Aplicação da reação de mannich na síntese de derivados da pirazinamida e no estudo da estereoseletividade de δ- lactamas

Na Química Medicinal, dentre as várias técnicas de planejamento racional para a síntese de novas moléculas bioativas, a hibridação é umas das mais usadas. A união de dois ou mais compostos biologicamente ativos, no intuito de se criar um novo fármaco que conserve as propriedades biológicas das moléc...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2016
Main Author: Fernandes, Fábio de Souza lattes
Orientador/a: Couri, Mara Rubia Costa lattes
Banca: Souza, Marcus Vinícius Nora de lattes, Valle, Marcelo Siqueira lattes, Silva, Adilson David da lattes, Bombonato, Fernanda Irene lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal de Juiz de Fora
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Assuntos em Português:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/1509
Resumo Português:Na Química Medicinal, dentre as várias técnicas de planejamento racional para a síntese de novas moléculas bioativas, a hibridação é umas das mais usadas. A união de dois ou mais compostos biologicamente ativos, no intuito de se criar um novo fármaco que conserve as propriedades biológicas das moléculas base e/ou crie uma nova atividade biológica para o composto híbrido, faz desta técnica um caminho rápido, eficaz e oportuno no descobrimento de novos candidatos a fármacos. Sinteticamente, dentre os vários métodos de junção de duas ou mais moléculas a Reação de Mannich está entre as metodologias aplicadas para isto. Este primeiro capítulo trata da síntese N-bases de Mannich derivadas da pirazinamida, que resultou na obtenção de dezenove compostos inéditos. Em um primeiro momento, foi realizada a tentativa de síntese de N-bases de Mannich derivadas da pirazinamida, utilizando três diferentes aminoálcoois Nalquilados. O desenvolvimento da metodologia mostrou que a reação era dependente do pH, tendo este que ser básico. No entanto, a baixa conversão da reação, juntamente com a difícil purificação do produto, uma vez que o mesmo apresentava o mesmo fator de retenção da pirazinamida e alta instabilidade impedindo qualquer funcionalização in situ inviabilizou qualquer possibilidade de continuação desta síntese. Desta forma, foi feita a substituição dos aminoálcoois N-aquilados por piperazinas N-substituídas, contendo cadeias lipofílicas, uma porção D-galactose, amidas lipofílicas, aminoalcoóis aromáticos e heteroaromáticos, sendo sintetizados 5 derivados inéditos da piperazina. A partir da reação de Mannich das piperazinas Nsubstituídas com a pirazinamida foram obtidas quatorze N-Bases de Mannich inéditas. Tanto as piperazinas N-substituídas como as N-bases de Mannich sintetizadas, foram submetidas à avaliação de suas atividades antibacterianas, antibiofilme e antituberculose, sendo que os resultados para atividade antibiofilme apresentaram bastante promissores. As lactamas são amidas cíclicas presentes em vários produtos naturais e em compostos sintéticos com atividade biológica. Devido a esta importância dentro da química medicinal, várias são as estratégias desenvolvidas para a síntese destes anéis heterocíclicos, com o objetivo de se conseguir uma síntese rápida, eficiente, estereoseletiva e utilizando a química verde para destes compostos. Dentre as várias metodologias sintéticas que permitem a obtenção estereoseletiva de Lactamas está à reação de Mannich-Acilação, inicialmente desenvolvida por Castagnoli em 1969 e aperfeiçoada recentemente pelo grupo de pesquisa do Professor Dr. Jared Shaw. Sendo assim, o segundo capítulo aborda desenvolvimento de uma metodologia a paritr da reação de Mannich-Acilação para a síntese de δ-lactamas como suporte para um estudo computacional sobre o mecanismo e estereoseletividade da reação. Para isso, a síntese do anidrido altamente reativo α-ciano glutárico, bem como, dos anidridos α- ciano glutárico substituídos com grupos metila ou fenila nas posições β ou γ foram realizadas. O escopo e as limitações da reação imina-anidrido com uma ampla variedade de iminas também foi investigada. As reações contendo aminas substituídas por grupos alquil volumosos e aromáticos foram mais diastereoseletivas. Já as reações envolvendo o uso dos anidridos α-ciano glutáricos não substituídos e contendo os grupos metila e fenila na posição β mostraram-se altamente diastereoseletivas, enquanto que para as reações envolvendo o anidrido α-ciano glutárico substituídos na posição γ houve uma perda da seletividade. Os estudos computacionais mostraram que a origem do estereocontrole da reação se dá na etapa de acilação, onde efeitos estéreos e trans anulares para o estado de transição na forma eclipsada justificam a formação do produto majoritário tendo uma relação syn entre os grupos carboxilato e fenil. Neste capítulo também foram exploradas algumas aplicações, no que diz respeito à utilização das δ-lactamas como possíveis inibidores da proteína FtsZ, em um estudo onde as δ-lactamas serviram como substratos na reação clássica de descarboxilação alilativa e na síntese dos produtos naturais Gelsidilam e Gelgamina B tendo a reação de Mannich-Acilação desenvolvida neste capítulo como uma das etapas chave.
In the Medicinal Chemistry, there are many techniques for development of new bioactive molecules. One way to do a rational planning of new drugs is using the molecular hybridization technique. In the molecular hybridization, the combination of two or more biologically active compounds in order to create a new pro-drug that preserves the biological properties or improve efficacy when compared to the parent drugs, makes this technique a quick way, effective and timely in the discovery of new drug candidates. Mannich reaction can be applicable to combine two or more fragments of drugs with biological activity. The first chapter will show the synthesis of new N-Mannich bases derived from pyrazinamide, which resulted in the synthesis of nineteen novel compounds. First of all, we tried to make the synthesis of new N-Mannich bases from of reaction between pyrazinamide, formaldehyde and N-alkylated amino alcohols. The development of this methodology showed that the reaction was pH dependent and it had to be basic. So we tried to control the pH of reaction using some bases, but the lower conversion of reaction together with the difficult purification of the product and the high instability led to an unsuccessful planning to get the products desired. Because of this, was made replacing of N-alkylated amino alcohols by N-substituted piperazines having lipophilic chain, D-galactose moiety, lipophilic amides, aromatic and heteroaromatic amino alcohols. With these new components we ran the Mannich reactions and was possible to synthesize fourteen novel N-Mannich bases. The N-substituted piperazines and N-Mannich bases synthesized were evaluated by antibacterial, antibiofilm and antituberculosis activities. The results of antibiofilm and antibacterial activity for some hybrids were very promising. In the second chapter, was developed a methodology to the synthesis of δ- lactams from cycloaddition between imines and cyano glutaric anhydrides like a support to mechanism and diastereoselectivity study of reaction. For this was made the synthesis of β, γ-substituted and unsubstituted cyano anhydrides. The scope of reaction was studied using differents amines and aldehydes. The reactions that were ran with bulky alkyl-substituted amines or aromatic amines were more selective than methylamine. The reactions involving the use of α-cyano-glutaric anhydrides unsubstituted or containing methyl groups and phenyl in the β position showed high diastereoselectivity. Reactions using the γ substituted anhydrides had a poor diastereoselectivity. Computational studies showed that acylation step is a determinant factor to diastereoselectivity, where the eclipsed transition state to anti product has steric and trans anular effects. Some applications of -lactams were made in other studies involving Tethering technique, decarboxylative allylation and total synthesis of Gelsedilam and Gelegamine B.