplamente relatadas pela literatura.. 23.

(42) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. 3. OBJETIVOS 3.1. Objetivos gerais: Síntese de derivados tiazolidínicos e avaliação das atividades antimicrobiana e citotóxica.. 3.2. Objetivos específicos: •. Síntese de derivados tiazolidínicos a partir de substituições nas posições 4 e 5 do anel heterocíclico.. •. Caracterização estrutural dos compostos sintetizados, utilizando métodos espectroscópicos convencionais (RMN 1H, RMN 13C e IV).. •. Avaliação in vitro da atividade antimicrobiana pelos métodos de difusão em disco (determinação do halo de inibição) e concentração mínima inibitória (CMI), frente a bactérias e levedura da coleção de microrganismos do Departamento de Antibióticos da UFPE e frente a isolados clínicos de bactérias Gram-positivas resistentes a múltiplas drogas, obtidas e identificadas no Setor de Bacteriologia da Unidade Laboratorial do hospital das Clínicas da UFPE (H.C.) e no Setor de Bacteriologia do Hospital Agamenon Magalhães (H.A.M.), de diversos sítios de infecção e setores hospitalares.. •. Avaliação in vitro da atividade citotóxica frente a células NCI-H292 (obtidas de carcinoma mucoepidermóide de pulmão) e HEp-2 (derivadas de carcinoma epidermóide de laringe), cedidas pelo Instituto Adolfo Lutz.. 24.

(43) 4. ARTIGO Synthesis, antimicrobial and cytotoxic activities of some 5-arylidene-4-thioxothiazolidine-2-ones (Submetido ao periódico European Journal of Medicinal Chemistry).

(44) Carta de submissão: Assunto: Confirmation of Submission De: "European Journal of Medicinal Chemistry" <esubmissionsupport@elsevier.com> Data: Qui, Fevereiro 7, 2008 8:00 pm Para: julianna@ufpe.br Prioridade: Normal cabeçalho completo | Opções: Ver Endereços. Ver Versão para Impressão | Adicionar ao Livro de. Dear Julianna, Your submission, entitled "Synthesis, antimicrobial and cytotoxic activities of some 5-arylidene-4-thioxo-thiazolidine-2-ones", has been received by the European Journal of Medicinal Chemistry You may check on the progress of your manuscript by logging on to the Elsevier Editorial System as an author. http://ees.elsevier.com/ejmech/ Your manuscript will be given a reference number by the Editor and you will be notified by e-mail. Thank you for submitting your work to this journal. Kind regards,. European Journal of Medicinal Chemistry.

(45) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. Synthesis, antimicrobial and cytotoxic activities of some 5-arylidene-4thioxo-thiazolidine-2-ones Frederico L. Gouveiaa, Renata M. B. de Oliveiraa, Ivanildo M. da Silvab, Tatiane B. de Oliveirab, Silene C. do Nascimentob, Kêsia X. F. R. de Sennab and Julianna F. C. de Albuquerqueb* a b. Departamento de Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal de Pernambuco, Recife 50670-901, Brazil. Departamento de Antibióticos, Universidade Federal de Pernambuco, Recife 50670-901, Brazil.. Abstract – Several derivatives of 5-aryldene-4-thioxo-thiazolidine-2-ones (3a-n) were synthesized and evaluated as antimicrobial agents, including multidrug resistant strains of clinical isolates. The synthesized compounds had their antiproliferative activities evaluated against two human carcinoma cell lines. The 5-arylidene derivatives presented significant activities against Gram positive bacteria, including the multidrug resistant clinical isolates, evidencing the potential to substitute 4-thiocarbonyl and for the 5benzylidene substituted in the increase of the antibacterial activity of compounds in this class. None of the derivatives tested exhibited significant antiproliferative activity against the human carcinoma cell lines.. Keywords: 4-thioxothiazolinones; Benzylidene derivatives; Antimicrobial activity; Cytotoxic activity.. *Corresponding author: Profa. Dra. Julianna Ferreira Cavalcanti de Albuquerque. Phone/Fax: (+55) 81 2126 8347 e-mail address: julianna@ufpe.br Postal address: Av. Professor Moraes Rego, 1235, Cidade Universitária, CEP 50670-901, RecifePernambuco, Brazil.. 27.

(46) Síntese e avaliação biológica de derivados tiazolidínicos visando novos antimicrobianos. Frederico Leite Gouveia. 1. Introduction Infectious diseases are responsible for great number of deaths in the world’s population. The reduction of sensibility to antimicrobial agents in current use has been increasing for a great variety of pathogens and the resistance to multiple drugs is common for several microorganisms, especially for Gram positive bacteria. Infection by multidrug resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and vancomicin-resistant Enterococcus (VRE) presents a difficult problem for medicine. This is because of the capacity of some strains to survive most antibiotics used today [14]. In addition, the treatment of infectious diseases is more complicated in immuno suppressed patients, such as those infected with the HIV virus, undergoing anticancer therapy or transplants. Far from being just a scientific curiosity, the increase of bacterial infections and the elevated number of strains resistant to various drugs has required the development of new alternatives therapeutics. Thiazolidinics derivatives show remarkable antimicrobial activity [5,6], in addition to various biological properties, such as antiproliferative [7,8], antituberculosis [9], antihyperglycemic [10], anti-inflammatory [11], among others [12]. Concurring with previous reports in the literature, illustrating various thiazolidinone derivatives, 5-arylidene-4-thioxo-thiazolidine-2-one (3a-n) has a number of structural contributors which enable antimicrobial activity with the arylidene group in position 5 on the ring [13,14], halogenations of the arylidene group [13,15,16] and irreplacable N-3. This is why, in many cases, the introduction of groups in this position has not contributed to increasing the antimicrobial properties [16,17]. In view of the facts mentioned above and as part of our initial efforts to identify potentially active new agents, thirteen thiazolidinic derivatives (3a-n) were synthesized and selected for evaluation of antimicrobial activity, including against multidrug resistant clinical isolates. In addition, the cytotoxic activities of these compounds were tested also against two human carcinoma cell lines.. 28.