Síntesis y evaluación biológica de nuevos sistemas bicíclicos [4.1.0] obtenidos mediante reacciones de ciclopropanación estereoselectivas

Resumen

Síntesis de Nuevos Sistemas Bicíclicos con Potencial Actividad Mediante Reacciones de Ciclopropanación Estereoselectivas. 1. Resumen. Los anillos ciclopropánicos fusionados a otros ciclos se encuentran presentes en diversos productos naturales y moléculas sintéticas que presentan interesantes actividades biológicas. En la Tesis Doctoral que aquí se presenta pretendemos aprovechar la experiencia sintética descrita en la literatura para aplicarla a la obtención de compuestos que podrían tener diferentes aplicaciones terapéuticas. Así, la reacción de ciclopropanación estereoselectiva será la base para la síntesis de nuevos sistemas bicíclicos [4.1.0] como potenciales inhibidores de la óxido nítrico sintasa (iNOS) A finales de los noventa se describió el derivado amidínico cíclico denominado ONO-1714 como novedoso inhibidor selectivo de la isoforma iNOS humana que juega un papel importante en diversos trastornos tales como el choque séptico, la artritis reumatoide o la enfermedad inflamatoria intestinal. También se ha demostrado su implicación en enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson. Al tratarse de un compuesto de reciente descubrimiento y poseer una estructura muy diferente a la de los otros inhibidores de iNOS conocidos, hasta ahora existen pocos derivados descritos. Apenas se han efectuado estudios de relación estructura-actividad (REA) para este nuevo compuesto que permitan extraer información sobre los requerimientos estructurales para una adecuada actividad. Para conocer nuevos aspectos acerca de la actividad inhibitoria sobre estas enzimas se obtendrán nuevos compuestos amidínicos portando ciclopropanos don diferentes sustituyentes. Para el presente proyecto se proponen dos varias estrategias sintéticas que comparten la reacción de ciclopropanación estereoselectiva como reacción clave común para la obtención de derivados de ONO-1714. A) Reacción de Ciclopropanación por Descomposición de Diazocompuestos Mediada por Metales de Transición. B) Organocatálisis: Reacción de Ciclopropanación vía Iluros de Amonio ¿ ORGANOCATÁLISIS: El interés actual de la organocatálisis se centra sobre todo en el uso de catalizadores quirales para dar nombre a lo que se conoce como organocatálisis asimétrica, ya que ésta permite llevar a cabo una transferencia de quiralidad con un coste mínimo en términos de economía atómica y en un único paso, de forma respetuosa con el Medio Ambiente, ya que se trata de compuestos orgánicos, libres de metales, ópticamente activos que se utilizan de forma catalítica. ¿ Evaluación Biológica La evaluación de todos estos compuestos se efectuará en primer lugar mediante ensayos enzimáticos sobre enzima iNOS recombinante de ratón. Y se determinará el porcentaje de producción de óxido nítrico en macrófagos peritoneales activados de ratón. A) Reacción de Ciclopropanación por Descomposición de Diazocompuestos Mediada por Metales de Transición. A.1) Introducción. A finales de los noventa se describió el derivado amidínico cíclico denominado ONO-1714 como novedoso inhibidor selectivo de la iNOS inducible humana humana que juega un papel importante en diversos trastornos tales como el choque séptico, la artritis reumatoide o la enfermedad inflamatoria intestinal. También demostró su implicación en enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y el cáncer.[1] Al tratarse de un compuesto de reciente descubrimiento y poseer una estructura muy diferente a la de los otros inhibidores de oxido nitricosintasa conocidos, hasta ahora existen pocos derivados descritos. Apenas se han efectuado estudios de relación estructura-actividad (REA) para este nuevo compuesto, siendo la posición 7 la menos explorada. Estudios de docking preliminares han determinado la presencia de un bolsillo pequeño de la enzima en el cual se introduce el átomo de cloro. Para conocer nuevos aspectos acerca de la actividad inhibitoria sobre la iNOS nos propusimos obtener nuevos sistemas bicíclicos [4.1.0] que portasen en su estructura de ciclopropano una cadena lateral polar, para determinar si este tipo de cadena lateral influye sobre la actividad biológica de la iNOS. Extendiendo, así, estudios aparecidos en la literatura referentes a miméticos de arginina.[2] A.2) Antecedentes. El óxido nítrico (NO) es un gas simple que se libera por la conversión de L-arginina en L-citrulina. Es un mediador biológico que juega un papel muy importante en varios procesos patológicos. El NO es producido por una familia de enzimas llamadas las óxido nítrico sintasas (NOS). Una de ellas es la isoforma de la NOS inducida por estímulos inmunológicos o inflamatorios se la conoce como iNOS, en muchos trabajos se la identifica con las abreviaturas (NOS tipo II, NOS-2, macNOS, hepNOS). El desarrollo de inhibidores selectivos de las diferentes isoformas de la NOS (hay otras dos: eNOS y nNOS) podría suponer poder controlar determinados estados patológicos Una sobreproducción de NO por iNOS parece estar implicada en la destrucción tisular que ocurre en determinados estados tales como la inflamación crónica, hipotensión, disfunción vascular en diabetes, el shock séptico o desórdenes neurodegenerativos. [3] Además muy recientemente ha aumentado el número de estudios que sugieren una implicación de NO producido por iNOS en la carcinogénesis, invasión o daño al ADN en múltiples tipos de cáncer. [4] Se han diseñado numerosos inhibidores de iNOS, que suelen actuar compitiendo con la L-arginina por el sitio de unión. Unos son derivados estructurales sencillos como N-mono-metil-L-arginina (L-NMMA) o la N-nitro-L-arginina (L-NAME), y otros son inhibidores con estructura de no aminoácidos derivados de isotiourea, amidina o mercaptoalquil-guanidinas pero que en su mayoría carecen de selectividad frente a las difentes isoformas de NOS. El compuesto ONO-1714, muestra una elevada selectividad por la isoforma iNOS humana y posee una estructura diferente a los otros inhibidores de NOS. Se llegó a él por hibridación estructural de dos inhibidores conocidos, 1 y 2, sin estructura de aminoácidos. La máxima actividad biológica se logró al rigidificar el compuesto 3 mediante la incorporación de un anillo de ciclopropano con lo que se llegó a 4 a partir de cual se desarrolló ONO-1714, compuesto que se encuentra actualmente en la Fase II de ensayos clínicos.[1](Esquema 1). Esquema 1 A.3) Objetivos. Existen pocos derivados de ONO-1714 descritos en la bibliografía. [5,6] Nuestro objetivo es buscar una nueva serie de derivados de ONO-1714 con mayor selectividad y completar, además, los escasos estudios de relación estructura actividad (REA) hasta ahora existentes. Para lo cual se llevó a cabo la síntesis de los siguientes derivados. (Figura 1) Figura 1 Como paso clave de la síntesis, de los compuestos objeto de estudio se llevaron a cabo reacciones de ciclopropanación estereoselectivas, siguiendo una vía catálisis organometálica. En concreto, se llevó a cabo una reacción de ciclopropanación vía descomposición de diazocompuestos catalizada por metales de transición. (Esquema 2) Esquema 2 Los complejos de metales de transición son capaces de catalizar o mediar potentes trasformaciones, que cada vez tienen mayor aplicación en síntesis. Por ello, es frecuente que sean protagonistas de las etapas claves en la síntesis de moléculas complejas. Algunos de los complejos metálicos se muestran en la siguiente figura. (Figura 2) Figura 2 A.4) Discusión de resultados. Se comenzó con la obtención de los sustratos alquénicos 18a y b, fácilmente asequible por métodos descritos en la literatura [4,5] aunque la mayoría de los pasos fueron optimizados cambiando las condiciones de reacción, mejorando los rendimientos y usando p-metoxibencil (PMB) como grupo protector, tal como proponía la bibliografía para la síntesis de ONO 1714[6a]. Tras la aminolisis de 33 y la formación de la imida 35 se llevó a cabo su reducción empleando DIBAL como agente reductor. La deshidratación de 36 se llevó acabo con cloruro de mesilo y trietilamina obteniendo la olefina deseada con muy buenos rendimientos. (Esquema 3) Esquema 3 Sobre 18a se ensayaron diferentes condiciones de ciclopropanación, con diferentes catalizadores quirales y no quirales de rodio y cobre, variando disolvente, temperatura, tiempo de adición y obteniéndose dos ciclopropanos diastereoméricos fácilmente separables por cromatografía en columna junto con producto de partida sin reaccionar y un porcentaje de producto de inserción 37a (tabla1). tabla1