Foi feito um estudo das funções de forma para um elemento de viga

Departamento de Química
SÍNTESE DE TOSIL-BENZOCARBAZÓIS COM POTENCIAL
ANTINEOPLÁSICO, ANTIPARASITÁRIO E ANTI-INFLAMATÓRIO
Aluna: Carolina Marques dos Santos
Orientadora: Camilla Djenne Buarque
Introdução
O câncer é um grande problema de saúde pública em todo o mundo e afeta todas as
camadas da sociedade. O número de mortes causadas pelo câncer deve subir das estimadas
8,2 milhões anuais para 13 milhões por ano, de acordo com o relatório Câncer no Mundo
2014 [1]. Os maiores desafios para o tratamento de câncer são a alta toxicidade dos
medicamentos disponíveis e o desenvolvimento de linhagens de células com fenótipo de
resistência a múltiplos fármacos (MDR, do inglês multi drug resistance), que se tornam
resistentes ao fármaco usado e ainda adquirem resistência a outros fármacos de estrutura nãorelacionada. Estes fatores exigem um esforço contínuo visando o desenvolvimento de novos
agentes quimioterápicos e a descoberta de novas possibilidades de intervenção terapêutica.
Aprofundando as pesquisas acerca de deoxipterocarpanos bioativos, as moléculas da
classe dos N-tosil-tetraidrobenzo[a]carbazóis têm sido alvo de estudos, pois se mostraram
biologicamente ativas contra câncer, malária e inflamação [2]. Recentemente, foi descoberta
uma estrutura inédita, o N-tosil-tetraidrobenzo[a]carbazol (1a) (LQB-223), que foi muito
ativa quanto à ação antineoplásica in vitro frente às diversas linhagens de células de câncer
estudadas e com baixa toxicidade pala células sadias. Esta mesma substância é muito
promissora para o tratamento da malária e apresentou ação antimalarial in vivo contra
P.Berghei semelhante à ação da cloroquina, um fármaco utilizado clinicamente com ação
antimalarial [3] (Figura 1).
Figura 1: N-tosil-tetraidrobenzo[a]carbazol (1a)
Assim sendo, análogos do LQB-223 podem ser estudados com a intenção de aprimorar
a atividade farmacológica sem comprometer a baixa toxicidade para células sadias.
Substâncias que contêm um grupo sulfonamida e um grupo quinona são objetos de síntese
deste projeto, tendo em vista a provável ação dual de um composto semelhante previamente
sintetizado em nosso grupo de pesquisa [2]. Neste caso, é possível que o grupo
arilsulfonamida interaja com sítios ativos de enzimas, devido à ação antitumoral de compostos
contendo esse grupo, e o grupo quinona é capaz de gerar espécies radicalares de oxigênio que
causam a morte celular, pois os radicais livres promovem reações com substratos biológicos,
ocasionando danos às células malignas.
Algumas sulfonamidas com ação antineoplásica atuam como inibidores da
polimerização da tubulina, sendo classificados como antimitóticos [4]. Outros alvos
importantes são as enzima piruvato quinase, que quando ativada pode restaurar o metabolismo
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anormal das células em proliferação levando a uma diferenciação celular normal [5], cuja
inibição confere ação anti-inflamatória e antineoplásica [6]. Algumas classes de compostos
com o grupo sulfonamida também atuam na regulação de genes, conferindo atividade
antiproliferativa e anti-inflamatória [7].
Objetivos
O objetivo do trabalho é sintetizar análogos do LQB-223 para manter a potência em
leucemias e aumentar a ação frente ao câncer de mama e outros cânceres dependentes de
hormônios. Através da síntese desses novos derivados, é possível aprofundar os estudos da
relação estrutura-atividade biológica das moléculas e assim fazer uma avaliação em culturas
de células de câncer. Após o “screening” inicial, o melhor composto será alvo de estudos in
vivo.
Metodologia
Primeiramente visa-se obter o composto N-tosil-orto-iodo-anilina (3a), já que estudos
preliminares no laboratório indicaram que além deste grupo arilsulfonamida do tipo tosil ser
fundamental para a ação antineoplásica, ele funcionou muito bem como proteção para a
reação de aza-arilação de Heck [2]. O composto é obtido conforme mostra o Esquema 1, que
também considera a síntese de tosil-4-flúor-2-iodo-anilina (3b). Ambos foram obtidos puros
com rendimento de 75%.
O procedimento consiste em adicionar 1a ou 1b e cloreto de tosila em uma solução de
10% de piridina seca em diclorometano e manter sob refluxo a 40°C por 7 horas. Após o
término da reação deve-se evaporar o solvente e realizar a purificação através da
recristalização com mistura de etanol/hexano e sucessivas lavagens com hexano.
Esquema 1
O Esquema 2 é um esquema de retrossíntese que mostra que a partir da
disponibilidade comercial das tetralonas oxigenadas (4), é possível fazer uma reação de
redução do grupo carbonila, seguido de desidratação de álcool (5), gerando as olefinas (6). A
reação destas olefinas (6) com as N-tosil-2-iodoanilinas (3) leva aos análogos metoxilados no
anel A (7), através de uma azarilação de Heck [8] sob atmosfera de nitrogênio. Os produtos de
natureza fenólica (8) são sintetizados a partir da desmetilação dos compostos (7) com BBr3
sob atmosfera de argônio.
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Esquema 2
As reações envolvidas no processo encontram-se descritas no Esquema 3. Os
compostos 7 precisam ser purificados por coluna cromatográfica e recristalização após a
reação, devido à grande quantidade de impurezas presentes, e isso explica os rendimentos
mais baixos descritos.
Esquema 3
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Como procedimento da primeira reação, deve-se adicionar lentamente NaBH4 à uma
solução contendo a tetralona substituída (4a, 4b, 4c) em metanol sob agitação constante e
manter a temperatura ambiente por 45 minutos. Após este tempo, é preciso adicionar HCl 5%
para neutralização do meio reacional até obter o pH ácido. A fase orgânica deve ser extraída
com acetato de etila (3x30 mL) e NaCl (sol saturada) (3x10 mL) e seca com Na2SO4 anidro.
O solvente deve ser evaporado em rota evaporador e traços de solvente eliminados em sistema
de auto vácuo por 1 hora.
Na segunda reação, à uma solução contendo o tetrahidronaftalenol substituído (5a, 5b,
5c) e THF destilado, deve-se adicionar H3PO4 e manter a reação sob refluxo a 80°C com um
bolhômetro por 2 horas. Após a observação da formação da olefina, é preciso adicionar gotas
de uma solução de NaHCO3 saturada até a neutralização do meio reacional. A mistura deve
ser concentrada com o rotaevaporador e posteriormente extraída com acetato de etila (3x30
mL) e solução de NaCl saturada (3x10mL) e seca com Na2SO4 anidro. Deve-se evaporar o
solvente e eliminar os traços de solvente por 1 hora em sistema de auto vácuo.
Na terceira, à uma solução em agitação de dihidronaftaleno substituído (6a, 6b, 6c) em
acetona, deve-se adicionar N-tosil-orto-iodoanilina (3), e Pd(OAc)2 10 mol%. Para a reação
ocorrer, é necessário que a mistura reacional seja refluxada a 80°C por 12 horas. Após este
tempo, a mistura precisa ser resfriada, filtrada em celite e eluída com acetato de etila. O
solvente deve ser então evaporado e a massa residual purificada por cromatografia em coluna
de gel de sílica. O produto foi obtido como um sólido amarelo com a detecção de impurezas
sendo necessária uma recristalização com metanol.
Na quarta reação, deve-se proceder de forma que em um balão contendo uma mistura
de metoxi-tosil-tetrahidro-benzo[a]carbazóis substituídos (7a, 7b, 7c) e diclometano seco
deve-se adicionar o reagente a 0°C em atmosfera de argônio e manter por 2 horas. Após este
tempo, é preciso neutralizar a reação com 20 mL de água destilada gelada por 20 minutos. A
extração deve ser realizada com diclorometano (3x15 mL), a fase orgânica lavada com 15 mL
de solução de NaCl saturada e seca com Na2SO4 anidro. O produto apresentou rendimentos
entre 88% e 98%, devendo ser armazenado em atmosfera inerte.
Discussões
É importante ressaltar que a reação de Heck de 6d com 3 apresentou rendimentos
baixíssimos, impossibilitando de prosseguir com a oxidação com o CAN (cianeto de amômio)
para a obtenção da quinona. Esse fato pode ser explicado por um impedimento estérico
existente na molécula devido à presença das duas metoxilas na etapa da Carbopaladação sin,
resultando em sobra de olefina e o N-tosil-orto-iodo anilina. Por isso, decidiu-se tentar a
obtenção da quinona partindo do composto 7a, como será visto posteriormente.
A proposta mecanística para a formação do produto de aza-arilação foi adaptada dos
estudos realizados pelo grupo sobre o mecanismo da oxa-arilação – no qual foram detectadas
as principais espécies intermediárias propostas – e envolve basicamente 4 etapas, conforme
descrito a seguir [9] e ilustrado no Esquema 4. A primeira etapa é a adição oxidativa do Pd(0)
na ligação Ar-I, seguida da perda do iodo, gerando a espécie ativa catiônica organopaládio. É
preciso reduzir o Pd para fazer a inserção oxidativa (etapa lenta), visto que o Pd(0) é
nucleofílico e o Pd(II) é eletrofílico. A prata é de extrema importância no processo, pois induz
o mecanismo catiônico, formando o iodeto de prata e fazendo com que o Pd adquira uma
carga positiva para a segunda etapa. Esta consiste na coordenação da olefina à espécie
catiônica organopaládio e a terceira é a carbopaladação sin estereosseletiva da dupla ligação
no organopaládio, levando a formação de um paladaciclo catiônico intermediário, através de
uma nova ligação CC. Finalmente, a quarta é a eliminação redutiva, formando o produto por
meio da formação da ligação C-N.
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Esquema 4
A síntese de fenóis é uma reação de desmetilação que consiste em 3 etapas. Na
primeira etapa é observada uma reação ácido-base de Lewis, na qual o par de elétrons livres
do oxigênio doa um par de elétrons para o orbital vazio do boro. Na segunda etapa ocorre uma
substituição nucleofílica bimolecular (SN2) e na última a formação do fenol através de uma
hidratação, conforme mostrado no Esquema 5.
Esquema 5
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Para finalizar este projeto, faremos uma reação de oxidação do composto 8a para gerar
o composto 9, conforme Esquema 6 [10].
Esquema 6
O sal de fremy é um composto de fórmula K2NO(SO3)2, sendo um forte agente
oxidante e o fosfato monopotássico (KH2PO4) é responsável pelo controle do pH. Realizando
testes acerca da reação, constatou-se que o metanol pode atuar como um melhor solvente no
lugar da acetona, mas a reação ainda está sendo analisada em nosso laboratório.
As figuras 2, 3 e 4 são referentes aos espectros de RMN-1H dos compostos 1a, 7b e
8b, respectivamente, usando clorofórmio deuterado como solvente.
Figura 2: espectro de RMN-1H do produto 1a
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Figura 3: espectro de RMN-1H do produto 7b
Figura 4: espectro de RMN-1H do produto 8b
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Analisando os espectros, é possível perceber que na figura 3 aparece um pico entre 3,5
e 4 ppm, que não estava presente na figura 2, e é referente aos três hidrogênios do carbono
que faz ligação com o oxigênio no anel, o que indica a formação do metoxilado na posição 6.
Na figura 4, esse pico volta a desaparecer e o pico deslocado de 6,44 para 6,32 ppm pode
indicar o hidrogênio da hidroxila e assim a formação do fenol na posição 6. Os picos entre 7 e
8 ppm em todos os espectros são referentes aos hidrogênios dos anéis aromáticos e o que se
encontra entre 2 e 2,5 ppm indica os hidrogênios da metila do grupo tosil.
Conclusões
Os compostos puderam ser sintetizados, conforme os esquemas mostrados, purificados
e analisados via RMN-1H, RMN-13C, CG-MS e IV. Estes compostos foram testados quanto à
ação antitumoral, e o composto 7b foi o mais ativo contra as linhagens de leucemia K-562,
Lucena e FEPS e contra a linhagem de câncer de mama MCF-7 (dados não publicados).
Referências
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