Síntese de espiro compostos via reações multicomponentes dominó Knoevenagel/Michael/ciclização organocatalisadas por líquidos iônicos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Westphal, Regina
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Doutorado em Química
Centro de Ciências Exatas
UFES
Programa de Pós-Graduação em Química
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/16756
Resumo: Spiro compounds are organic substances formed by at least two rings connected by only one atom, called spiro-atom. These molecules are present in natural products isolated from several sources. In addition, they have a range of biological activities and, therefore, have attracted the attention of many researchers as a primary structure for the discovery of new drugs. However, the synthesis of spiro compounds is a major challenge for synthetic organic chemists, given their 3D structural properties, conformational rigidity and intrinsic complexity. In this sense, multicomponent organocatalyzed domino reactions have gained prominence in the literature for obtaining this class of compounds, given the numerous advantages of these processes, such as: generation of structurally diverse products, varied synthesis possibilities, highly convergent routes and better reaction efficiency. Furthermore, the use of ionic liquids as organocatalysts has emerged as an ecologically suitable alternative for many organic reactions. Therefore, in this work a Knoevenagel/Michael/cyclization domino multicomponent methodology, using ethanol as solvent and the ionic liquid 1- methylimidazolium chloride as catalyst was developed for the synthesis of spiro compounds. The reaction conditions considered ideal were determined from a methodological study varying solvent, catalyst, amount of catalyst, temperature, and heating mode. The generality of the methodology was evaluated by exploring the scope of the reaction, varying the starting materials (isatin, malononitrile, and barbituric acid). The synthesized spiro compounds were obtained with yields ranging from 36-98% and the X-ray structure of compound 139b, 139d and 139k were obtained. The asymmetric synthesis of compound 139a was also carried out, using chiral ionic liquids and a chiral phosphoric acid derivative as organocatalysts. However, unfortunately, low enantiomeric excess values were obtained (4-6% ee) by chiral HPLC. Finally, the in vitro antiproliferative activities of the spirocycles 139a-q against four types of human cancer cell lines including HCT116 (human colon carcinoma), PC3 (prostate carcinoma), HL60 (promyelocytic leukemia), and SNB19 (astrocytoma) were screened by MTTbased assay. It is noteworthy that spiro compound 139c inhibited the four cell lines tested with the lowest IC50 values: 52.81 µM for HCT116, 74.40 µM for PC3, 101 µM for SNB19, and 49.72 µM for HL60.
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In this sense, multicomponent organocatalyzed domino reactions have gained prominence in the literature for obtaining this class of compounds, given the numerous advantages of these processes, such as: generation of structurally diverse products, varied synthesis possibilities, highly convergent routes and better reaction efficiency. Furthermore, the use of ionic liquids as organocatalysts has emerged as an ecologically suitable alternative for many organic reactions. Therefore, in this work a Knoevenagel/Michael/cyclization domino multicomponent methodology, using ethanol as solvent and the ionic liquid 1- methylimidazolium chloride as catalyst was developed for the synthesis of spiro compounds. The reaction conditions considered ideal were determined from a methodological study varying solvent, catalyst, amount of catalyst, temperature, and heating mode. The generality of the methodology was evaluated by exploring the scope of the reaction, varying the starting materials (isatin, malononitrile, and barbituric acid). The synthesized spiro compounds were obtained with yields ranging from 36-98% and the X-ray structure of compound 139b, 139d and 139k were obtained. The asymmetric synthesis of compound 139a was also carried out, using chiral ionic liquids and a chiral phosphoric acid derivative as organocatalysts. However, unfortunately, low enantiomeric excess values were obtained (4-6% ee) by chiral HPLC. Finally, the in vitro antiproliferative activities of the spirocycles 139a-q against four types of human cancer cell lines including HCT116 (human colon carcinoma), PC3 (prostate carcinoma), HL60 (promyelocytic leukemia), and SNB19 (astrocytoma) were screened by MTTbased assay. It is noteworthy that spiro compound 139c inhibited the four cell lines tested with the lowest IC50 values: 52.81 µM for HCT116, 74.40 µM for PC3, 101 µM for SNB19, and 49.72 µM for HL60.Espiro compostos são substâncias orgânicas formadas por pelo menos dois anéis ligados através de apenas um átomo, denominado espiro-átomo. Essas moléculas estão presentes em produtos naturais isolados de diversas fontes. Além disso, possuem uma gama de atividades biológicas e, por isso, têm atraído a atenção de muitos pesquisadores como estrutura primária para a descoberta de novos fármacos. Contudo, a síntese de espiro compostos é um grande desafio para os químicos orgânicos sintéticos, dadas as suas propriedades estruturais 3D, rigidez conformacional e complexidade intrínseca. Nesse sentido, reações multicomponentes dominó organocatalisadas têm ganhado destaque na literatura para a obtenção dessa classe de compostos, haja vista as inúmeras vantagens desses processos, como por exemplo: geração de produtos estruturalmente diversos, variadas possibilidades de síntese, rotas altamente convergentes e melhor eficiência reacional. Além disso, o uso de líquidos iônicos como organocatalisadores tem emergido como uma alternativa ecologicamente adequada para muitas reações orgânicas. Portanto, neste trabalho uma metodologia multicomponente dominó Knoevenagel/Michael/ciclização, utilizando etanol como solvente e o líquido iônico cloreto de 1-metilimidazólio como catalisador foi desenvolvida para a síntese de espiro compostos. As condições reacionais consideradas ideais foram determinadas a partir da realização de um estudo metodológico variando solvente, catalisador, quantidade de catalisador, temperatura e modo de aquecimento. A generalidade da metodologia pôde ser avaliada pela exploração do escopo da reação, variando os materiais de partida (isatina, malononitrila e ácido barbitúrico). Os espiro compostos sintetizados foram obtidos com rendimentos que variaram de 36-98% e a estrutura de raios-X dos compostos 139b, 139d e 139k foram obtidas. Também foi realizada a síntese assimétrica do composto 139a, utilizando líquidos iônicos quirais e um derivado de ácido fosfórico quiral como organocatalisadores. Contudo, infelizmente, baixos valores de excesso enantiomérico foram obtidos (4-6% ee) por CLAE Quiral. Finalmente, as atividades antiproliferativas in vitro dos espirociclos 139a-q contra quatro tipos de linhagens celulares de câncer humano, incluindo HCT116 (carcinoma de cólon humano), PC3 (carcinoma de próstata), HL60 (leucemia promielocítica) e SNB19 (astrocitoma) foram avaliadas por ensaio baseado em MTT. Vale ressaltar que o composto espiro 139c inibiu as quatro linhagens celulares testadas com os valores de IC50 mais baixos: 52,81 µM para HCT116, 74,40 µM para PC3, 101 µM para SNB19 e 49,72 µM para HL60.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Universidade Federal do Espírito SantoBRDoutorado em QuímicaCentro de Ciências ExatasUFESPrograma de Pós-Graduação em QuímicaGreco, Sandro Joséhttps://orcid.org/0000-0003-2382-9295http://lattes.cnpq.br/5752788440118349http://lattes.cnpq.br/5599800697537445Silva, Fernando de Carvalho dahttps://orcid.org/0000-0002-2042-3778http://lattes.cnpq.br/7183643963574044Oliveira, Kleber Thiago dehttps://orcid.org/0000-0002-9131-4800http://lattes.cnpq.br/3759761373942891Cunha Neto, Alvarohttps://orcid.org/0000-0002-1814-6214http://lattes.cnpq.br/7448379486432052Kuster, Ricardo Machadohttps://orcid.org/0000000289615348http://lattes.cnpq.br/4149814906786366Westphal, Regina2024-05-30T01:41:27Z2024-05-30T01:41:27Z2023-03-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16756porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-10-17T07:42:02Zoai:repositorio.ufes.br:10/16756Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-10-17T07:42:02Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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