UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA:
MARIA CANDEIA KULIAKITA
PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS POLIFUNCIONAIS EMPREGANDO REAÇÕES ORGANOCATALISADAS.
SÍNTESE DE DERIVADOS DE ÁCIDOS TRITERPÉNICOS E ESTERÓIDES
MARIA CANDEIA KULIAKITA
PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS POLIFUNCIONAIS EMPREGANDO REAÇÕES
ORGANOCATALISADAS. SÍNTESE DE DERIVADOS DE ÁCIDOS TRITERPÉNICOS E ESTERÓIDES
Orientador: Prof. Dr. Maurício Moraes Victor Co-orientador: Prof. Dr.Jorge Maurício David
Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em Química, Instituto de Química, Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Química.
Sistema de Bibliotecas – IQ/UFBA
Kuliakita, Maria Candeia.
Preparação de compostos polifuncionais empregando reações organocatalisadas. Síntese de derivados de ácidos triterpénicos e esteróides / Maria Candeia Kuliakita. - 2013.
126 f. : il.
Orientador: Prof. Dr. Maurício Moraes Victor Co-orientador: Prof. Dr. Jorge Maurício David.
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Salvador, 2012.
1. Síntese orgânica. 2. Catálise assimétrica. 3. Triterpenos. 4. Esteróides. I. Victor, Maurício Moraes. II. David, Jorge Maurício. III.
Universidade Federal da Bahia. Instituto de Química. IV. Título. CDD - 547
TERMO DE APROVAÇÃO MARIA CANDEIA KULIAKITA
PREPARAÇÃO DE CADEIAS LATERAIS POLIFUNCIONALIZADAS EMPREGANDO REAÇÕES ORGANOCATALISADAS. PREPARAÇÃO DE DERIVADOS DE TRITERPENOS E ESTERÓIDES
Dissertação aprovada como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Química, Universidade Federal da Bahia pela seguinte banca examinadora:
Prof. Dr.Maurício Moraes Victor - Orientador________________________________________ Doutorado em Química Universidade Estadual de Campinas
Universidade Federal da Bahia
Prof.Dr.Sílvio do Desterro Cunha ___________________________________________ Doutorado em Química, Universidade Estadual de Campinas
Universidade Federal da Bahia
Prof. Dr. Marcio Weber Paixão _________________________________________ Doutorado em Química, Universidade de Santa Maria
Universidade Federal de São Carlos
Existem coisas que têm seu valor
Avaliado em quilates, Em cifras e fins
E outras não pagam o preço Que valem para mim… Gujo Teixeira
Agradecimentos
“Ndapandula Calua” é a expressão com que uma das tribos angolanas utiliza para expressar sua gratidão significando muito obrigado(a) e mostrando a ineficiência e os perigos que corre o homem (a mulher) solitário(a) e fechado em si mesmo. Em poucas palavras, nenhum(a) homem (mulher) pode fazer alguma coisa importante sem o apoio e a solidariedade dos outros e quem o tentasse estaria inexoravelmente destinado ao fracasso. É em função dessa verdade que não deixo de exprimir o meu reconhecimento e gratidão aos grandes gestos de solidariedade á família brasileira e não só, sem os quais teria sido difícil trazer a presente obra ao público.
Com filial gratidão agradeço o empenho dos meus pais, André Kuliakita e Lídia Mandeka que mesmo temendo permitiram que a primeira flor de seu jardim saísse em busca de uma grande aventura, mesmo sem entender o que quero porém sempre estiveram e estão do meu lado, confesso que precisei dos vossos sábios conselhos, lágrimas não faltaram da vossa ausência em meu dia-a dia vos amo muito e muito obrigada pelo carinho, apoio, incentivo, compreensão e tudo que vocês me ensinaram, sobretudo por me ensinarem a ser e não a ter. Aos meus irmãos desculpem a ausência também vos amo muito. Ao meu primo Daniel Mbambi pelo apoio moral e sua solidariedade.
Sinceramente, reconheço e agradeço muito ao Professor Doutor Maurício Moraes Victor meu orientador por me acolher em seu grupo de pesquisa apesar das minhas dificuldades mesmo não me conhecendo, pela paciência em ensinar-me despertando ainda mais meu interesse pela ciência muito obrigada por tudo professor e perdão pelos erros cometidos no laboratório. Sei que meu muito obrigado não é suficiente, mas o aceite com favor. Não posso deixar de parte a Professora Valéria Riatto afinal quando o Professor se ausentava as dúvidas eram dirigidas a ela, também muito obrigada. Ao Professor Jorge Maurício David muito obrigado pelas ricas contribuições a este trabalho pelos reagentes emprestados, pela amizade, compreensão, e muito mais. (E aos alunos do seu grupo de pesquisa, preciso destacar Mariluze e as Larissas).
sorriso, pelos reagentes emprestados pela confiança e sem falar das sugestões para este trabalho muito obrigada Professor. Devo agradecimentos também aos colegas do seu grupo de Pesquisa (Melise, Raimundo, Amenson e outros) afinal de contas eram eles os facilitadores de minhas necessidades laboratoriais muito obrigada. Agradeço a direção de Pós graduação em Química.
Não posso deixar de falar da Professora e Diretora do IQ, Maria de Lourdes Botelho a nova mãe que ganhei nessa aventura me faltam palavras para agradecer, reconheço que muita das vezes tive que incomodar mesmo. Agradeço também a sua secretaria Zenia. Aos administrativos e a secretaria da Pós-graduação em Química preciso citar Cristovão, Charlize e Michel muito obrigada pela prestação. Aos técnicos de laboratório do IQ, aos técnicos de RMN (Ivoneide e Heiter) muito obrigada pelo vosso trabalho, aos porteiros pela segurança muitas vezes tive de sair tarde do laboratório, porém eles estavam ai vigiando embora também temessem, pois a noite é um perigo para todos.
A Direção de Pós- graduação de Geoquímica -Petróleo e meio ambiente por fazer possível a minha vinda ao Brasil (devo destacar os Professores António Fernando e Olivia Oliveira), desculpem os transtornos causados ao programa a quando da minha saída.
A Claudia Yolanda Reis minha guia e grande amiga-mãe, mesmo sendo estrangeira não se importou em me mostrar os lugares que por obrigação um estrangeiro devia conhecer muito obrigada e de igual forma expresso minha gratidão aos meus colegas da POSPETRO os quais no momento mais critico da minha transferência mostraram pra mim uma solidariedade que fortalecia minha esperança para ultrapassar o então obstáculo.
Manifesto o meu grato reconhecimento ao Professor Marcio Paixão da UFSCAr pelas análises de HPLC, a Professora Zénis por sua simpatia, pelos reagentes e materiais emprestados e principalmente pelo filtro Schlenck, ao Professor Sérgio Ferreira por se envolver bastante no meu processo de transferência e a Professora Heloisa pela força. Aos Professores Alailson e Jailson pela força muito obrigada.
Aos Professores Francisco Pedro e Alfredo Peña da Universidade Agostinho Neto, ISCED do Lubango meus pilares em Química Orgânica muito obrigada pelo vosso apoio em tudo .
Reitero meus agradecimentos aos Professores Márcio Paixão e Sílvio Cunha por aceitarem ser o corpo de júri desta dissertação.
Agradecimentos especiais merecem os meus companheiros de laboratório do grupo de pesquisa em síntese orgânica do Professor Maurício Moraes Victor (Éderson, Cintia, Marcelo, Jaqueline Rosa e Jaqueline Reis, José Uchôa, Elizângela, Cissa, Marcelo, Ananda, Clarinha, Duane, Nathan, Jovan e Nevinha proporcionando vários momentos de descontracção e conversas interessantes e inteligentes com os quais muito aprendi durante a realização deste mestrado. Saibam que vossa amizade é um dos
conheci o meu grande orientador muito obrigada!!!
Uchôa, Paulo Roberto e Larissa Pinto meus companheiros de estudo sou muito grata a companhia de vocês. Aos senhores José e Joaquina Dungula, Edvar Gimenes e Glaúcia, Nilton Marcelino e Adna, Delor e Analice e Karlinha muito obrigada. A minha IL querida, a todos os membros da Igreja Batista da Graça muito obrigada por tudo. Ao meu tio Sabonete por ser a porta para a Carta de chamada ao Brasil.
Agradeço imensamente ao INABE pela bolsa que serviu de sustento e para o sucesso desse mestrado, é importante mencionar o senhor Joaquim Jesus, a senhora Marta Lourdes e a senhora Maria Joana do Ministério de Ciência e Tecnologia, ao INCT e ao CNPq pelo financiamento do projeto. A minha gratidão é também dirigida a todos aqueles que de uma ou outra maneira contribuíram moral ou materialmente com o fim ver concluído o presente trabalho.
Dedicatória
Aos meus pais, com que aprendi a enfrentar os primeiros desafios da vida. Ao Alexandre Lucas Sakukuma meu noivo e amor em pessoa, pela paciência, muito obrigada por tudo.
Ao Professor Doutor Maurício Moraes Victor, pela orientação, incentivo, apoio e principalmente pela confiança no desenvolvimento de um projeto sem o qual este trabalho não teria êxito.
Resumo
Desenvolveram-se neste trabalho atividades experimentais empregando as reações de Mannich, utilizando-se o dímero di-hidróxi-acetona, um derivado da glicerina. A glicerina obtém-se como co-produto da produção de biodiesel. Sem êxitos nas tentativas feitas para a reação de Mannich, partiu-se então para reações aldólicas organocatalisadas.
Nesta rota preparou-se a di-hidroxi-acetona sililada (97% de rendimento), que foi empregada como reagente na reação aldólica com o 4-nitrobenzaldeído. O aldol foi obtido como mistura enantiomérica enriquecida, na proporção diastereoisomérica de 5:1 (syn/anti). Posterior acetilação em 90% de rendimento permitiu avaliar, através de HPLC com coluna quiral, o excesso enantiomérico em cerca de 90%. O aldol acetilado teve seu grupo TBS primário removido (96-100 % de rendimento). No entanto, as tentativas de oxidação e preparação do ácido não foram exitosas.
Como alternativa, reações de redução para a obtenção de dióis foram feitas obtendo-se dióis com estreoquímica relativa 1,3-anti em rendimento de 80%. Reações de redução por aminação também foram realizadas, mas sem resultados satisfatórios.
Em paralelo a estas reações foram preparados derivados de ácidos triterpênicos (ácidos betulínico e ursólico), triterpenos (lupeol) e esteroides (estigmasterol e β-sitosterol) com ácidos oleico e hexanoico, preparando-se compostos com potencial atividade anticâncer e anti-AIDS.
ABSTRACT
We have developed in this work experimental activities using the Mannich reaction, using the dimer 1,3-dihydroxy-acetone, a derivative of glycerine. The glycerine is obtained as a by-product of biodiesel production. Unsuccessful in attempts to Mannich reaction, then broke for aldol reactions organocatalisadas. On this route there was prepared dihydroxy-silylated acetone (97% yield), which was used as a reactant in the aldol reaction with 4-nitrobenzaldehyde. The aldol was obtained as enantiomeric mixture enriched in the diastereoisomeric ratio 5:1 (syn / anti).
Subsequent acetylation in 90% yield allowed evaluate via HPLC with chiral column, the enantiomeric excess by about 90%. The acetylated aldol had removed his primary TBS group (96-100 % yield). However, attempts to prepare the acid and oxidation were not successful.
Alternatively, reduction reactions for obtaining diols were made to give diols with stereochemistry 1,3- anti at 80% yield. Amination by reduction reactions were also tried but without satisfactory results. In parallel to these reactions were prepared derivatives of triterpene acids (betulinic acid and ursolic), triterpenes (lupeol) and steroids (stigmasterol and β-sitosterol) with oleic acid and hexanoic, preparing compounds with potential anticancer activity and anti-AIDS.
Lista de figuras
Figura 2 – Di-hidróxi-acetona ... 2
Figura 2 – Exemplo de triterpenos ... 22
Figura 3-Ácido Betulínico e análogos ... 24
Figura 4- Expansão do espectro de RMN de 1H de 73 (300 MHZ, CDCl3) ... 29
Figura 5 –Cromatograma do composto acetilado 80 ... 33
Figura 6 – Espectro de RMN de 1H de 2 (300MHZ; CDCl3 ) ... 61
Figura 7 – Espectro de RMN de 13C de 2 (75 MHZ; CDCl3) ... 62
Figura 8 – Espectro de infravermelho de 2 ... 63
Figura 9- Espectro de RMN de 1H de 73 ... 64
Figura 10- Espectro de RMN de 1H de 73 extraído do material do Barbas ... 67
Figura 11 Espectro de RMN de 13C de 73 (300 MHZ, CDCl3) ... 68
Figura 12- Espectro de RMN de 13C de 80 feito por Barbas... ... 69
Figura 13 – Infravermelho de 73 ... 70
Figura 14 – Espectro de RMN de 13H de 80 ... 71
Figura 15 – Espectro de RMN de 1H de 80 extraído do material Barbas ... 72
Figura 16- Espectro de RMN de 13C de 80 ( 75 MHZ, CDCl3) ... 73
Figura 17- Espectro de RMN de 13C de 80 extraído do material de Barbas ... 74
Figura 18 – Espectro de Infravermelho de 80 ... 75
Figura 19 – Espectro de RMN de 1H de 93 syn/ anti ( 500 MHZ, CDCl3) ... 76
Figura 20 – Espectro de RMN de 1H de 93, isômero syn ( 500 MHZ, CDCl3)... 77
Figura 21- Espectro expandido de RMN de 1H de 93 na região de 5.20-6.6 ppm ( 500 MHZ, CDCl3) ... 78
Figura 22- Espectro de RMN de 13C de 93 ( 125 MHZ, CDCl3) ... 79
Figura 23- Espectro bidimensional HMQC de 93 ... 80
Figura 24- Espectro bidimensional HMBC de 93... 81
Figura 25 – Espectro bidimensional HMQC do álcool ... 82
Figura 26 – Espectro bidimensional COSY(H,H) ... 83
Figura 27 – Espectro de RMN DEPT 135 de 93 ... 84
Figura 28- Espectro de infravermelho de 93 ... 85
Figura 29 – Espectro expandido do 110 na região de 4.0-6,00 ppm (500MHZ,CDCl3) ... 86
Figura 31 – Espectro de RMN de C de 110 (125MHZ, CDCl3) ... 88
Figura 32- Espectro de infravermelho do 110 ... 89
Figura 33- Espectro de RMN de 13C de 111 (125 MHZ, CDCl3) ... 90
Figura 34- Espectro de RMN de 1H de 113 ( 500MHZ, CDCl3 ) ... 91
Figura 35 – Espectro de RMN de 13C de 113 ... 92
Figura 36 – Espectro de RMN de 1 H expandido de 111 na região de 4-10 ppm (500 MHZ, CDCl3) ... 93
Figura 37 – Espectro de RMN de 13C de 111 (125MHZ, CDCl3) ... 94
Figura 38- Espectro de infravermelho de 111 ... 95
Figura 39- Espectro de RMN de 1H de 105 ( 500 MHZ, CDCl3) ... 96
Figura 40- Espectro de RMN de 13C de 105 ( 125 MHZ, CDCl3) ... 97
Figura 41 – Espectro de infravermelho do 105 ... 98
Figura 42 – Espectro ampliado de RMN de 13H de 104 na região de 4,5-5,5 ppm ( 500 MHZ, CDCl3) ... 99
Figura 43- Espectro de RMN de 1 H de 104 ( 500 MHZ, CDCl3) ... 100
Figura 44- Espectro de RMN de 13C do 104 ( 500 MHZ, CDCl3) ... 101
Figura 45- Espectro ampliado de RMN de 1H do 100 na região de 4,5-5,5 ppm ( 500 MHZ, CDCl3) ... 102
Figura 46- Espectro de RMN de 13C do 100 ( 125 MHZ, CDCl3) ... 103
Figura 47- Espectro de RMN de 13H do 102 ( 125 MHZ, CDCl3). ... 104
Figura 48- Espectro de RMN de 13C do 102 ( 125 MHZ, CDCl3)... 105
Figura 49- Espectro de infravermelho do 102 ... 106
Figura 50- Espectro de RMN de 1H do 107 ( 500 MHZ, CDCl3 ... 107
Figura 51- Espectro expandido de RMN de 1H do 107 ... 108
Figura 52- Espectro ampliado de RMN de 1H do 100 na região de 4,5-5,5 ppm ( 500 MHZ, CDCl3) ... 109
Figura 53- Espectro expandido de RMN de 1H do 107 na região entre 1,5-3,0 ppm (500 MHZ, CDCl3 ) ... 110
Figura 54- Espectro de RMN de 13C do 107 (125 MHZ, CDCl3) ... 111
Figura 55- Espectro de RMN de 1H de 108 ( 125 MHZ, CDCl3) ... 112
Figura 56- Espectro de RMN de 13C de 108 ( 125 MHZ, CDCl3) ... 113
Figura 57- Espectro de infravermelho de 108 ... 114
Figura 59- Espectro de RMN de H de 96 na região de 1-2,5 ppm( 500 MHZ, CDCl3 )... 116
Figura 60- Espectro de RMN de 13C de 96 ( 125 MHZ,CDCl3 ) ... 117
Figura 61- Espectro de infravermelho de 96 ... 118
Figura 62- Espectro de RMN de 1H de 97 ( 500 MHZ,CDCl3 ) ... 119
Figura 63- Espectro de RMN de 13C de 97 ( 125 MHZ,CDCl3 ) ... 120
Figura 64- Espectro de RMN de 1H de 116 ( 500 MHZ,CDCl3 ) ... 121
Figura 65- Espectro expandido de RMN de 1H do 116 na região de 3.5-6.0 ppm ( 500 MHZ,CDCl3 ) ... 122
Figura 66- Espectro de infravermelho de 116... 123
Figura 67- Espectro de RMN de 1H do triacetóxi-boridreto de tetrametil amônio ( 500 MHZ,CDCl3 ) ... 124
Figura 68- Espectro de RMN de 1H de reação de Mannich ( 500 MHZ,CDCl3 ). ... 125
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
ACM Ácido carboxílico metanofulereno AcOEt Acetato de Etila
Ac2O Anidrido Acético AcOH Ácido Acético
BAIB Biacetoxiiodobenzeno CH2Cl2 Diclorometano
CHCl3 Clorofórmio
CDCl3 Clorofórmio deuterado CSA Ácido cânforsulfônico Chx Ciclohexil
DHA Dihidroxiacetona
DHA-TBS Di-hidroxi- acetona -sililada
DIC Di-isopropil carbodiimida DMF Dimetil formamida
DMSO Dimetil sulfóxido
DMAP 4.4-dimetil amino piridina t Tripleto
ee excesso enantiomérico IBX Ácido o-iodoxibenzoíco J Constante de Acoplamento IV Infravermelho
m multipleto MeOH Metanol
NMP N-metil-pirrolidina
Oxone Peroximonosulfato de potássio o
C Graus celsius
PCC Clorocromato de piridínio Ph3CCl Cloreto de trifenil metano PMP p-metóxibenzeno
ppm partes por milhão
RMN Ressonância Magnética Nuclear TBS Terc-butil dimetil silil
TEMPO radical livre 2,2,6,6- tetrametil-1-piperidiniloxoi THF Tetrahidrofurano
Sumário
1-INTRODUÇÃO ... 1
1.1-PROPRIEDADES DA DI-HIDROXI-ACETONA (DHA) ... 2
1.2-A VERSATILIDADE DA DI-HIDROXI-ACETONA.USO DA DI-HIDROXI-ACETONA SILILADA (DHA-TBS) COMO SUBSTRATO. ... 2
1.3-ORGANOCATÁLISE ... 17
1.3.1-REAÇÃO ALDÓLICA DIASTEROSSELETIVA... 19
1.4-TRITERPENOS E SUA ATIVIDADE ANTI-ANGEOGÊNICA E COMO INIBIDORES DE PROTEASE ... 20
1.4.1-RELAÇÃO ESTRUTURA-ATIVIDADE DOS TRITERPENOS ... 22
2-OBJETIVOS ... 25
3.RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 26
3.1-REAÇÕES ORGANOCATALISADAS VISANDO PREPARAR COMPOSTOS ALTAMENTE FUNCIONALIZADOS ... 26
3.1.1-PREPARAÇÃO DA DHA-TBS ... 27
3.2-PREPARAÇÃO DE DERIVADOS DE TRITERPENOS E ESTERÓIDES ... 39
3.2.1-OLEATO DE ESTIGMASTERILA ... 40
3.2.2-OLEATO DE Β- SITOSTERILA ... 41
3.2.3-OLEATO DE LUPEÍLA... 42
3.2.4-HEXANOATO DE LUPEÍLA, URSOÍLA, BETULÍNICO E OLEATO BETULÍNICO E DE URSOÍLA ... 42
3.3-CONCLUSÕES ... 45
3.3.1-PERSPECTIVAS ... 45
4-PARTE EXPERIMENTAL ... 45
4.1-MATERIAIS E MÉTODOS ... 47
4.2-GERAÇÃO DO GÁS ISOBUTILENO ... 47
4.3-PREPARAÇÃO DO CATALISADOR O-L- TREONINA TERC-BUTILADA ... 47
4.4-SÍNTESE DE ALDOL A PARTIR DA DI-HIDROXI-ACETONA SILILADA ... 48
4.5-ACETILAÇÃO DO ALDOL ... 49
4.6-DESPROTEÇÃO DO TBS PRIMÁRIO ... 49
4.7-PREPARAÇÃO DO BORIDRETO DE TETRAMETIL AMÔNIO COM SEQUÊNCIA AO TRIACETÓXI BORIDRETO DE TETRAMETIL AMÔNIO. ... 50
4.8- SÍNTESE DO DIOL ... 50
4.9-SÍNTESE DO CETAL ... 51
1-Introdução
O aquecimento global é um dos efeitos ambientais que mais preocupa o homem desde o início do século XXI estimulando várias discussões sobre novas fontes de energia.
Em todo o mundo o petróleo é um fator de dependência ordinária fazendo com que se discuta cada vez mais a viabilidade dos combustíveis renováveis, que custariam um impacto reduzido no aquecimento do planeta, sendo que estes diminuiriam as emissões de CO2, um dos principais vilões do efeito estufa.
Entre os combustíveis renováveis mais promissores, destaca-se o biodiesel, produto que, em geral, obtém-se através da transesterificação de óleos vegetais com metanol ou etanol em meio alcalino, na qual se utilizam bases de Brönsted-Lowry como catalisadores ou pela esterificação desses materiais na presença de catalisadores ácidos ou enzimáticos. Neste processo, além da produção da mistura de monoésteres metílicos ou etílicos (biodiesel), também se produz a glicerina como co-produto, e para cada 90m3 de biodiesel produzido pela reação de transesterificação de óleos vegetais, são gerados aproximadamente 10m3 de glicerina, surgindo desse modo a necessidade de dar um destino a esta produção.
A crescente demanda da produção do biodiesel só poderá ser viabilizada economicamente se forem descobertas novas aplicações e mercado para a glicerina produzida, buscando uma maior agregação de valor à cadeia produtiva. Assim, um destes usos alternativos consiste na sua utilização, na forma pura ou na forma de derivados.
A utilização da di-hidroxi-acetona (DHA) como material de partida tem suscitado grande interesse aos pesquisadores para a preparação de compostos com diferentes de aplicações motivo pelo qual resolvemos trabalhar com um derivado da glicerina a di-hidroxi-acetona sililada (DHA)-TBS.
1.1-Propriedades da di-hidroxi-acetona (DHA) O O OH OH OH OH 1 Figura 1
A DHA (1) é um açúcar simples de três carbonos, e apresenta baixa toxicidade. É um subproduto do biodiesel e também um produto fisiológico do organismo humano, formado e utilizado durante a glicólise.
A DHA usada em autobronzeadores é preparada, principalmente, pela fermentação do glicerol, utilizando-se a enzima Gluconobacter oxydans.1 O sítio de ação da DHA na pele é o estrato córneo. O processo de autobronzeamento ocorre nas camadas mais externas da epiderme, através da reação de Maillard, responsável pelo bronzeamento que ocorre entre o grupo amino da queratina da pele e o grupamento hidroxila da DHA, formando um produto de cor marrom, conhecido como melanoidina.2A DHA é um dímero e quando submetido a reações de sililação fornece o produto na forma de monômero.
1.2- A versatilidade da di-hidroxi-acetona. Uso da di-hidroxi-acetona sililada (DHA- TBS) como substrato.
A DHA-TBS é útil por suas enumeras aplicações. E em função de sua ampla utilização nas reações químicas, ela pode ser utilizada como substrato em reações organocatalisadas, química medicinal, síntese assimétrica, mimetizações, etc.
Em 1990, Shibasaki e colaboradores3 utilizaram pela primeira vez uma solução do dímero de DHA em DMF a qual foi adicionada imidazol e cloreto de terc-butil dimetilsilil à 00C. A mistura foi agitada a 230 C por uma hora e depois adicionou-se água a 0 0 C. A mistura reacional foi extraída com éter lavada com brine seca com Na2SO4 e concentrada. O resíduo foi purificado por coluna cromatográfica (acetato de
1
Bauer, R.; Hekmat, D.; Biotechnol. Prog. 2006, 22, 278. 2
Garrabou, X.; Calveras, J.; Parella, T.;Bujons, J.; Clapés, P.Org.Biomol.Chem.2011,9, 8430-8436. 3
etila/hexano, 1:25) sílica gel dando o 1,3-bis(terc-butildimetilsilil)oxi)-2-propanona obtida com 94% de rendimento como mostrado no esquema 1.
O O OH OH OH OH 1 TBSCl Imidadol, DMF OTBS TBSO O 2 94% Esquema 1
A DHA-TBS (2) foi submetida a reações de Wittig e Diels-Alder para a obtenção do produto desejado (1S, 2S, 3S,6S [(tercbutildimetisilil)oxi carboximetoxibiciclo] [4.3.0] non-4-eno –composto 5) utilizando um novo método de síntese esterocontrolada de éteres de dienol silil e tricarbonil cromo (naftaleno) de isomerização catalisada como mostrado no esquema 2.
OTBS OTBS NP-Cr(CO)3 20mol% acetone, 200 C, 4h 100% OTBS OTBS H H OTBS 3 4 5 OTBS TBSO O 2 CO2H Esquema 2
Desta época em diante a DHA-TBS é utilizada quimicamente de diversas maneiras, podendo ter todos os seus carbonosfuncionalizados dependendo do que se deseja obter.
Para a síntese de espaçadores empregados na preparação de monômeros C60 radialenos altamente estáveis, Gross4 e equipe empregaram a DHA-TBS em condições laboratoriais normais como mostrado no esquema 3.
4
Nierengaeten, J.F; Tykwinsk, A. H. R; Ruttimann, M.; Diderich, F.; Boudon C.; Gisselbarecht J. P.; Gross M.; Helv .Chim. Acta 1997,
OTBS OTBS O 2 a) OTBS TBSO 6 Br Br b( ou c) OTBS TBSO 7 C C CH HC OH HO C C CH HC 8 d) a) CBr4, PPh3, PhH, t.a;38%
b) Me3 SiC2 [Pd(PPh3)2], CuI, Et3N, t.a, 73% c) (i-Pr)3 SiC2 [Pd(PPh3)2], CuI, Et3N, t.a, 86% d) Bu4 NF (5 equiv.)água, THF, ) 0oC, 66% Esquema 3
Uma vez preparados, os espaçadores foram acoplados aos derivados C60 através de reações de esterificação, levando a preparação dos radialenos 9 e 10 como mostrado no esquema 4. O O O O O O O O O O O O O + O OH O O O O O 9 10 C C DCM, DMAP CH2 Cl2, t.a 25% e 23% OH HO C C CH HC 8 C C CH CH CH CH ACM Esquema 4
Buscando a síntese do intermediário avançado da Pseurotina A um metabolito secundário altamente funcionalizado, Tamm e colaboradores 5 utilizaram a DHA-TBS como material de partida para a obtenção deste como apresentado no
esquema 5 .
5
OR CN R=H R=THP + TBSO OTBS O RO OTBS CN OH OTBS OR O R=H R=Me3Si OSiMe3 OTBS OTBS O O O OTBS OTBS 2 11 12 13 14 15 OTBS OTBS O 1,2 equiv.LDA (i- Pr)2 NH, BuLi -78OC THF PyTsOH, MeOH 40OC, 61% THF,NaOH, 81% PhCOCl MeOH, TsOH, 40 0C,56% OTBS OTBS RO O R=Me3Si + H O O OSiMe 3 OTBS OTBS OH O O O OSiMe3 OTBS OTBS O O O OCOCH3 OTBS O
Intermediário avançado da Pseurotina A 13 16 17 19 18 O O O O O Esquema 5
Desenvolvendo a síntese de um dihidrofurano fosforilado, Sunay e sua equipe6 utilizaram a DHA-TBS como reagente que conduziu a formação do produto desejado com grande estabilidade radioquÍmica.O esquema reacional é indicado abaixo:
6
O OTBS OTBS CH2OTHP Li OTBS OTBS HO OTHP Lindlar Catalystic OH OTHP OTBS TBSO H2 MgBr2. Et2O OH OTBS TBSO MsCl/ Et3N O OTBS OTBS TBAF O OH OH Pd/BaSO4 3H 2 / 1H2 O OH OH 3H 3H n -C18H37 Br NaOH/ H2O O OH 3H 3H 1.POCl3 /Et3N 2.Cholina, tosilato 3.H2O O-n-C18H37 O 3H 3H O-n-C18H37 P O O O O- N 2 20 21 22 23 24 25 26 27 83% 83% 69% 53% 31% 46% 25% OH Esquema 6
Russell e colaboradores7 trabalharam com a DHA-TBS em reações de metilenação de Wittig, além de outras reações para a preparação de ciclopropanos intermediários para a síntese de penicilina como mostrado no esquema 7.
O OTBS TBSO OTBS TBSO 2 28 PhP3, MeBr, BuLi THF, 0oC,70% CHBr3, KOt Bu, C5H10, -20O a t.a 72% CBr2 TBSO OTBS 29 NH4F, MeOH 50OC, 80% CBr2 OH OH 30 NaH, THF TBSCl,84% CBr2 OH OTBS 31 CBr2 SePh 32 NH2 O ZHN Esquema 7
Em reações de biocatálise Santaniello e outros 8 utilizaram a DHA-TBS como estratégia essencial para a preparação de compostos enantiomericamente puros. Pelo
7
Baldwin, J.E.; Adlington, Robert, M.; Marquess, D.G.; Pitt, Andrew R.; Porter, Michael J.; Russell, A.T.
Tetrahedron 1996, 52(7), 2537-56.
8
que, a DHA e seus derivados foram utilizados para a obtenção do (2S)-3-benziloxi-2-metil-1-propanil como mostrado no esquema 8 .
O
OTBS
TBSO TBSO OTBS HO OTBS
OR BnO R=TBDS R=H 2 33 34 35 a) b) c) e d) 60% 52% 50%
a)Ph3PCH3Br, BuLi,THF, t.a,48h b)LiBF4 ,CH3CN/CH2Cl2,t.a,18h c) BnBr, NaH, THF, t.a, 24h e d) LiBF4 ,CH3CN/CH2Cl2,t.a,18h. e) e) Fermento, 30oC, 14 dias, 80%, >98 % ee OH BnO 36 Esquema 8
Preparando novos dideoxinucleosideos, Chun e colaboradores 9 utilizaram a reação de Horner-Emmons, compostos com substituinte azida ou amino partindo da DHA-TBS e um catalisador ácido conjugado 1,4 como passo chave. Avaliou-se atividade antiviral que infelizmente não apresentou atividade contra HIV-1, HSV-1,2 e poliovirus como mostramos no esquema 9.
OTBS TBSO
O
R=TBS
(EtO)2P(O)CH2COOEt
NaH/THF 80% COOEt RO RO O N3 OTBS OAc 2 36 37 A+ B (esquemas 10 e 11 Esquema 9
Novos nucleosídeos com grupos azido foram sintetizados a partir da condensação do composto 37 intermediário chave para a síntese dos respectivos isômeros como mostrado nos esquemas 10 e 11.
Esquema 10 O N3 N N O NHBz + N N O NHBz Método A= O H2N N N O NH2 RO HO 38 39 40 41 O N3 OR N N O O H2N OR NH2 +
N O N3 RO N N Cl N N N Cl O N3 HO + Método B = 42 43 44 45 N N N N N NH2 O H2N HO N N O H2N RO N N NH2 N + Esquema 11
Utilizando a DHA-TBS Jacobson e equipe 10 sintetizaram receptores P2 Y1 (receptor purienergético) cuja função é mediar às respostas de Ca2+ no interior da célula em resposta ao trifosfato de adenosina cuja resposta e característica do Ca2+ variam significativamente em diferentes tipos de células. Abaixo é mostrado o esquema 12 da reação:
10
TBSO OTBS OH N N Cl Cl N N TBSO OTBS N N Cl Cl N N HO OH N N NH-CH3 Cl N N H2C OP PO OTBS TBSO O 2 48 49 50 51 NaBH4 , EtOH,0oC 2,6-dicloropurina, 30min, 91% DEAD,PPh3, THF, overnight,t.a,68% CH3NH2, THF,t.a, 4h, 88% Esquema 12
Dando continuidade a síntese utilizaram a DHA-TBS para a obtenção do composto 53 como mostrado no esquema 13.
TBSO O OTBS TBSO OTBS OtBu O 2 52 53 CO2Et O-P-O tBu EtO2 CCH2 P(O)(OEt)2 NaH, THF, t.a BuOt N N N N Cl NHCH3 O P ButO O Esquema 13
Kim e cooperadores11 utilizaram a DHA-TBS para a síntese de novos dideoxinucleosideos fluoro-substituídos via olefinação de Horner-Emmons como passo fundamental mostrado no esquema 14. A ciclização do éster de fluoro em condições fez-se em favor da trans-fluorlactona devido ao favorável estado de transição com o substituinte hidroximetila em equatorial. Estes prepararam novos nucleosideos com ação semelhante a da neoplacina A que é o combate á diferentes tipos de neoplasias que acometem o homem. Estas foram submetidas à atividade antiviral e apresentaram-se favoráveis contra poliuvirus, mas no final os nucleosideos se mostraram inativos contra vários vírus como HIV-1, HSV-1, HSV-2 E HCMV.
11
O OTBS TBSO n-BuLi (ETO)2P(O)CHFCO2Et THF 89% TBSO OTBS F CO 2C2H5 2 54 HO HO F Base Adenina; 2-amino-6-cloropurina; Guanidina 55 Esquema 14
Buscando sintetizar e estudar conformacionalmente a 2-tritiloxi-metil-tetrahidrofurano como chave para nucleosÍdeos antivirais Kim e sua equipe 12 utilizaram a DHA-TBS submetendo-a a olefinação de Horner-Wadsworth-Emmons com trietil fosfonoacetato em DMF e NaH e reações intermediárias aconteceram até chegar a lactona(2-tritiloximetiltetrahidrofurano) como mostrado abaixo no esquema 15.
O OTBS TBSO NaH, DMF (ETO)2P(O)CHFCO2Et 74% TBSO OTBS H2|Pd|C, EtOH 93% Bu4 NF,THF 77% O O OC(Ph)3 (Ph)3 CCl Pridina 93% 2 55 56 58 O O OH 57 OC2H5 O OTBS TBSO OC2H5 O Esquema 15
Marco13 e colaboradores utilizaram a DHA-TBS produzindo enolatos de boro (esquema 15) para a obtenção de aldoís. Os resultados destas reações são explicados comparando os modelos de Felkin-Ahn e Cornforth em paralelo ao estado de transição de Zimmerman-Traxler como mostrado no esquema 18.
12
Choi, H. Y; Kim, H.D.; Pharm Res 2005, 28, No 1, 16-21,
OTBS TBSO O Chx2BCl, Et3N Et2O, 00C OTBS OTBS OBChx2 Cl 2 59 Esquema 16
O enolato de boro obtido reagiu com diferentes aldeídos quirais formando aldóis como mostrado no esquema 17.
OTBS OTBS OHC OTPS OTBS TBSO OHC Ph NBn2 O TBSO OTBS OH OHC OBn OBn OHC OBn F 77% 51% 88% 73% 59 60 61 62 63 O TBSO OTBS OH OBn OBn O TBSO OTBS OH OBn F Ph NBn2 OH OTPS OBChx2 O Esquema 16
No estado de transição dos aldoís obtido no esquema anterior incluiu-se os modelos de Felkin-Ahn e Cornforth onde se apresenta a face preferencial do aldeído como mostrado abaixo:
H O B O Chx Chx OTBS OTBS O B O TBSO H Chx Chx TBSO H Me OTPS TPSO Me H H O B O Chx Chx TBSO OTBS Ph Bn2N H O B O OTBS H Chx Chx TBSOH Bn2N Ph OTBS OH OTBS TBSO O OTPS Felkin-Ahn
Ataque face Si do aldeído
Anti-Felkin-Ahn
Ataque face Re do aldeído Majoritário
Cornforth
Ataque face Si do aldeído Felkin-Ahn
Ataque face Re do aldeído
OTBS OH NBn2 TBSO O Ph Majoritário OTBS OH OTBS TBSO O OTPS OTBS OH NBn2 TBSO O Ph (dr 85:15) 60 CHO OTPS Ph NBn2 (dr 80:20) Minoritário Minoritário ET3 ET4 ET2 ET1 H O 61 60 62 63 Esquema 18
O esquema 19 apresenta o estado de transição com os modelos de Felkin-Ahn e Cornforth e considerando a possibilidade do elemento X do enolato ser o oxigênio ou flúor fornecendo produtos com estereoquímica diferentes.
O B O H TBSO Chx Chx OTBS H X R Cornforth TS-15 O B O Chx Chx H TBSO RX H OTBS O OH OTBS X TBSO Felkin-Anh
Minoritário para X=O não se forma quando X=F
O OH
OTBSX TBSO
Majoritário para X=O, único isomero quando X=F
Ataque do aldeído face Si Ataque do aldeído face Re 59 R H X=O ou F O F Esquema 19
Utilizando um método que depende da separação cromatográfica, decarbonilação e anelação para chegar a um produto específico com configuração relativa definida, fazendo análises conformacionais dos produtos obtidos, Gallucci14 e colaboradores empregaram a DHA-TBS como substrato para a construção de hidrofuranos. A síntese foi realizada empregando às reações de Wittig, Swern, decarbonilação dentre outras como representado no esquema 20.
14
OTBS OTBS O 1.CIMg(CH2)3)OMgCl THF, -780 2.TsCl; Et3N, DMAP, CH2Cl2 (82%) O OTBS OTBS O OH OTBS 2.CIMg(CH2)3)OMgCl THF, -780 O O OTBS H O O OTBS H 3.TsCl; Et3N, DMAP, CH2Cl2 (82%) 1.Swern TBAF, THF, (99%) O O OH H Swern (quant.) O O H H O 1.TBAF, THF 2.TBSCl,NaH, THF(84%) + O O H H O O O H O + 2 64 65 66 67 68 69 71 70 H Esquema 20
Barbas15 e equipe utilizaram a DHA-TBS imitando as aldolases L-rhamnulose 1-fosfato e a D-frutose 1,6-difosfato, uma estratégia para a preparação de carbohidratos e derivados polióis. Foram utilizados catalisadores diferentes como a L-treonina, L-triptofano, L-prolina e O-t-Bu-L-treonina que auxiliaram na preparação de aldóis como mostrado no esquema 21.
OTBS TBSO O + H O NO2 H2O(3vol%) NMP 1,0M TBSO OTBS O NO2 OH 2 72 73 COOH H2N OtBu 74 85% Esquema 21 15
A DHA-TBS foi utilizada por Dasser16 e outros para a síntese da (S)-(-)-fosfonotrixina um herbicida antibiótico em que a reação de dessimetrização do 2-isopropenilpropano-1,2,3-triol foi fundamental. Abaixo é mostrado o esquema 22.
TBSO OTBS O TBSO OTBS OH OH OH OH Cl Cl Cl Cl O TBAF, 81% 6M NaOH OH P O OH O HO OH (S)-fosfonotrioxina 2 75 76 77 78 79 THF OH Brometo de isopropenilmagnésio THF,0-200C 3M HCl, 84-87% THF,0-200C 3M HCl, 84-87% 73% Brometo de isopropenilmagnésio Esquema 22
Uma outra reação semelhante a de Barbas III foi realizada por Chimni17 e colaboradores utilizaram a DHA-TBS. A diferença residiu na metodologia empregada e o produto aldol foi obtido na forma acetilada como mostrado no esquema 23.
OTBS TBSO + H 1)1g/TCA(10mol%) água 15uL,250 C Ac2 O Piridina,DCM 80 72 2 O O NO2 OTBS TBSO O NO2 OAc Esquema 23 16
Chênevert, R.; Simard, M.; Bergeron, J. Dasser, M.; Tetrahedron-Asymmetry, 2004, 15, 1889-1892. 17
1.3- Organocatálise
A organocatálise é um processo em que moléculas orgânicas, de baixo peso molecular (compostas normalmente por C, H, O, N, S e P), catalisam reações orgânicas, sem necessitar da presença de qualquer traço metálico. Em especial, na síntese assimétrica, essa forma de catálise se apresenta como uma poderosa ferramenta para a preparação de substâncias complexas de forma seletiva18.
O primeiro exemplo destas reações começou em 1912 quando Fiske19 e Bredig reportaram uma modesta enantiosseletividade (ee ‹ 10%) na adição do ácido cianídrico ao benzaldeído reação catalisada por alcaloides ( quinina e quinidina). Na década de 70 dois grupos industriais liderados por Hajos20 e Wiechter publicaram a primeira reação aldólica enantiosseletiva. Neste exemplo os autores utilizam o aminoácido L-Prolina como catalisador em uma reação aldólica intramolecular como mostrado no esquema 24. Esta reação ficou conhecida como reação de Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechter. O O O NH COOH 3mol% DMF, 20h, t.a O O 0H 99%(93 %ee) 81 82 Esquema 24
Apesar dos impressionantes resultados obtidos, tanto em rendimento quanto em excesso enantiomérico, a organocatálise não recebeu a merecida atenção nesta época, pelo que somente 30 anos depois com a publicação de dois artigos de List e MacMillan21 intensificou-se a pesquisa nesta área. List e Barbas22 mostraram que uma
18 Amarante, G. W.; Coelho, F.; Quim. Nova, 2009, 32, 2, 469-481. 19
Fiske, W.S.; Bredig, G.; Biochemisch Zeitschrift, v.46, p7-23, 1912. 20
List. B, Tetrahedron, 2002, 58, 5573-5590. 21
série de reações aldólicas diretas catalisadas pela L-prolina poderia fornecer produtos com altos rendimentos e excessos enantioméricos. Enquanto MacMillan demonstrou que aldeídos α,β- insaturaturados poderiam ser ativados para promover reações de Diels-Alder.
A organocatálise observou então um crescimento exponencial no número de publicações e grupos de pesquisas levando ao desenvolvimento de novos catalisadores e metodologias. Como por exemplo, reações multicomponentes, tandem, dominó, cascata, em meio aquoso, em sistemas bifásicos e a utilização de organocatalisadores suportados por polímeros.
O + H NO2 O NH COOH 30 mol % DMSO 4h, t.a O OH NO2 62% (60% ee) 83 72 84 Esquema 25
A utilização de organocatalisadores apresenta grandes vantagens pelo seguinte: na maior parte dos casos as moléculas utilizadas como organocatalisadores são estáveis ao ar, passiveis de estocagem, baratas, de fácil obtenção, baixa toxicidade e em muitos casos não precisam atmosfera inerte ou solventes anidros.
As metodologias que envolvem reações em cascata, dominó e sequenciais apresentam-se como uma ferramenta bastante eficaz. Uma das vantagens dessas reações é a realização de duas ou mais transformações em uma única etapa sintética sem a necessidade de empregar grupos de proteção.
Esses alvos podem ser facilmente alcançados através do emprego da organocatálise assimétrica. Este processo, que utiliza pequenas moléculas orgânicas para introduzir estereosseletividade, vem crescendo exponencialmente nos últimos
22
anos.O emprego da organocatálise é extremamente útil quando se planeja construir moléculas com centros assimétricos.
Vale ainda ressaltar, que as condições reacionais em organocatálise seguem os princípios da Química Verde (economia atômica, ausência de metais, reações sequenciais e a não necessidade de empregar condições anidras).
1.3.1- Reação aldólica diasterosseletiva
As reações aldólicas assimétricas podem apresentar excelentes níveis de estereosseletividade quando envolvem o uso de aldeídos quirais, aminoácidos ou enolatos contendo auxiliares quirais ligados covalentemente. O emprego de auxiliares quirais, em tese, permite a obtenção de todos os estereoisômeros possíveis com alta estereosseletividade, mas requer etapas adicionais de introdução e remoção do auxiliar.
Da mesma forma, a utilização de enolatos e aldeídos aquirais com bases ou ácidos de Lewis quirais têm como limitação o uso de quantidades estequiométricas do ligante quiral.23O desenvolvimento de reações aldólicas assimétricas catalíticas que apresentem alta diastereo- e enantiosseletividade tem sido um constante desafio em síntese orgânica.24
A reação entre um enolato proquiral e um aldeído aquiral pode formar dois aldoís diasteroisoméricos denominados aldol syn e aldol anti e cada um desses aldoís nas suas duas formas enantioméricas.
O mecanismo mais aceitável para explicar a estereoquimica desses produtos é o modelo de Zimmermann-Traxler em que o aldeído se coordena reversivelmente com o metal do enolato de tal maneira que a adição aldólica se dá através de um estado de transição cíclico de seis membros (esquemas 26 e 27).
23
Kim, B. M.; Williams, S. F.; Masamune, S. Em Comprehensive Organic Synthesis; Trost, B. M.; Fleming, I., eds.; Pergamon Press: Oxford, 1991,vol. 2, p. 239; Heathcock, C. H. Em Asymmetric Synthesis; Morrison, J.D., ed.; Academic Press: New York, 1984, vol. 3, p. 111; Evans, D. A.;Nelson, J. V.; Taber, T. R.; Top. Stereochem. 1982, 13, 1.
24
R1 OM R2 R3CHO O R3 H M H R2 O R1 O H R3 H R2 O R1 M R3 R1 R3 OH O R2 R1 OH O R2 produto favorável syn anti 85 86 87 Esquema 26 R1 OM R3CHO O R3 H M R2 H O R1 O H R3 M R2 H O R1 R3 R1 OH O R2 R3 R1 OH O R2 produto favorável syn anti R2 88 89 90 Esquema 27
Estes estados de transição em geral apresentam-se mediante a conformação de cadeira em analogia aos anéis de seis membros, embora a geometria eficiente do estado de transição de cadeira, pode diferir consideravelmente do estado de transição do ciclohexano normal. Este modelo simplificado pode explicar muitas relações estereoquímicas que se observam nas reações aldólicas.
1.4- Triterpenos e sua atividade anti-angeogênica e como inibidores de protease
Na utilização de produtos naturais com atividade biológica como ponto de partida para o desenvolvimento de novos fármacos, a indústria farmacêutica se depara, em geral, com a baixa concentração das substâncias selecionadas nas fontes naturais, o que muitas vezes inviabiliza a exploração comercial.
Porém, a síntese destas substâncias e derivados planejados permite frequentemente que se estabeleça o fármaco e que se module o perfil biológico,
representando uma excelente oportunidade para a atuação de químicos orgânicos sintéticos e químicos medicinais.
Com o intuito de imitar o que a natureza apresenta, o homem aproveita a multiplicidade de substâncias naturais, e, partindo destas, prepara derivados e análogos na busca de uma substância com a atividade biológica melhorada.
Os triterpenos são compostos caracterizados por exibir uma ampla faixa de atividades biológicas incluindo atividade antioxidante, antialérgica, anti-inflamatória, antitumoral, antibacteriana, antinociceptiva, gastroprotetiva, hepatoprotetiva e cardioprotetiva. Os triterpenos são largamente distribuídos entre o reino vegetal, especialmente nas plantas clorofiladas.
Os terpenos são classificados25 por unidades de isopreno como hemiterpenos C5H8, monoterpenos C10 H16; sesquiterpenos C15 H24; diterpenos C20H32; sesterpenos C25H40; triterpenos C30H48 aos quais os esteroides estão intimamente relacionados e, a partir de oito unidades, temos os politerpenos. A presença de triterpenos em espécies vegetais é grande, porém as modificações estruturais e preparo de análogos são estratégias fundamentais no estudo destas moléculas ativas, contribuindo para o aumento do conhecimento de suas propriedades biológicas e ao esclarecimento dos mecanismos de ação. Os triterpenoídes podem ser divididos em quatro classes:
1. Triterpenos;
2. Esteroides são triterpenos baseados na estrutura do ciclopentanoperidrofenantreno. Ocorrem livres ou como glicosídeos;
3. Saponinas são glicosídeos de esteroides ou triterpenos que têm ação surfactante e propriedades afro- gênicas e de hemólise;
4. São também triterpenos os cardenolídeos ou glicosídeos cardiotivos. A literatura indica para os triterpenos uma diversidade muito ampla quanto ao esqueleto carbônico e funcionalização. Os grupos funcionais, predominantemente oxigenados, podem ser de qualquer espécie e é comum a ocorrência de triterpenos com mais de um grupo funcional oxigenado.26
25
Dewick, P.M., Medicinal natural products: a biosynthetic approach. Chichester: John Wiley & Sons, 2002 pp 172-240. 26
Os triterpenos consistem na sua maioria de compostos de estrutura policíclica sendo tetracíclicos ou pentacíclicos. Alguns deles são substâncias alifáticas totalmente saturadas e muitos têm caráter olefínico, possuindo uma, duas e até três ligações duplas, acompanhadas na maior parte dos casos de grupos funcionais oxigenados como -OH, -OR, -OAc, -COOH, -COOR, =O. Alguns esqueletos básicos de triterpenos são mostrados na figura 2.
HO A B C D E 1 6 9 25 12 29 27 16 28 21 30 HO A B C D E 1 6 9 25 12 27 16 21 Ursano 28 29 30 oleano HO A B C D 1 6 9 25 12 27 16 20 29 28 E Lupano Friedooleano 30
Figura 2: Exemplo de triterpenos
1.4.1- Relação estrutura-atividade dos triterpenos
Pesquisas com produtos naturais são alternativas promissoras para obtenção de compostos biologicamente ativos.27
Os triterpenos são compostos com um esqueleto carbonado construído a partir de seis unidades de isopreno. Essas moléculas geralmente tetracíclicas ou pentaciclicas derivam biogeneticamente do esqualeno23, um hidrocarboneto acíclico com trinta carbonos. Esta é uma vasta classe de produtos naturais cuja diversidade estrutural inclui uma larga disposição de grupos funcionais. Muitos compostos deste grupo possuem interessantes atividades biológica, farmacológica ou medicinal.
Uma vez determinada a estrutura de um composto, este pode orientar o trabalho para estudos envolvendo a relação entre a estrutura e a atividade biológica
27
do mesmo. As relações estrutura-atividade geralmente são determinadas fazendo-se pequenas alterações na estrutura do composto, seguidas da avaliação do efeito que as alterações tem sobre a atividade biológica.
Contudo, em função da estrutura do substrato, pode-se simplificar, conservar e aumentar a estrutura do composto pela incorporação de novas estruturas. Estas modificações podem alterar as propriedades físico-químicas da molécula como a hidrofobicidade, densidade eletrônica, conformação estrutural e propriedades farmacocinéticas.
O ácido betulínico, por exemplo, é um triterpeno cujas atividades biológicas têm sido empregues para o tratamento de melanoma e neuroblastoma. A AIDS é a manifestação clínica da infecção pelo vírus HIV-1, uma das maiores pandemias da história. Estudos mostraram que, a partir da modificação estrutural ácido betulínico, obteve-se o Bevirimat, apresentando um novo mecanismo de ação anti-HIV. Este derivado do acido betulinico tem sido utilizado como inibidor de maturação da AIDS.28Na figura 3, por exemplo, as modificações podem ser feitas nos carbonos 3, 28 e 30. A substituição por 3,3’-dimetil-sucinil na posição 3 origina o Bevirimat, composto essencial para a atividade anti-HIV; movendo parte da posição 4’ decresce a atividade anti-HIV e a substituição bioisotérica do éster no C-3 com a função amida também diminui a atividade.Utilizando parte de uma amina secundária como a piperidina (C-30 ) de modo a formar cadeias laterais a estabilidade metabólica aumenta significativamente, a ligação do grupo amina e o C-28 são necessários para melhorar a atividade da cadeia lateral.A substituição na posição C-30 é improvável que seja formado um farmacoforo para a atividade anti-HIV, mas pode servir como um bom lugar para incorporar partes solúveis em água e a substituição de éter em C-30, é tolerável podendo não acomodar ligações de hidrogênio.
28
COOH O 1 2 3 4 23 24 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 26 25 18 19 20 30 29 21 22 28 27 HO O O H N X R2 O R1 R3 28 19 30 20 29 3 O Bevirimat
2-OBJETIVOS
Uma das estratégias mais importantes para introduzir a quiralidade em um composto envolve a habilidade de um catalisador em desenvolver faces enantiotópicas de um grupo funcional pró-quiral como os grupos C=C e C=O. Nesta diferenciação facial imposta pelo catalisador a adição ao catalisador seja ela C=C ou C=O ocorre seletivamente em uma das faces. De modo que a adição pode ocorrer em uma das faces (Re ou Si) fornecendo um ou outro enantíomero.
A grande virtude da catálise assimétrica se baseia no fato de que pequenas quantidades do catalisador assimétrico conseguem induzir a formação seletiva de um enantíomero em grandes quantidades. Isso se deve a contínua regeneração do catalisador no ciclo catalítico.29 As reações organocatalisadas são excelentes estratégias para a construção de compostos com ligação C-C.
A reação aldólica como exemplo de reação organocatalisada tem sido empregada na síntese de diversas classes de produtos naturais com atividades biológicas importantes, por exemplo, policetídeos, polipropionatos, macrolídeos e poliéteres.30Evans e colaboradores prepararam a ferensimicina B da classe dos poliéteres, através de uma síntese assimétrica convergente.31
Em função do exposto a presente pesquisa teve os seguintes objetivos:
1. Utilizar reações organocatalisadas visando preparar compostos altamente funcionalizados partindo da di-hidroxi-acetona;
2. Transformar os produtos funcionalizados em ácidos carboxílicos;
3. Realizar o acoplamento dos ácidos carboxílicos funcionalizados com produtos naturais(triterpenos e esteroídes);
4. Preparação de derivados de triterpenos de modo a comparar sua atividade com os ácidos funcionalizados.
29
Noyori, R. Asymmrtric Catalysis in Organic Synthesis p.2, John Wiley & Sons New York, 1994. 30
Caddick, S.; Parr,N. J.; Pritchard, M. C. Tetrahedron 2001, 57, 6615.
31
3.Resultados e discussões
3.1- Reações organocatalisadas visando preparar compostos altamente funcionalizados
Em função dos objetivos traçados nossa análise retrossíntética baseou-se na preparação de um ácido carboxílico devidamente funcionalizado, na forma de derivado hidróxi-acilado ou aminado, como forma de modular e modificar as propriedades biológicas dos ácidos triterpênicos e/ou esteroides.32 Este ácido seria obtido por oxidação de uma hidróxila primária, através de desproteção seletiva seguida de oxidação. Este derivado funcionalizado poderia ser obtido ou através de uma reação de Mannich ou de uma reação aldólica entre o 4-nitrobenzaldeído (72) e a TBS (2), empregando-se reações organocatalisadas. A DHA-TBS seria obtida diretamente do dímero DHA, sendo este derivado da glicerina.No esquema
28 apresentamos a análise retrossintética da pesquisa.
O2N O O OH HO R R= OH, NH2 O2N OTBS TBSO AcO R R=O=O, NHPMP O2N H O + O TBSO OTBS O O OH OH OH OH 72 2 1 Esquema 28
Para o cumprimento deste objetivo preparamos previamente a DHA-TBS baseando-se no trabalho de Shibasaki14. Efetivamente nossas pesquisas foram iniciadas preparando-se o aldol de acordo ao descrito na literatura, seguido de acetilação e outras reações como explicado nos paragráfos seguintes.
32
3.1.1-Preparação da DHA-TBS
Começamos preparando a DHA-TBS, partimos do dímero DHA utilizando a metodologia descrita por Shibasaki2. O composto foi preparado e purificado por cromatografia em sílica-gel, obtendo-se em rendimento de 97%. O esquema da reação é mostrado abaixo:
OTBS TBSO O 2 DMF Imidazol, TBSCl O O OH OH OH OH 1 96% Esquema 29
A análise espectroscópica por RMN de 1H do produto obtido permite destacar o sinal referente aos quatro hidrogênios ligados aos carbonos carbinólicos com deslocamento químico de 4,40 ppm, que se mostrou como um singleto, além dos sinais em 0,06 e 0,92 ppm dos hidrogênios dos grupos TBS. No espectro de RMN de 13C destacamos a presença da carbonila em 208,8 ppm, além de outros quatro tipos de carbonos (um carbinólico e três do TBS). As bandas de absorção referentes ao estiramento da ligação C=O no espectro de infravermelho apareceram na região de 1735 cm-1, região típica de carbonila.
Uma vez preparada a DHA-TBS, a próxima etapa seria o produto de reação aldólica e a reação de Mannich. Nossa primeira escolha foi à reação de Mannich, utilizando como catalisador a treonina e/ou prolina, ou ainda leucina, de acordo ao que foi descrito por Cordova33. Foram realizadas várias reações com variação do catalisador ( prolina, leucina, glicina e ) e do solvente(DMF, DMSO, NMP, AcOH) onde como exemplo mostramos no esquema 30, utilizando esta metodologia, no entanto todas as reações feitas lograram insucesso.
HO OH O + NH2 OMe + H O NO2 Catalisador 20 mol % AcOH, 10 mol % 72 h OH OH NO2 HN OMe O Esquema 30
Em função dos maus resultados obtidos na reação de Mannich, passamos para a reação aldólica utilizando a metodologia de Barbas.34
Começamos por preparar o catalisador, a O-tBu-L-treonina, utilizando a metodologia de Wang35. Obtivemos um sólido branco, mas como o ponto de fusão não foi igual ao descrito na literatura não empregamos o produto obtido (vide experimental). Em paralelo a esta preparação fez-se a compra do catalisador e começou-se a fazer as reações. Foram realizadas várias tentativas utilizando como solvente o DMF, DMSO e NMP, numa primeira fase sem água, e mais tarde utilizando a água em 3% até que observamos que, a utilização da NMP e a água à reação funcionou, isto é, obtivemos o produto desejado em 85 % de rendimento. A reação aldólica foi realizada utilizando a N-metil-Pirrolidina e água como solvente, em presença de um catalisador quiral, o aminoácido O-tBu-L-treonina , a DHA-TBS como substrato e o aldeído aromático como mostrado no esquema 31.
34
Utsumi, N.; Imai, M.; Tanaka, F.; Ramasastry , S. S. V.; Barbas III, C. F. Org. Lett. 2007, 9, 3445-3448.
35
COOH H2N O TBSO OTBS NMP, H2O (3%) O TBSO OTBS OH NO2 + (5:1) syn/anti O NO2 2 72 73 OtBu 85% Esquema 31
O espectro de RMN de 1H apresenta sinais em: 0,09 ppm (d, J=5,8 Hz) e 0,06 ppm (d,
J=2,2Hz) referentes aos 12 hidrogênios de metilas ligadas aos átomos de silício. Em 0,89 ppm e
0,93 ppm estes referentes aos hidrogênios das metilas ligadas ao carbono quaternário (t-butilas), enquanto em 4.48 ppm observa-se um conjunto de sinais que podem ser atribuídos aos dois hidrogênios ligados ao carbono 1 sendo estes diasterotópicos. Os sinais em 4.96 ppm (d, J=6.2 Hz) e 5.17 ppm (d, J=2.0 Hz), pertencentes ao hidrogênio benzílico, foram importantes para a determinação da relação diastereoisomérica. Esta é a região onde melhor se visualiza a separação dos diastereoisômeros, como mostrado na figura 4.
Barbas e colaboradores não propuseram um mecanismo da reação aldólica utilizando aminas primárias, mas sugerem que o mesmo siga propostas anteriores36 em que se utiliza a L-prolina como catalisador. Em função disso, apresentamos neste trabalho uma sugestão baseando-se na proposta apresentada porZhang37. Neste processo, forma-se uma imina que se converte em enamina. Zhang apresenta os diferentes confôrmeros da enamina formada de acordo ao seu composto, além da geometria otimizada e faz o cálculo da energia relativa destes estereoisômeros de enaminas intermediárias.
No mecanismo da reação aldólica ressalta-se a presença da enamina atuando como nucleófilo, e pode-se notar a atuação da O-tBu-L-treonina como catalisador devido a porção carboxila do ácido que atua como uma base de Bronsted, realizando uma ligação de hidrogênio entre a carbonila do aldeído e o grupo carboxila do aminoácido, e outra ligação de hidrogênio entre o hidrogênio ligado ao nitrogênio da enamina com o oxigênio ligado ao TBS primário conduzindo assim a estabilização do estado de transição. A enamina apresenta-se com todos seus isômeros tal como apresentado por Zhang . No esquema 32 apresentamos a nossa proposta utilizando o nosso composto.
O TBSO OTBS + H2N COOH OtBu Me N TBSO OTBS COOH Me OtBu -H2O HN TBSO OTBS COOH Me OtBu HN TBSO COOH Me OtBu OTBS + N OTBS COOH Me OtBu HN OTBS COOH Me OtBu TBSO TBSO H
syn -E syn -Z anti-Z anti-E
+ +
Esquema 32
Dos estereoisômeros apresentados, reage preferencialmente a enamina com geometria
anti-Z, por ser a mais estável energeticamente (Erel=0,0), uma vez que os outros
36
List, B.; Tetrahedron, 2002, 58, 553-5590.
estereoisômeros apresentam energia relativa superior a 0.0 Kiljoule, segundo o que explica Zhang. A enamina selecionada como favorável reage pela sua face Re com o aldeído também na face Re, e desta forma o produto majoritário obtido será o aldol syn, e quando o aldeído reage utilizando a face Si, mantendo-se a face da enamina, obtém-se o aldol anti como produto minoritário como mostrado no esquema 33.
N OTBS COOH Me OtBu TBSO H O R H N O O OtBu Me OTBS H H TBSO H OH R H OTBS TBSO H+/H2O O OTBS TBSO O OH NO2 R S Enamina face Re Aldeído face Re O H R N O O OtBu Me OTBS H H TBSO H OH H R OTBS TBSO O Enamina face Re Aldeído face Si OTBS TBSO O OH NO2 R R anti-Z syn -majoritário anti-minoritário H NO2 O H+/H2O Esquema 33
Após a síntese do aldol, partiu-se para a reação de acetilação. A reação foi realizada conforme descrito por Barbas e colaboradores como apresentado no esquema 34.
Piridina, Ac2O CH2Cl2 (90%) 48h O TBSO OTBS OH NO2 O TBSO OTBS OAc NO2 73 (5:1 syn/anti) 80 (5:1 syn/anti) (90 % ee) Esquema 34
A reação de acetilação foi acompanhada por CCD e fez-se a sua análise por IV, RMN de 1H e 13C como mostrado nas figuras 10-15. O desaparecimento da banda de hidroxila no espectro de IV e a presença de duas carbonilas no espectro de RMN de 13C permitiu-nos concluir que o produto desejado foi formado. O espectro de RMN de 1H do acetilado difere do aldol pelo aparecimento do sinal em 2.20 ppm da metila ligada ao éster e o sinal em 6.15 ppm do hidrogênio benzílico como um dubleto com J = 9.4Hz, que passou de um campo alto para um campo mais baixo. De maneira interessante observou-se que os sinais benzílicos dos produtos majoritários e minoritários mudaram de posição. Neste composto, segundo Barbas, os sinais correspondentes aos hidrogênios benzílicos dos compostos minoritários e majoritários foram obtido em 6.07 e 6.14 ppm, respectivamente. Já no espectro de RMN de 13C a presença das duas carbonilas, uma de éster com sinal em 169.4 ppm e a outra de cetona em 210.3 ppm, confirmaram a formação do composto. O composto formado manteve a relação diastereoisomérica de 5/1 (syn:anti) observada no aldol.O nosso composto apresentou excesso enantiomérico de 90%, este determinado por HPLC com os seguintes tempos de retenção: Tr1: 9.08, Tr2: 10.25 ,Tr3: 13.13,Tr4: 23.72 cujo cromatograma é mostrado na figura 5. A coluna utilizada é do tipo CLAE com fase estacionaria quiral, hexano/i-PrOH . Os sinais do cromatograma se referem aos isômeros (3R,4S); (3S,4R); (3R,4R) e (3S,4S), cujas estruturas são apresentadas abaixo: O TBSO OTBS OAc NO2 O TBSO OTBS OAc NO2 O TBSO OTBS OAc NO2 O TBSO OTBS OAc NO2 (3R, 4S) syn-majoritário (3S,4R) syn-minoritário (3S, 4S) anti-majoritário (3R, 4R) anti-minoritário
Figura 5: Cromatograma de 80 (coluna, tipo CLAE com fase estacionaria quiral, , hexano/i-PrOH).
O próximo passo seria a desproteção seletiva do TBS primário. Várias metodologias38 estão descritas na literatura, como HF-piridina; TBAF; ácido acético em THF; e HF em CH3CN. Todas foram empregadas, mais sem resultado satisfatório. Buscando alternativas, observou-se que a melhor opção para esta reação é utilização do CSA, CH2Cl2 e MeOH. A reação foi realizada a t.a, adotando a metodologia adaptada de Ghosh,39 e a reação ocorreu durante três a quatro horas, quando observamos a formação de um composto mais polar. O esquema 35 mostra a reação.
38 Nelson, T.D.; Crouch, David.R.; Synthesis, 1031 -1037. 39
O TBSO OTBS OAc NO2 80 CH2Cl2.CSA MeOH, 100% 3-4h O OH OTBS OAc NO2 93 Esquema 35
Para a identificação do álcool, o aparecimento da banda de - OH observado no espectro de infravermelho e desaparecimento de um grupo TBS no espectro de RMN de 1H levou-nos a crer que o álcool foi obtido. É importante destacar que durante a purificação foi possível obter o álcool somente em seu isômero syn, o que pode ser visualizado melhor pelo sinal em 6,00 ppm como um dubleto mostrado na figura 25. Isto levou-nos a fazer outras análises como COSY, DEPT, HMBC e HMQ como mostrado nas figuras (20-24). O mesmo se observou no espectro de RMN de 13C, mantendo-se a proporção. MCK49_F9_H1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Chemical Shift (ppm) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 N o rm a li z e d I n te n s it y 19.95 5.10 1.69 4.28 0.84 2.87 1.00 2.75 3.01
Na figura 21, observa-se a correlação do hidrogênio benzílico com os carbonos: benzílico, do anel, carbonila do éster e a carbonila de cetona. Os hidrogênios ligados ao carbono 1 H1 e H1’ se relacionam com o carbono da carbonila.No espectro de Cosy (figura 26) observa-se a correlação dos hidrogênios H1 e H1’ com a hidroxila, o H4 e os hidrogênios da metila. Verifica-se também que os hidrogênios aromáticos acoplam entre si. A interpretação da figura 27 leva-nos a concluir que estão presentes no espectro um carbono metilênico, uma metila, dois carbonos metínicos, e carbonos metínicos de um anel aromático. Obtido o álcool nosso objetivo foi sintetizar o ácido mostrado no esquema 36. O OTBS OAc NO2 HO O 95 O OH OTBS OAc NO2 93 O OTBS OAc NO2 H O 94 O O Esquema 36
A oxidação poderia ser feita de forma direta ou em duas etapas. Primeiro tentamos uma oxidação direta do acetilado (80) utilizando o reagente Jones como oxidante, uma vez que este quando adicionado lentamente e sob-resfriamento permite a desproteção seletiva e sua consequente oxidação, como descrito por Evans40. No entanto, não obtivemos resultados satisfatórios. Também tentamos o oxidante Jones sobre o álcool. Os resultados foram tão frustrantes quantos os obtidos na oxidação direta.
O reagente Jones de concentração 8M foi preparado de acordo com Diertrich41 (6,68g de CrCO3; 103 g deH2SOé água até 25 mL) e adicionado aos poucos sobre uma solução de álcool em acetona a 00C sob agitação magnética. Tentamos ainda a temperatura ambiente, mas fracassamos em todas as reações.
Após estes insucessos na oxidação direta, resolvemos buscar um método de oxidação em etapas, e em condições mais brandas. Deste modo várias metodologias de oxidação (como PCC, Swern, IBX, BAIB e TEMPO, hipoclorito de sódio, ciclohexeno e hidrogenofosfato de sódio,
40 Evans, P.A; Roseman, J.D.; Garber, L .T.; Synth Commun, 1996, 26, 4685. 41
acetonitrila/ H2O, 2-IBA, oxone e IBX) foram empregadas. Porém, em nenhuma delas fomos bem sucedidos. Com exceção da reação com BAIB E TEMPO, todas as outras reações foram testadas a t.a e à 00C. Em quase todos os casos observou-se descarboxilação ou decarbonilação, conduzindo deste modo a uma retro-aldol que julgamos ser causada pela presença da carbonila que se encontra na posição alfa, tornando deste modo o composto lábil. Uma provável explicação seria a clivagem in situ do grupo TBS, já que os sinais do aldeído eram bem pronunciados nos espectros de RMN.
Apresentamos, no entanto alguns espectros que sustentam o não funcionamento das reações de Mannich e a não formação do ácido funcionalizado (vide figuras 67-69). Face a esta situação tivemos duas alternativas. Em uma delas, optamos por reduzir a cetona do aldol a um diol, utilizando para o efeito o redutor de Evans (triacetoxiboridreto de tetrametilamônio). Esta redução foi realizada com sucesso, e conseguimos obter o produto desejado com 80% de rendimento após 24 horas de reação a temperatura ambiente como mostrado no esquema 37. O TBSO OH NO2 OTBS Me4NH B(OAc)3 CH3CN, AcOH t.a, 18 horas OH TBSO OH NO2 OTBS 73 96 80% Esquema 37
Foram realizadas tentativas parecidas a -100 C, mais não tivemos êxito. Apesar de comercialmente disponível, sintetizamos o reagente de Evans. Para a obtenção do triacetóxi-boridreto de tetrametilamônio começamos preparando o triacetóxi-boridreto de tetrametilamônio, que sob reação com o benzeno, ácido acético e éter, permitiu-nos obter o redutor triacetóxi como um sólido branco, higroscópico, com ponto de fusão entre 116-1200C, em cujos dados de RMN de 1H observamos visivelmente dois singletos, sendo um em 3,28 ppm de hidrogênios das metilas ligadas ao nitrogênio, e outro em 1,96 ppm dos grupos triacetóxi. Estes sinais estão descritos por Evans e colaboradores12 em 3.34 e 2.02 ppm, respectivamente. Na figura 58
