Di r ecci ó n:Di r ecci ó n: Biblioteca Central Dr. Luis F. Leloir, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires. Intendente Güiraldes 2160 - C1428EGA - Tel. (++54 +11) 4789-9293

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Tesis de Posgrado

Sobre métodos sintéticosSobre métodos sintéticostendientes a la reparación detendientes a la reparación de

tomatidina y estudios de latomatidina y estudios de lainterconversión de 16,17-cetolesinterconversión de 16,17-cetoles

esteroidalesesteroidales

Doller, Darío

1989

Tesis presentada para obtener el grado de Doctor en CienciasQuímicas de la Universidad de Buenos Aires

Este documento forma parte de la colección de tesis doctorales y de maestría de la BibliotecaCentral Dr. Luis Federico Leloir, disponible en digital.bl.fcen.uba.ar. Su utilización debe seracompañada por la cita bibliográfica con reconocimiento de la fuente.

This document is part of the doctoral theses collection of the Central Library Dr. Luis FedericoLeloir, available in digital.bl.fcen.uba.ar. It should be used accompanied by the correspondingcitation acknowledging the source.

Cita tipo APA:Doller, Darío. (1989). Sobre métodos sintéticos tendientes a la reparación de tomatidina yestudios de la interconversión de 16,17-cetoles esteroidales. Facultad de Ciencias Exactas yNaturales. Universidad de Buenos Aires.http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_2186_Doller.pdf

Cita tipo Chicago:Doller, Darío. "Sobre métodos sintéticos tendientes a la reparación de tomatidina y estudios de lainterconversión de 16,17-cetoles esteroidales". Tesis de Doctor. Facultad de Ciencias Exactas yNaturales. Universidad de Buenos Aires. 1989.http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_2186_Doller.pdf

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

'SOBBE METODOS SINTETICOS TEHDIENTES A LA

PREPARACION DE TOMATIDIHA Y ESTUDIOS DE LA

IHTERCOHVERSION DE 16.17-CETOLES ESTEROIDALES'

Dlrector de Tesis

Dr. Eduardo G. Gros

Lugar de trabaJo

Departamento de Quimica Orgánica

Í. / (4DarioDoller '

Tesis presentada para optar al titulo de.

Doctor en Ciencias Químicas

-1989­

Quiero dedicar este trabajo, fruto de tantos años de esfuerzo, a cuatro

personas que durante toda nu VJda nan estado a m lado:

A Harta Ronararsn, nu nana, por enseñarme el “¡una de los suenos;

A Jorge Douer, nu vlejo, por enseñarme que existen, ademas, otros

caninos;

A Caru y Claudlo, als hermanos, por el auento constante y por todos

103 CIDDIOS que nos PGPIIUCIEPOIIcrecer Juntos.

Le pedi explicar qué queria decir con hombre deCODOCIDICD‘LO.

-Un DODDPCde conocimiento es alguien que ha 5080100 de

verdad las penurias del aprendizaje-d1J0-. Un hombre que. sinapurarse nl desfallecer, ha llegado lo más lejos que puede endesentrañar los secretos del poder personal.

Carlos Castaneda. Viaje a Itxlán

¡ru-neral. r : 'k t - y .' -Revalorar el a rendizaje de la "sa­

. bldurla": pero no a de los sabios de la­boratorio, sino la de los sabios en viday muerte. Lamentablemente 'no tenemos en castellano esa duerencia en­

"tre “savant” y f‘sage" que tienen losfranceses. Merefiero. pus, a la nece­sidad de sa ese.ea sagase que existehasta en osvancianos analfabetos.

¡como sucedía en los anciana de .Con­sejo. en las. comunidades antiguas.Desde sta perspectiva, si "bienen las

I escuelas rimarlas y enla secundariashay'que inevitablemente enseñar ele­mentos de las. ciencias particulares.hay que hacerlo de manera formativa,no inIormativa; Esa cultura n_ose al­canza con la enseñanza libresca. conla mera repetición de conocimientos ydatos estampados,porque en se casoel libro es un cementerio de conceptosinútila La ,cultura existió antes deGutenberg y se alcanza oyendo mú­sica o comiendo. o explorando un bosque. Longfellowh en su Hyperion.afirma'que una."conversación con unsabio-senla misa}: preferible amu­

chos; años) _e;a rendinï :;übresco._f. Pero el hab a de ise. es ecir, del sa­. bio en el sentido‘de age; no dé se sa­l van! que puede dominar la tecnica de

las construccions aeronáuticas y almismo __t.ie1:np9_seruno' de los seresmásïbáflígïgsïga sabiduriaa que se

-. reliemlnüfïfldw no nos habilitará’ . con ' Boeing. pero nos_

servirá para convivir. para compren"der a,los_qt_¡_g_e¿táncerca y aun a losque atan lejos. para aceptar las des­gracias con coraje. para tener mesuraen el triunfo, para saber que debemos

_ hacer-con ¿Lmundm para envejecer,con grandeza y para morir con humlJ_¿_'dad. Para eso nada sirven los loga­ritmos. las geodésicas y las computa:daras '

Ernesto Sabato. Entre 13 letra y la sangre

QUISICI'Gdestacar III agradeclmlento al DP. Eduardo G. GPOS,

qulen además de SUJCPIPMCel tema que 016 orlgen al presente

trabajo, me OtOI‘ló la IIDEPCQU,13 CODÍIBDZBnecesarm y 103

mejores 11011103disponlbles para "¡CGP P0311216El CPECJMIEHÉO

en el CEIPO de la IIIVCSCIJICJÓDcientiflca, EHPIIIUCCIO'IIUOEC

CODSU experiencla Y contaglándome SU IDCPBÍDICentuslasmo.

AGRADECIMIENTOS

A UMYMFOR(CONICET - FCEH), por las facilidades humanas Y de equipamiento

disponibles: Sr. 'J. Aznárez (EM y CGL-EM). Sr. C. G. Arabehety (RMN H-i y

C—13),LIC. J. B. Rodriguez (CLAR), Lic. M. Rivero y Lic. M. M. de Moglia

(CGL),Lic. M. Marcote (microanálisis), Srta. A. Arenaza. y a los Dres. E.G. Gros, A. Seides y G. Burton, por todo el esfuerzo que realizan paralograr meJores condiciones de trabajo.Al CONICET.por las Becas de Iniciación. Perfeccionamiento y FormaciónSuperior otorgadas.A los Dres. T. Hudiicky, G. Seoane y G. Barbieri (Virginia PolytechnicInstitute and State University) por los espectros nOe-difference.A los Dres M. González Sierra (IGUIOS. CONICET —UNR) y L. Diaz (Facultad

de Farmacia y Bioquímica, UBA) por los espectros de RMN H-i y C-13realizados.Al Dr. J. Kavka (UNSL)por los espectros de masa realizados.

Al Dr. A. E. A. Hitta (COREA) por la generosa donación de 31-120.Al Dr. C. Buschi por los espectros IR de alta resolución realizados.Al Dr. C. Schteingardt por su amplia colaboración en materiabibliográfica.Al Sr. S. Bonesi por los espectros UV registrados.Al personal de la Biblioteca de la Facultad de Ciencias Exactas yNaturales (UBA)por su amplia colaboración.A Jaime Romarowski y familia.

Parjte de este trabajo de Tesls ha dado origen a laá slgulentes

publicaciones:

Preparatlon of [2,4-2HJ- and [2.4-3H]—tomatldlne.

D. Doller a E. G. Gros.

Journal of Labelled Compounds and Radlopharmaceuucals. XXIII.109

(1986).

13C-lHIMRSpectroscoplc Study of the Rearrangement of

iba-Hydroxy-i'ï-oxo Sterolds to 17B-Hydroxy-16-oxoIsomers.

D. Doller a E. G. Gros.

Magnetic Resonance Jn Chemistry. (1Q.539. (1988).

INDICE

Introducción.......... ..............................................1Objetivos..... . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . ... . . . . .........................31Capítulo I: preparaclón de tomatldlna marcada en el anillo A .......35

Capítulo II: estudios hacia la obtención del acetato detlgogenlnlactona............ . . . . . . . ... . . . . .........................49Capitulo III: estudio espectroscóplco sobre la Interconverslón de

16,17-cetoles esteroldales ..... . . . . . . . . . . . . .............. . . . . . . . ...99Capitulo IV: origen de la estabilidad relativa de 16,17-Cetoles

esteroldales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............... . . . . . ..137

Capitulo V: propiedades espectroscóplcas (RMNC-13) de ciertos

androstanos Y efecto de sustltuyentes oxigenados en posición 60,

160 y 166 . . . . .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..173

Parte experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..201

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..235

Referencias blbllográficas ...... . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . ..238

ABREVIATURAS UTILIZADAS

A

AceoAc

ACOH

AcOEt

Al(OI—Pr)3anh.Bn

n-BuLit-but(C)

CCD

CLAR

dm

DMF

DMSO

EM

eqEt

EtaoEtOH

m-CPBA

Angstromanhídrido acéticoacetiloácido acéticoacetato de etiloisopropóxido de aluminioanhidro(s)bencilon-Butillitioter-butiloconcentradocromatografía en capa delgadacromatografía líquida de alta resolucióndecímetroN,N-dimetilformamidadimetilsulfóxidoespectrometría de masasefecto nuclear Overnauserequivalente molaretiloéter etílicoetanoldecaimiento libre de la magnetizaciónfiguragramohora

hexametilfosforamidaHertzinfrarrojodijsopropilamiduro de litioliteraturamolar

ácido meta-cloroperoxibenzóicometilo

NBA

ncsHEt3pág.p.eb.pfPh

PhH

PhMe

ppmI-PrJ-PrOH

PY

RMN c-13

RMN H-1

soL sat.THF

p-TSOHUV

metano]mlucurieminuto

mlugramoHegahertzmilllltromilímetrorelación masa/cargananometroH-bromoacetamldaH-clorosucclnlmldatrletllamlnapáginapunto de ebuluclónpunto de fusiónfenilobencenotoluenopartes por mluónlsopropuolsopropanolplrldlnaresonancia magnética nuclear de carbono-13resonancia magnética nuclear de protónsegundosolución saturadatetrahldrofuranoácido para-toluensulíónlcoultravioleta

INTRODUCCION

Todas las formas cultivadas de tomate derivan basicamente de la

especie Lycoperslcon esculentum. como suele suceder con muchas de las

plantas cultivadas. los orígenes Y los primeros pasos de su domesticacion

permanecen bastante oscuros. Sin embargo. se puede tener cierta seguridad

sobre tres aspectos: primero. el tomate se originó en el Huevo Mundo. ya

que todas las especies silvestres relacionadas son nativas de la region

andina que hoy comparten Chile. Colombia. Ecuador, BOHVII Y Perú:

segundo. el tomate alcanzó un avanzado arado de domesticación antes de ser

conocido en Europa. Grabados pertenecientes a los herbarios mas antiguos

revelan que los primeros tipos cultivados en ese continente tenian frutos

grandes. mientras que en todas las especies silvestres el fruto es

pequeño. De acuerdo con las descripciones. ya en el siglo XVI se conocían

una amplia gama de tamaños. formas y colores. Tercero. el antecesor más

directo. el 'tomate-cereza' silvestre (L. esculentum variedad

ceraslforme) es espontáneo en toda América tropical y subtropical y se

ha extendido a lo largo del Viejo Mundo.

La época. lugar y otros aspectos de la domesticación son mucho menos

seguros. Las primeras crónicas del Huevo Mundo son escasas en sus

referencias a los tomates. El cronista peruano Guamán Poma menciona el

consumo esporádica del fruto del tomate silvestre en el Imperio Inca. La

primera mención del tomate en el Viejo Hundo se debe a las descripciones

publicadas en 1554 por el herborista Pier Andrea Hattioli. En muchos

sitios la planta y su fruto fueron notablemente lentos en ganar la

aceptación. excepto como planta ornamental. medicinal o simple curiosidad.

Ya en aquellos entonces se sabia de su relación con los miembros venenosos

de la familia de las Solanáceas. como la belladona y la mandrágora. Esto

dió lugar a supersticiones infundadas. que persistieron hasta el mismo

siglo xx. Robert Gibbon Johnson. que no es conocido por nada más en la

historia. logró cierto grado de celebridad (y dió un gran paso por la

causa del tomate como alimento) al comerse uno en las escaleras de la

Corte de Justicia de Salem. New Jersey. en 1820. [1]

En este siglo. a comienzos de la década del ’30 se obserVó que la

susceptibilidad de las plantas de tomate a la enfermedad de marchitamiento

causada por el hongo Fusarium oxysporum f. lycopersicl era diferente

para cada variedad del vegetal. Para Justificar este hecho se postuló que

cada una de ellas produciría cantidades diferentes de uno .o varios

compuestos quimicos. que serian capaces de inhibir el crecimiento de dicho

hongo. Esta hipótesis fue comprobada por Fisher [a] y Gottlieb [3].

quienes demostraron que el Jugo obtenido exprimiendo plantas de tomate

inhibia el crecimiento Jn vitro de dicho hongo. En forma adicional. el

grado de inhibición obtenido resultaba proporcional a la resistencia a

dicha enfermedad mostrada por la variedad estudiada.

La actividad fungistática de dicho Jugo fue confirmada posteriormente,

estableciéndose que la inhibición era de naturaleza quimica y denominando

IIcoperschn al principio activo [4]. Un año más tarde (1946)dicho

nombre fue cambiado por tomatln, ya que aquel se comenzó a utilizar como

sinónimo de licopeno. carotenoide existente en el fruto de tomate. Las

hoJas de Lycopersicum pimpinellifouum probaron ser una rica fuente de

tomatin. y a partir de este material vegetal Fontaine logró aislar y

caracterizar al agente fungistático. que fue denominadotomauna para

distinguirlo del producto crudo (tomatin) [5].

Una vez aislado el principio activo en forma pura comenzaron los

estudios estructurales, que rápidamente mostraron que se trataba de un

811663160de un alcaloide esteroidal COHStltUÍdOPOP un tetrasacárido Y

una aglicona.

La aglicona, denominada tomatldlna (1) ha sido obJeto de un gran

número de estudios. Su naturaleza esteroidal fue confirmada por

degradación quimica a 38-acetoxi-5d-pregn-ió—en-20-ona [5'51 y por

síntesis parcial a partir de la sapogenina esteroidal neotigogenina [9].

Los restantes detalles estructurales, incluyendo su configuración

absoluta. fueron determinados mediante el empleo combinado de métodos

fisicos como Resonancia Magnética Nuclear [10'11].Difracción de

Rayos X [13'13]. Espectrometria de Masa [14], Dispersión Optica

Rotatoria y Dicroismo Circular [15'17]. De todo ello se pudo establecer

para tomatidina ([ZSSJ-SG-EEBN—espirosolan—3B-ol)la siguiente estructura:

El resto carbohidrato fue denominado fl-Ucotetraosa (e. R:OH).y

los estudios llevados a cabo utilizando métodos clásicos de la quimica de

los hidratos de carbono probaron que está constituido por dos unidades de

glucosa. una de galactosa y una de xilosa conformando una estructura

ramificada que se halla unida al carbono 3 de la aglicona [15’21].Su

estructura corresponde a 0-6-D-glucopiranosil- (1-)?!glu)-0—B-D­

xilopiranosil-(i->3 glu)-0-B—D-glucopiranosil-(i-Ml eau-B-D­

galactopiranosa (a. R:0H). OR

CH20H HouzcHO 0 H0 ozm ° ° 'on

H0 OH

0CH OH

WH0 OH

2 OH

La hidrólisis parcial de tomatina produce compuestos con el entorno

glicosidico modificado [19]: esto ha llevado a denominar a-tomatina a la

variedad estructural poseyendo el tetrasacárido y 81. 93 y

y-tomatina a aquellas que carecen de xilosa. una unidad de glucosa o

una de xilosa y una de glucosa. respectivamente [2°]. Si bien

Bi-tomatina na sido aislada de algunas variedades y mutantes de L.

esculentum [32-33]y L. pimpinelllfolium [32]. Schreiber propuso

que tales glicósidos corresponderían probablemente a productos de

hidrólisis enzimática durante el proceso de extracción. o bien a

intermediarios en la biosintesis o degradación natural de

d-tomatina [31].

Tomatina pertenece a la familia de los alcaloldes esteroidales.

grupo que se caracteriza por poseer nitrógeno en su estructura y el

esqueleto hidrocarbonado de los esteroides. Según Hegnauer. estos

metabolitos nitrogenados no SOI]alcaloides verdaderos en un sentido

-4­

estricto. sino "pseudoalcaloides" o 'alcaloides imperfectos' derivados

biogenéticamente de estructuras simples no nitrogenadas constituyentes del

material vegetal [24]. Estos compuestos son alcaloldes debido a que en

cierta etapa de su biosintesis se introduce nitrógeno en la estructura

molecular; su biogénesis estaría entonces estrechamente relacionada con la

de los análogos libres de nitrógeno.

Hasta el presente se han aislado y elucidado las estructuras de

alcaloides esteroidales de sólo cuatro familias de plantas: Solanaceae

(géneros: Solanum, LycopersMum y en menor proporción Cestrum,

Cypnomandra y Nicotlana), Lujaceae (Veratrum, Scnoenocaulon,

Fritiuarla (Iorolkoria, Petlllum), Anuantluum,Bhlnopetajum y Zygadenus),

Apocynaceae (Chonemorpna, Conopnaryngla, Dictyopnleba, Funtumia,

Holarrnena, IJDataUa, Halouetla, Paravallarla y Vahadenia) y Buxaceae

(Buxus, Pacnysandra y Sarcococca).

Teniendoen cuenta sus caracteristicas estructurales especificas,

tomatina pertenece a la familia de los alcaloides de Solanum. Miembros

de este grupo han sido aislados de casi 250 especies vegetales de las

familias Solanaceae y Liuaceae. en las cuales se encuentran

generalmente como glicósidos. Todas las agliconas nitrogenadas de este

grupo cuyas estructuras nas sido elucidadas poseen el esqueleto de

veintisiete átomos de carbono (¡El colestano Y no han SIGO31513008 en

Solanaceae hasta el presente alcaloides esteroidales con diferente

esqueleto. De acuerdo con su estructura se las ha clasificado en seis

grupos:

1. 22,26—epiminocolestanos. p. eJ. solacongestidina (3).

2. espirosolanos. p. eJ. tomatidina.

3. solanidanos, bases hexaciclicas terciarias CODuna unidad

Indollzldlna fusionada. p. eJ. solanldlna (4).

4. compuestos con un grupo a-eplmlnoclclohemlcetal. p. eJ. solanocapslna

(5)

5. 3-am1noesp1rostanos. p. eJ. Jurubldlna (6). y

6. cevanldanos. p. eJ. procevlna (7).

Es notable el hecho que sólo muy raramente han sido encontrados en

especies de Solanum y géneros relacionados alcaloides de naturaleza

diferente a la esteroldal’ Un ejemplo lo constituye solamina

[4.4‘-bis(dimetilaminobutil)amina. (8)] y derivados, aislados de

Solanum y Cypnomandra, aún cuando dada su relación estructural con la

putrescina podria no ser considerada estrictamente comoun alcaloide.

Los alcaloides esteroidales se encuentran casi siempre acompañados en

el material vegetal por las correspondientes sapogeninas. dónde un átomo

de oxigeno reemplaza al nitrógeno (p. eJ. diosgenina, 9). La similitud

entre estos dos grupos de productos naturales no es sólo estructural sino

también respecto de sus propiedades químicas y su biogénesis. Es conocida.

por ejemplo. la capacidad de glicoalcaloides (particularmente los

tetraósidos tomatina. demisina y soladulcidina) y saponlnas de producir

con colesterol aductos muy poco solubles en medio etanólico que suelen

utilizarse para su aislamiento y purificación y para la determinación de

esteroles [35‘33].

Un punto importante en la elucidación estructural fue la determinación

de la configuración del carbono 25. POP analogía COD.las sapogeninas

esteroidales naturales, tanto los (ZSR)-como 108 (2580- espinosolanos

fueron inicialmente caracterizados CODla misma configuración en C-ZZque

las correspondientes (25R)—isosapogeninasy (253; r _ img

respectivamente. A partir de aqui se creyó que los alcaloides de

espirosolano presentarian la configuración aan en todos los casos

(nitrógeno hacia atrás). difiriendo en la presencia de un grupo metilo

axial (258) o ecuatorial (2511).Sin embargo. estudios por Resonancia

Hagnótica Nuclear demostraron que en ambas series el grupo metilo se halla

ecuatorial. Para ello. se deberia introducir un cambio en la conformación

del anillo F a una 'silla parada" o una inversión en la configuración de

carbono 22 de R a S para los tomatidanos [10-11].Estudios de difracción

de Rayos x sobre el yodhidrato y el bromhidrato de tomatidina [13:13]

probaron que esta última es la correcta (al menos en el estado sólido). En

consecuencia. de los cuatro miembros más importantes de este grupo.

solasodina (10) y soladulcidina (11) pertenecen a la serie 25k

mientras tomatidina (1) Y tomatidenol (12) a la serie 258:

51113 parada

ZZRSZSR 2232255

A5 : solasodina. 10 A5 : tomatidenol. 12

5G t soladulcidina. 11 50 2 tomatidina. 1

BIOSIHTESIS D_l';ALCALOIDES ESTEROIDALES

De acuerdo con lo anteriormente explicado. los alcaloides esteroidales

se presentan en el vegetal como glicósidos. denominados glicoalcaloides. y

acompañados por sapogeninas esteroidales análogas. también glicosidadas.

conocidas como saponinas. Ambos glicósidos presentan idénticos restos

oligosacáridos y cuando los niveles del alcaloide declinan. durante la

maduración del fruto, los de la sapogenina correspondiente suelen

aumentar. Estos y otros factores llevaron inicialmente a postular un

camino biosintético común y un catabolismo fuertemente relacionado para

ambas familias de productos naturales.

Teniendo en cuenta la gran cantidad de especies de Solanum y géneros

relacionados en que se han encontrado alcaloides esteroidales. se

considera probable que ellos se presenten en todos los miembros de estos

géneros. Dada la gran variedad de especies estudiadas. no resulta extraño

que los resultados biosintéticos obtenidos analizando la incorporación (o

no) de precursores radiactivos no sean siempre completamente congruentes.

Los primeros estudios bioquímicos sobre estos vegetales mostraron que

los glicoalcaloides son Diosintetizados en determinadas partes de la

planta. baJo ciertas condiciones de maduración, para luego ser degradados.

Por ello. no seria lógico encontrar el mismo nivel de un dado componente a

diferentes tiempos. Esta caracteristica ha dificultado los estudios

biosinteticos de estos productos, dado que las diversas experiencias de

inoculación de precursores radiactivos no han sido realizadas en identicas

condiciones de maduración del vegetal.

Siguiendo el camino general de biosintesis de esteroides en plantas.

el mismo se iniciaria con acetilcoenzima A. siguiendo con ácido

mevalónico. isopentenilpirofosfato. farnesilpirofosfato. escualeno.

cicloartenol y colesterol [36]. Esto fue demostrado durante las primeras

experiencias de inoculación de precursores radiactivos realizadas a fines

de la década del ’60, en las que se comprobó la incorporación de

acetato-[144€]. acetato-[244€] y mevalonato-[E-“CJ [351.

cicloaMenu-[26.2744ch [3°] y colesterol-[444€] [37'38] en

tomatina y/o tomatidina. La degradación dei alcaloide marcado mostró una

distribución isotópica consistente con una ruta biosintética via

ciclación del escualeno (figura i).

Las experiencias realizadas por Heftmann [39]. mostraron que los

primeros productos del metabolismo del colesterol a alcaloides

esteroidaies son colest-4-en-3-ona (13) y 26-nidroxi-colesterol. Los

(253)- Y (258)- estereoisómeros de este último (14 Y 15.

respectivamente) son convertidos estereoespecificamente en soladulcidina

(11) y tomatidina (1). respectivamente [4°]. La hidroxilación del

-10­

14 Rl-H Rz-OH

15 Rl-OH Rz-H

/ z/l\\///\\\ ,/J\\V//A\\HOQC\>\/ou / OPP \ OPP

#

TOMATINA

figura i

_11_

colesterol a éstos ocurre en cada planta con alta estereoselectividad.

como queda demostrado por el hecho que el CH3-27 de solasodina (25m

deriva del c-z del ácido mevalónico [381. mientras que el CH3-2’I de

tomatidina (255) proviene de c-3' de dicho ácido [441. Esto significa

que la hidrogenación del intermediario A34 correspondiente tiene

lugar por adición de hidrógeno desde la cara 24-s1,25-s1 [45].

ad"4V ­

(25R)—espirosolano (ZSS)-espirosolano

o carbono derivado de C-Z de HVA

*carbono derivado de c-3' de MVA

El 20-nidroxi-colesterol (16) se incorporó tanto en espirostanos

(tisogenina) como en espirosolanos (solasodina) [43]. pero algunos

compuestos inoculados sólo han mostrado incorporación en las sapogeninas y

no en los alcaloides. indicando que los caminos biosintéticos de estos dos

grupos de productos naturales no están tan estrechamente relacionados como

se pensaba [441. Ellos son ióB-hidroxi-Sd-colestanol (17) [451.

168,26-dihidroxi-Sa—colestano] ua) [46], 169-hidroxi-22-oxo­

5a-colestanol (19), 22-oxo-colesterol (20) [471 y el furostano

(21) [401 (figura 2):

-12­

‘u

figura 2

-13­

Experiencias en las que [(25-RS)—25.26-3H¿,4-14c1-colesterolfue

admlnlstrado a plantas de s. “coperslcum y S. lacmjatum mostraron a

través de la conservación de la relación 3¡MMCen los alcaloldes

tomatldlna. soladulcldlna y solasodlna, que el grupo amlno es lntroducldo

por reemplazo dlrecto del grupo hldroxllo de C-Zó o C-27 y no por

transamlnaclón de un C-26 ó C-Z'ï-ceto derlvado. Además, como el átomo de

trltlo de C-25 es retenldo. éste no estaría lnvolucrado en dlcno proceso y

la configuración del C-25 de los alcaloldes esteroldales quedaria

determlnada por la selectlvldad de la enzlma nldroxllante. Esto se

confirmó POP el hecho que [(ZSR)-5d,6-3H¿]—colestan-3B.26-dlol

apllcado a plantas de S. llcoperslcum se lncorporó sólo en soladulcldlna

y no en tomatldlna [43].

Respecto del origen del átomo de nltrógeno. la molécula donora seria

un amlnoácldo que depende de la planta estudiada (gllclna y alanlna en s.

tuberosum [493 o arglnlna en V. grandiflorum [50]).

El (25B)-26—amlno-colesterol (ZZ) radlactlvo admlnlstrado a S.

¡aclnlatum fue lncorporado en solasodlna (10). mientras que los

correspondlentes loa-hldroxl derlvados (25]!)-26—amlno-colest-5-en—

38.169-dlol (23) y su acetamlda (24) mostraron muy baJa 1ncorporaclón

[51]. Este resultado sugiere que durante la blosintesls de alcaloldes

esteroldales de C-Z'ï el átomo de nltrógeno es introducido 1nmed1atamente

luego de la hldroxllaclón en c-ae [53).

La baJa lncorporaclón de (25m-26-am1nocolest-5-en-39,lGB-dlol (¿’3)

en solasodlna demostró tamblén que el grupo lb-hldroxl es lntroducldo sólo

tras la formación del anlllo F, esto es. luego de produclrse la unldad de

22,26-eplm1nocolestano [53]. Esta concluslón se apoya fuertemente en el

alslamlento de derlvados de 22.26-ep1mlnocolest-22(H)—ensin sustltulr en

-14­

C-16 como parte de componentes endógenos del matemal vegetal. como por

ejemplo solacongestldlna (3) y verazlna (25). Sus iba-hidroxlderlvados

no son estables en esta forma._s1no que clclan estereoespeciflcamente a

los esplrostanos soladulcldma (11)y tomatldenol ua).

respectivamente.

22 23 R=H

24 R=Ac

Por otra parte. cuando solacongestldlna (3) y (228)—d1h1drosola­

congestldlna (26) marcadas lsotóplcamente fueron administradas a S.

dulcamara, así como cuando (228.25R)-22.26-ep1m1nocolest-S-en-BB-ol

-15­

(27) y su iba-hidroxl derivado (26) fueron Inoculados en S.

lacmlatum. resultaron convertidos en soladulcldlna (41) Y solasodlna

(10).'respect1vam'ente [531.

¡EZ

HO28

Estos hechos estarian mamando que en el PPOCCSOprlnclpal de

blosintesls de estos ¡ICRIOIGCSla ÍOPEQCIÓDdel anillo F ocurriría

previamente al cierre del anillo E. H0 obstante. tamblén exlstlrían

caminos bloslntétlcos mlnorltarlos. donde la formación del anlllo E

precede a la del F. Apoya esta hlPót-BS'ISlas baJas Incorporaciones de los

compuestos 23 y 24 y la conversión de 26-am1no-dlhmrodlosgenlna

(29) en solasodlna (11).

-16­

La demostración que el átomo de hidrógeno 169 de colesterol es

retenido en la ÍOPEGCIÓDdel anlllo furostano de tomatldlna. pero ocupando

en e; producto 'fl'nal la poslclón 16a. eumna la posmmaad de un

Intermediarlo de thO ib-ceto en el camlno bloslntétlco Y resalta la

exlstencla de un PPOCCSOneto de hldroxllaclón con Inversión de

configuración. cuando se acepta generalmente que las hldroxllaclones

DIOIÓCICÉSsobre carbonos secundarios no activados tienen lugar con

retención [54-55].

ES Interesante comparar el resultado anterior con la blosintesls de

solanldlna (4) en Veratrum grandlflorum. que ocurre V13verazlna

(25). su iba-hidroxl derivado (etlollna. 30) y el correspondiente

(¿am-22.1! dlhldro derivado (telnemlna, 31). en el cual se pierde el

átomo de hldrógeno 168 del colesterol. suglrlendo el pasaje POPun

Intermediarlo conteniendo un carbonllo en carbono 16 [50'55] (figura 3).

figura 3

-17­

Respecto del paso de gllcosldaclón de la agllcona, el hallazgo de

slstemas enzlmátlcos de gran especlflcldad que producen la nldróllsls de

la porclón gllcosidlca de la molécula na llevado a conslderar que éste

seria una de las ültlmas etapas bloslntétlcas y que ocurriría por unlón

gradual de monosacárldos [571.

De acuerdo con estos hechos. el camino prlnclpal generalmente aceptado

para la blosintesls de alcaloldes esteroldales con esqueleto de c-a'r es el

slculente:

S s25R y 255 25a y 253 25R y 255

22R725R225-255

CATABOLISHO

Si bien desde hace mucho tiempo la toxicidad de. ciertos miembros de la

familia Solanaceae fue adjudicada a los alcaloides, a comienzos de la

década del '70 se produJo un notable interés respecto del estudio de la

degradación de los mismos. Esto ocurrió debido a efectos tóxicos

observados en el ganado alimentado con plantas de tomate. Al ser la planta

anual. una vez separados los frutos. el resto del vegetal se utilizaba

como alimento para el ganado. Los niveles del alcaloide remanente en la

planta no eran tolerados por los animales y su deshecho comenzó a

convertirse en un problema. Se pensó que al disminuir los niveles de

tomatina en el momento de la maduración del íruto. debido a su degradación

enzimática. y dado que en la cosecha. mecánica del tomate se suele perder

hasta un 301 de frutos maduros. sería posible detoxificar las plantas de

tomate por incubación con tomates maduros y de esta forma el material

vegetal con bajo contenido alcaloidal seria útil comoforraJe animal.

Si el camino biosintético hacia tomatina permanece aún con algunas

incógnitas. mucho más es lo que resta averiguar sobre su degradación

biológica. Ai considerar el catabolismo de alcaloides esteroidales es

significativo el hecho de que las plantas que los producen contienen

generalmente sapogeninas esteroidales con idéntica configuración en C-25

[51].Las similitudes estructurales entre estos compuestos sugieren una

probable relación entre los caminos biosintético y catabólico, hipótesis

que se ve reforzada al observar que cuando los niveles del alcaloide

declinan (en los frutos maduros). los de sapogeninas aumentan [53-63].

No obstante. hasta el presente no se ha demostrado la transformación de

los alcaloides en sus análogos oxigenados durante ia maduración del fruto.

Antes bien. analizando El camino seguido POPtomatina inyectada en frutos

_19_

maduros se ha establecido que su desaparición se debe realmente a un

proceso degradativo [5°].

En .estos estudios se utilizó generalmente [4-14C1-tomatina

biosintetizada a partir de [4-14C]-colesterol [61].Recientemente

Elliger logró obtener [ism-tomatina con pureza isotópica de ca. 95! a

través del cultivo hidropónico sobre arena y utilizando un sistema

recirculante conteniendo Ca(15HO3)2y [151103 [62].

El aislamiento de 3B-hidroxi-5d-pregn—ló-en-ao-ona (allopregnenolona.

32) de plantas de L. pimpinelllfollum sugirió que éste podria ser un

producto de la degradación endógena de tomatina. y por ende, su

catabolismo ocurriría en forma análoga a su degradación quimica en el

laboratorio. Esta hipótesis fue confirmada por Heftmann [61].quien

halló que tomatina radiactiva inyectada en frutos maduros de tomate era

convertida en un glicósido (probablemente el licotetraósido) de

[Il-“CJ-allopregnenolona. Resulta importante en conexión con estos

resultados el aislamiento del 3(0)—B—chacotriósidode dicho pregnano de

frutos de Solanum vespertino [63]

HO

32

-20­

Experiencias recientes de inoculación de [Il-“CJ-tomatina en frutos

de tomate en desarrollo mostraron que la velocidad con que el alcaloide

resultó degradado era directamente proporcional a la edad del fruto.

encontrándose la radiactividad en las fracciones de clorofilas y

carotenoides [54]. En este estudio se probó por primera vez la capacidad

del fruto de tomate de llevar a cabo la biosintesis del alcaloide; es

interesante entonces notar que frutos en avanzado estado de maduración. en

los que los niveles de tomatina son muy bajos. son aün capaces de

sintetizaria. Por otro lado. se refutan suposiciones anteriores respecto

de la acumulación de tomatina en frutos debida a su translocación desde el

tallo o la raíz. Es probable que tomatina no sea transportada en

cantidades significativas a traves del vegetal; más aún. es dificil

explicar la necesidad de tal transporte cuando casi todos los órganos de

la planta son capaces de biosintetizarlo.

Estudios llevados a cabo por Sander lo han llevado a postular que la

degradación de tomatina comenzaría en la aglicona con la separación de un

grupo nitrogenado. previo a cualquier cambio en la zona glicosidica de la

molécula [65]. Para ello. tendria lugar la formación de derivados

H-acilados antes de cualquier ruptura en el esqueleto hidrocarbonado de la

molécula [65].

El aislamiento de ciertos compuestos relacionados ha permitido

postular un probable camino degradativo. Tal es el caso del compuesto

denominado pimpinelidina (probable ¿Ba-hidroxitomatidina. 33)

aislado de plantas de L. pimpinelllfolium. y de una serie de lactonas

derivadas formalmente del ácido lóg-hidroxi-bisnorcolánico. Ellas son

diosgeninlactona (34) [631. EOS-hidroxivespertilina (35) [671.

solanólido (36) [58] y licopersinólido (37) [69]. Ninguna de estas

-21­

lactonas ha sldo sinteuzada hasta el presente, pero se ha publicado la

preparación del acetato de tlsogenlnlactona (30) [7°], su eplmero en

c-ao (39) [711 y los 3-ceto-A5 y 3-ceto-5u derivados (4o y

41) [73]. También se ha preparado el ¡ei-Nor derivado de la

tuogenlnlactona (42) [73].

Compuesto RI R2 R3 H4 125 no

34 OH H A5 He H

35 OH H A5 OH He

36 OH H H OH He H

37 OH H H OH He

30 OAc- H H H He H

39 OAc H H H He

qa o: A5 Me

41 o: H He

42 OH H H H H

Teniendo en cuenta estos hechos, se postula que la degradación

biológica de tomatina ocurriría a través de la siguiente secuencia de

procesos:\\

O

0

Tomatina_. Productos _.N-acilados

G110 EH,t‘/

0

¡ G110 3

H 33 (aglicona) H

SINTESIS13;:1M ESTEROIDALES

De forma semeJante a las sapogeninas esteroidales, los alcaloides de

Solanum pueden ser degradados fácilmente a SB-hidroxi—5d-pregn-ib-en—20­

ona (32). Este hecho motivó numerosos estudios respecto de la

utilización de esos alcaloides como materia prima en la obtención

comercial de hormonas esteroides. a la vez que impulsó el estudio de

nuevas especies vegetales que contuvieran altos porcentajes de alcaloide.

Hucho menor na sido el esfuerzo dedicado a la sintesis total de estos

compuestos. Comoes frecuente en el diseño de caminos sintéticos hacia

productos naturales. el desafío más importante se relacionó con la

complejidad estereoquimica de las moléculas blanco. Tomatidina. por

ejemplo. posee doce centros de qulralidad; esto da lugar a 213 (4096)

-23­

isómeros ó 2048 racematos diferentes. En consecuencia. no resulta extraño

que los dos métodos generales de preparación de alcaloides esteroidales

desarrollados hasta el presente utilicen comomaterial de partida

compuestos esteroidales funcionalizados comola 38-acetoxi-pregn-ió-en­

20-ona (42). que ya contiene siete átomos de carbono con la configura­

ción requerida y donde es razonable esperar reacciones con elevada

inducción asimétrica. Ya que este esteroide ha sido obtenido por sintesis

total (74] puede considerarse que las secuencias de reacciones

representadas a continuación constituyen sintesis totales formales de los

alcaloides obtenidos.

En el esquema 1 se representa la secuencia de reacciones desarrollada

por Schreiber. que utiliza 3B-acetoxi-5d-pregn-ió-en-—20-ona (42) como

material de partida. Este es transformado via la ióB,i'ïd-bromoh1drinaen

36.168-diacetoxi-Sa-pregnan-ZO-ona. que a su vez reacciona con

2-11tio-5-metilpiridina produciendo una mezcla de alcoholes epimeros en

c-zo. De acuerdo con lo esperado aplicando la regla de Cram. predomina el

epimero ZORen una relación 10:1 respecto del eos. Acetilación y posterior

deshidratación del 3,16-diacetato produce la oleíina A30.

Hidrogenación catalítica antes o después de saponificación de los grupos

acetato produce una mezcla de estereoisómeros. uno de cuyos principales

componentes es dihidrotomatidina A. Su ciclación a través del H-cloro

derivado produce rendimientos muy altos de tomatidina [74].

El segundo de los métodos generales de sintesis de alcaloides

esteroidales se ejemplifica en el esquema 2. aplicado a la obtención de

tomatidenol. La adición de Michael del (ZS)-2—metil-5—nitropentanoato de

metilo sobre la cetona conjugada 43 produce una mezcla del compuesto

44 y su (228)—isómero.Reducción del grupo ió-oxo a ióB-hidroxi.

ESQUEMA l

OAc

i. ii-——->

viii, vii——-—­H0 :

H

i. NBA ii. H2, Pt02, ACOK iii. 2-litio-5-metilpirid1na

iv. Ac20, Py v. OPC13, Py vi. H2, Pt02, AcOH vii. KOH, EtOH

viii. NCS, CH2C12

-35­

ESQUEMA 2

1-111———.

COOMe

i. HZOZ 11. N2H4 iii. MnOZ iv. (28)—5-nitro-2-metilpentanoato deMetilo, KOt-Bu

v. NaBH4, pH 3-7 vi. Zn, AcOH ". LiA1H4

viii. NCS ix NaOMe, MeOH

-26­

tratamiento del nitrodiol resultante con Zn y ácido acético a reflujo para

reducir el grupo nitro a amino y subsecuente formación del anillo

lactámico, y una ulterior reducción del grupo éster con nidruro de litio y

aluminio produjo el dihidrotomatidenol A (45). El anillo E fue formado a

través de la COHVCPSIÓDen el H-CIOPOderivado Y reacción con metóxido de

sodio [741.

TRANSFORMACIONES HICEOBIOLOGICAS

Se han llevado a cabo una serie de estudios sobre transformaciones

microbiológicas de sapogeninas y alcaloides esteroidales. con el objeto de

utilizarlas como modelos de reacciones enzimáticas en plantas superiores

[751. En general, las transformaciones producidas sobre tomatidina

incluyen hidroxilaciones. deshidrogenaciones. epimerizaciones. ruptura de

la cadena lateral para dar i,4-androstadien-3.i7-diona y apertura del

anillo A produciendo el ácido ll-h1droxi-3.ll-seco-tomatidina-3-óico:

Gymnoascus reesii>

HOZC o

Helicostïlum piriformetomatidina ,

Hocardia restrictus

Al respecto. es interesante notar que se ha postulado que la

resistencia del hongo Fusarium oxysporum a la acción tóxica de

d-tomatina se deberia a su capacidad de hidrolizar la unión

azücar-agiicona. liberando iicotetraosa Y tomatidina, mucho menos tóXlCá.

MMMSe han realizado estudios sobre la actividad biológica de tomatina en

microorganismos. plantas. insectos y mamíferos. Las investigaciones en

este campo se iniciaron tras el hallazgo que un extracto crudo de tomatina

posee la capacidad de inhibir el crecimiento Jn vitro del hongo F.

oxysporum f. lycopersicl. El hecho de trabajar con producto 'crudo' y

no con tomatina purificada produjo una serie de resultados erróneos,

adjudicados al antagonismo de rutina y quercetina. presentes en dicho

extracto.

Investigaciones posteriores sobre el efecto de tomatina en E. c011

indicaron que el alcaloide es capaz de inhibir el metabolismo del oxigeno

en este organismo, probablemente actuando sobre la enzima málico

deshidrogenasa. Además. bacterias Gram positivas resultaron más sensibles

a la acción de tomatina que las Gram negativas.

Comparada con otros antibióticos (penicilina y estreptomicina), la

acción in vitro de tomatina tiende a ser débil e inespecifica. y a

depender de la cepa de microorganismo y la naturaleza quimica y fisica del

medio de cultivo.

Poco trabajo ha sido realizado respecto de la acción biológica de

tomatina en plantas. y los resultados han sido contradictorios.

La infiltración de hoJas de vegetales con tomatina ha sido el método

utilizado en una serie de trabajos acerca del efecto del alcaloide sobre

-28­

los hábitos de alimentación y los valores de mortalidad de Insectos

predadores y sus larvas, mostrando una importante actIVidad a bajas

concentraciones.

A pesar de la acción repelente y toxicidad de soluciones de tomatina

sobre una variedad de insectos, su utilización como insecticida en zonas

rurales ha sido. por lo general. inefectiva.

En el caso de los mamíferos. han sido realizados diferentes estudios

sobre la acción de tomatina en diversos órganos. y se ha inferido que

enfermedades y muertes producidas en ciertos animales que habian ingerido

partes verdes de plantas de tomate pudo deberse a envenenamiento con

tomatina.

Si bien la toxicidad de tomatina sobre un amplio rango de organismos

está bien documentada. no se ha podido aclarar definitivamente su

mecanismo de acción. Los primeros estudios de Fontaine atribuyeron las

propiedades antibióticas de tomatina a la aglicona. De hecho. tomatidina

es más tóxica que su glicósido para ciertos hongos y para ratas

(administrada intravenosamente). Por otro lado fue menos inhibidora que el

glicósido sobre otras tres especies de hongos. por lo que se requerirá

trabajo adicional para aclarar este punto.

Debido a su naturaleza de esteroide hidrofóbico unido a un

oligosacárido hidrofilico. tomatina posee propiedades surfactantes

similares a las de las saponinas. En algunos casos se ha relacionado la

acción tóxica de giicoalcaloides esteroidales con tal caracteristica. Esto

Justificaria la menor toxicidad de los productos de su hidrólisis parcial

(91-, 92- y y-tomatina Y tomatidina) observada en algunos casos.

Luego del hallazgo que tomatina puede precipitar 3B-hidroxiesteroides

se postuló que ésta podria ser la base molecular de su toxicidad. El

_29­

mecanismo de acción de tomatina seria semejante al de los antibióticos

poliénicos. que actúan compleJando esteroles de membranas y alterando o

destruyendo su permeabilidad.

Se puede concluir que hasta el presente. los resultados indican la

existencia de dos modos diferentes de acción tóxica (compleJamiento de

esteroles y actividad surfactante) que afectan la integridad de las

membranas celulares [551.

OBJETIVOS

El objetivo global del presente trabajo consistió en realizar un

estudio de métodos sintéticos que permitieran la preparación del alcaloide

esteroidal tomatidina marcado isotópicamente en forma adecuada para el

estudio de su degradación biológica en plantas del género Lycopersicum.

De acuerdo con lo visto anteriormente, durante ia maduración del fruto

de tomate, la tomatidina es convertida en 38-nidroxi—5d-pregn-16—en—20—ona

(allopregnenolona). Las hipótesis preliminares respecto del camino seguido

para producir dicha transformación involucraron una hidroxilación inicial

en C-23, ruptura oxidativa entre C-22 y C-23 produciendo la 22—>1ólactona

y una descarboxilación final acompañada de deshidratación para producir el

Lia-20—ceto—pregnano.

Teniendo en cuenta estos hechos, se puede considerar que existen tres.

regiones estratégicas donde introducir ia marcación isotópica. Una es la

formada por los anillos A, B, C y D (C-i a C-Zi); otra por el anillo E

(C-22) y la última P0!" el anillo F (C-23 a C-Z'ï).

Asimismo,el siguiente análisis retrosintético para tomatidina nos

conduce a un i'ï-ceto-androstano como material de partida:

_31_

O

2.11-­

OR'

H0 RO<=51-­

Esquema retrosmtétlco para tomat1d1na

De manera adicional. este esquema retrosintético seria concordante con

las tres zonas definidas anteriormente en función del camino de su

degradación biológica. y permitiría utilizar moléculas sencilias para

introducir isótopos de carbono o hidrógeno en sitios estratégicos de su

estructura.

Por todo ello. nuestro trabajo se dirigió hacia:

1. Preparación de tomatidina marcada isotópicamente con átomos de ¿H

o 3B en posiciones a y 4.

La introducción de isótopos de hidrógeno en posiciones a y 4 del

núcleo esteroidal es utilizada muy frecuentemente en estudios

biosintéticos y catabólicos. Esto se debe a la factibilidad de llevar a

cabo la secuencia de PCGCCIODCSde oxidación del grupo 3B-hldPOX1 a 3-0X0,

-33­

intercambio de los átomos de hidrógeno en posiciones alfa al grupo

carbonilo y reducción del 3-oxo a 3B-hidroxi sin que. ocurra pérdida de

los 'isótopos introducidos. El uso de esta estrategia .esta supeditada a

que en la planta no se produzca por via enzimática una secuencia de

reacciones análoga. que podria conducir a la pérdida de los isótopos

previamente introducidos y. de aquí, a resultados erróneos.

z. Estudio sobre la transformación de i7-oxo-androstanos en ¡ea->16

lactonas derivadas del ácido bisnorcolñnico mediante reacciones que

permitan la introducción de marcación isotópica en forma de 13€

o 1“C.

La elección de un l'I-ceto-androstano comomaterial de partida se

debió a los siguientes factores: la presencia de un grupo carbonilo en

C-i'l que posibilitaria la introducción de la cadena lateral en dicha

posición; la ubicación correcta de todos los centros quiraies en la

molécula (C-3. 5. 8, 9. 10. 13 Y 14); la facilidad para SUÍPIP

funcionalización estereoespecifica en C-16; la capacidad. común a la

mayoria de los esteroides. de brindar reacciones con alta

estereoselectividad y un fácil acceso merced a su bajo costo.

Comose verá posteriormente. los resultados anómalos en la reacción de

Reformatsky entre 2-bromopropionato de etilo y ios-acetoxi-fl-oxo­

androstanos fueron adjudicados al reordenamiento de éstos a los

i'ïB-hidroxi-ió-oxo derivados correspondientes. Por otra parte. dados los

resultados diferentes a lo previsto obtenidos en todos los intentos

efectuados aplicando la estrategia sintética propuesta. no se logró

preparar intermediarios indispensables para continuar con la sintesis de

tomatidina tal como se habia programado.

La diferencia de comportamiento entre los ibfl-acetoxi-i'ï-oxo

-33­

androstanos y sus epimeros 10a. que producen una reacción recio v

estereoespecitica nos planteo un nuevo objetivo:

J. 881.0010! l0bÏ‘0 ll Oltlbllldld POIIÏJVI de 100- Y iOB-hldPOXI-IT-NIO­

androstanos y el mecanismo de su conversion a iva-hidroxi-ie-oxo­

androstanos POPCltllllll Icldl [HgSOg]0 DIIICI [IDH].

Por último. durante el desarrollo del trabaJo sintótico se

sintetizaron una serie de"derivados esteroidales con sustitución A5.

Sa y 5a.6a-hidroxi. de quienes no existian antecedentes sobre su

comportamiento en RHN 13€. Por ello se intento:

4. Sintesis y asignación de los espectros de RHN-13€de una serie de

derivados esteroidales y estudio de los efectos de sustituyente para la

introducción de grupos 08183113003 en POSICIÓI’I60. 160 Y 166.

CAPITULO I

Para lograr la marcación en la zona de anillos A-D de tomatidina

mediante_la introducción de isótopos de deuterio o tritio el anillo más

apropiado sería el A. dada la funcionalización que contiene. Resultaba

posible. por lo tanto. introducir marcación en posiciones a y 4. y para

ello las etapas sintéticas a desarrollar eran:

i. oxidación del grupo 39-nidroxi a 3-ceto.

2. intercambio de los átomos de hidrógeno en posiciones a y 4 por

los isótopos de ¿H o 3K,

3. transformación de tomatidona en tomatidina.

4. cuantificación de la marca introducida en el paso a y

evaluación del grado en que fue retenida luego del P380 3.

i. Oxidación de tomatidina (1) a tomatidona (46).

Tomatidona (46) habia sido preparada anteriormente por Toldy [76]

oxidando tomatidina mediante la reacción de Oppenauer [77] (isopropóxido

de aluminio. ciclonexanona. tolueno) con un rendimiento cercano al 501. En

el curso de sus estudios biosintéticos. Heftmann [3°] modificó la

técnica de Toldy pero no logró mejoras sustanciales en el rendimiento de

la reacción. Teniendo en cuenta que dichas modificaciones consistían en el

-35­

agregado del isopropóxido de aluminio en exceso y en etapas. es muy

probable que la reacción se hubiese detenido, llegando al equilibrio con

un baJo grado de‘conversión. En nuestro caso. al repetir esta reacción se

logró un rendimiento máximo del 20! aún luego de variar el solvente y la

temperatura de reacción (benceno o xileno. ambos a temperatura de

ebullición). el oxidante (acetona) Y de utilizar isopropóxido de aluminio

destilado en el momento previo a la reacción.

Se intentaron también oxidaciones mediante reactivos de Cr(VI)

(Collins [751 y Jones [79]) y oxigeno molecular [3°] con resultados

insatisfactorios. Aquellas conduJeron a mezclas de productos de

sobreoxidación de elevada polaridad que no eran desplazadas del punto de

siembra en c.c.d. analítica por solventes como metanol-cloruro de metileno

1:9. En el caso del oxigeno molecular se utilizó platino metálico como

catalizador. obtenido por prerreducción de dióxido de platino con

hidrógeno. y tras 72 h. de reacción sólo se detectó la presencia de

producto de partida. Esta reacción es particularmente recomendada para la

oxidación selectiva de grupos 3d y 38-nidroxi. siendo mucho menos

sensibles a la oxidación otros grupos hidroxilo en el esqueleto

esteroidai.

Se lograron obtener resultados satisfactorios mediante el uso de

dimetilsulfóxido como oxidante [51'82]. Comoagente activante del mismo

_se ensayó con diciclonexilcarbodiimida [33]. cloruro de oxalilo [84] yanhídrido metansulfónico [35]. Este último resultó el más conveniente.

permitiendo obtener un rendimiento de reaCCIón del óól, que llega al aóx

considerando la tomatidina recuperada luego de la separación

cromatográflca. Comodesventaja, el anhídrido metansulfónico debió ser

preparado Y purificado inmediatamente antes de ser usado ya que no resultó

_36_

posible conservarlo; además el tiempo de reacción fue prolongado (5 dias a

-15°C).Un aumento de la temperatura de reacción resultó desfavorable

dadó que se producían una serie de PPOdUCtOSde descomposición.

2. Intercambio de 103 átomos de hidrógeno en posiciones 2 Y 4 POP los

isótopos de ¿H o 31-1.

En las últimas décadas la marcación de moléculas orgánicas mediante la

Incorporación de deuterio o tritio en su estructura ha sido una técnica

muy utilizada en Quimica Orgánica. Quimica Fisica y Bioquímica. Las

primeras preparaciones de compuestos orgánicos deuterados se valieron de

experimentos biológicos y en ellas era frecuente un desconocimiento

absoluto de la cantidad y ubicación de los isótopos introducidos. El

desarrollo de técnicas espectroscópicas poderosas, como Espectrometria de

Masa y de Resonancia Magnética Nuclear, permitió lograr un conocimiento

preciso de aquellos parámetros.

Entre los métodos más utilizados para ia introducción de isótopos de

hidrógeno en el núcleo esteroidal se encuentran:

1. reacciones de intercambio.

-37­

2. reducción de grupos carbonilo,

3. saturación de dobles enlaces,

4. reacciones de desplazamiento (generalmente de sulfonatos o haluros),

5. apertura de anillos (epóxidos, ciclopropanos),

6. marcación por síntesis parcial o total.

El uso de reacciones de intercambio es la técnica más utilizada. Se la

usa principalmente para átomos de hidrógeno "activos" en grupos

funcionales como -0H, -NH2 o -CO0H, y de aquellos que pueden ser

intercambiados V18 enolización. Su amplia aceptación se debe a la

simplicidad de las reacciones involucradas y al relativamente baJo costo y

sencilla disponibilidad de los reactivos marcados requeridos.

En algunos casos se han utilizado sistemas de cromatografía gaseosa

para llevar a cabo las reacciones de intercambio. Resalta en estos casos

la velocidad, economía, eficiencia y alta pureza del producto marcado

obtenido. El inconveniente que presenta se relaciona con los requisitos de

volatilidad y estabilidad térmica de la sustancia a marcar, además de

estar limitada a bajas cantidades de muestra.

Knight y Klein desarrollaron un sistema de cromatografía de adsorción

en columna que permite obtener productos marcados con alta actividad

específica y pureza y con una remarcable economía de trazador [56]. Este

método puede extenderse hasta gramos de sustancia y no posee los

requisitos de volatilidad y estabilidad del anterior. Mediante la

cromatografía de adsorción los cetoesteroides son marcados con tritio en

posiciones enolizables efectuando su pasaje por una columna de alümina

básica previamente tratada con 3H20. Los átomos de tritio introducidos

en el esteroide no son eliminados por recristalización con solventes

hidroxílicos aün cuando pueden ser vueltos a intercambiar baJo condiciones

-33_

fuertemente básicas. Además. los autores mostraron que la reducción de los

cetoesteroides radiactivos con hidruro de litio y aluminio tiene lugar sln

pérdida de la marca introducida y permite obtener los correspondientes

alcoholes, donde el tritio ya no es más intercambiable.

En estas experiencias se demostró que la marca no era solamente

introducida en las posiciones alfa al grupo carbonilo. sino también en

posiciones alíllcas. En el caso de tomatidona. al no haber dobles enlaces

no existe dicha posibilidad. llo obstante. el grupo esplroamlnocetal de

6-22 presenta una serle de caracteristicas químicas particulares

(hidrogenación, acetilación. reacción con nidruro de litio y aluminio.

etc.) que se pueden Justificar suponiendo la existencia de una tautomeria

entre dos formas de cadena 'cerrada" y "abierta" [87]:

Este equilibrio se hallaria desplazado hacia la izquierda. y de esta

forma. podría tener lugar la incorporación de átomos de 2H o 3H en

posiciones 20 y 23.

Es interesante notar que lo propio ocurre con las sapogeninas

esteroidales. que por tratamiento ácido incorporan deuterio no sólo en

C-20 y 23 sino también en C-ZS. produciendo la conocida reacción "Iso",

cuyo mecanismo na sido establecido como un desplazamiento reversible 1,5

de hidruro [33’91].

_39_

Los ensayos preliminares se llevaron a cabo utilizando 31120.Para

determinar la ubicación y cuantificar la incorporación isotópica en la

molécula del esteroide se analizó el espectro de masa de tomatidina:

estudiado por Budzikiewicz [93].

Desde un punto de vista general. las fragmentaciones observadas en los

espectros de masa de alcaloides esteroidaies son dirigidas por el átomo de

nitrógeno. La formación de fragmentos de cicloaiquilaminas suele iniciarse

por ruptura alfa a dicho átomo. seguida de migración de hidrógeno de la

posición alilica producida hacia el sitio radical de la molécula

(mecanismo zip)

Los alcaloides esteroidales con anillo de espiroaminocetai del tipo de

la tomatidina muestran en su espectro de masa iones característicos a m/z

113. 114 y 138. así como [M-C0]+-. La génesis sugerida para dichos

fragmentos, por analogía con las sapogeninas, es la siguiente:

1 g m/z=114 E m/z=113

NH =1 8É m/z 3 _4o_

Por lo tanto. el fragmento t proveeria información sobre la marca

introducida en C-EO y 23, los iones u y v sobre C-23 .y la zona del ion

molecular M" (415 para tomatidina-do y 413 para tomatidona-do)

sobre la introducción global de marca.

El análisis del contenido isotópico a partir de los datos

espectroscópicos se realizó según el método indicado en la referencia

[93].

Los cálculos indicaron una distribución de 47.8! do. 40.8! di.

10,6! de y 0,8! d3, equivalente a un promedio de 0.64 átomos de

¿H por molécula. Además. ia comparación de los valores de abundancia

relativa de los iones t, u y v mostró que habia ocurrido la

incorporación de deuterio en C-ZO y 23 (tabla 1. pág. ll'ï). La eliminación

de esta marcación no deseada se discutirá posteriormente.

3. Transformación de tomatidona en tomatidina.

x:1H.3Hó3H

Tanto en el trabajo de Knight COIIIOen OtPOSque utilizan técnicas

similares para la preparación de esteroides marcados isotópicamente. la

última etapa del proceso suele llevarse a CQDOutilizando hldI‘UPOde Mth

y aluminio o borohidruro de sodio. Si bien ambos reactivos son de

naturaleza básica. el proceso de reducción es rápido e irreversible Y la

marcación no se pierde por procesos de enolización.

Al tratar tomatidona CODestos reductores. el producto de reacción no

fue tomatidina SIDOuna mezcla de dos compuestos epimeros en C-ZO:

dinidrotomatidina A (47) Y dinidrotomatidina B (48).

La apertura reductiva del anillo E de”la tomatidina ya era conocida.

por acción del hidruro de litio y aluminio u otros reductores como

hidrógeno gaseoso en presencia de platino o hidruro de litio y aluminio —

cloruro de aluminio [94-95]. Mediante la utilización de estos reactivos

no pudo lograrse la reducción selectiva del grupo 3-ceto. obteniéndose los

dihidro-derivados en proporción variable.

Esta sensibilidad del sistema espiroaminocetal frente a agentes

reductores puede explicarse recurriendo nuevamente al argumento del

equilibrio entre tautómeros 'cerrado' y 'abierto' y teniendo en cuenta que

grupos imino son reducidos a amino por acción de cualquiera de dichos

reactivos.

Si bien este hecho representa una complicaciónsintética. se han

publicado tres métodos que permiten la regeneración del sistema

espiroaminocetal a partir de los dihidroderivados. El primero es el

desarrollado por Schreiber Y ¡1121112800en un gran número de sintesis de

-42­

alcaloides esteroidales. Implica el tratamiento de dihidrotomatidina A con

H-clorosuccinimida para dar ei N-cloroderivado esteroidal: éste. por

acción del metóxido de sodio en metano] sufre eliminación de HC]

produciendo un azometino que cicia estereoespecíficamente a tomatidina. La

intermediación del derivado tipo imina se ve apoyada por el hecho que al

tratar de forma análoga el H-cioroconipuesto epímero en C-ib se aisla el

azometino ya que la ciclación no ocurre debido a ia inadecuada orientación

del grupo ión-hidroxi [95].

47

El segundo método para convertir dihidrotomatidina A en tomatidina

consiste en la fotólisis del correspondiente H-nitroso-22.26—epimino­

5a-colestan-3B.168—diol (49) en solución ácida [97'93]:

En este proceso se postula nuevamente la intermediación de un

azometino CÍCllCOes nuevamente postulada dado que POP fOtÓHSIS del

_43_

derivado N-nitroso-3BJ68-diacetato se puede aislar el azometino

diacetilado. ya que la esterificación del GPUPOiba-DIGPOXIimpide la

ciclación.

El tercer método comprende el uso de dióxido de manganeso activado. y

ha sido utilizado para la ciclación biomimética de una serie de

loa-hidroxi-22,26-epimino-colestanos con rendimientos que oscilan entre 64

y 801. También en este caso se ha sugerido la participación inicial de un

azometlno [991.

El pasaje a traves de un intermediario en que el C-ZOpresenta

hibridación spa, y el control termodinámico baJo el cual se encuentran

estas ciclaciones son de suma importancia desde el punto de vista

práctico. ya que podria evitarse el paso de separación de

dihldrotomatidlna A Y dihidrotomatidina B. epimeros en C-ZOque

conducirian al mismo azometino.

En el presente traDaJo se ensayaron la oxidación con dióxido de

manganeso activado y la ciclación a través del H-cloro derivado. En el

primer caso. los rendimientos no fueron los esperados. aún tras recurrir a

variantes experimentales (concentración. solvente. temperatura y

preparación del oxidante). En el segundo caso, los resultados fueron muy

buenos,lográndose un rendimiento total para la cuflación del 80K Sin

embargo. este método requeriría de un manipuleo excesivo para el caso de

utilizar un material radiactivo. factor que es deseable minimizar.

Por ello, intentamos desarrollar un método que permita la reducción

del grupo 3-oxo de tomatidona a 3B-n1droxi sin que ocurra simultáneamente

la apertura del anillo E. La reacción de Heerwein. Pondorf y Verley

[10°] surgió como una alternativa interesante. En ella. un alcóxido de

aluminio (generalmente el ISOPPOPÓXIGO)cataliza la transferencia de

-44­

nidruro desde un alcohol (isopropanol. por lo común) que actüa como

reductor.

Esta reacción fue elegida teniendo en cuenta que su mecanismo ha sido

explicado sugiriendo la existencia de un estado de transición cíclico. en

el que un átomo de aluminio se coordina con el oxigeno carbonilico. por lo

que se podria esperar que ocurra la reacción específica deseada si el

oxigeno de dicho grupo tuviese más afinidad por el aluminio que la imina

del C-EZ del tautómero CODanillo E abierto.

Si bien el isopropóxido de aluminio se suele representar como un

monómero. se conoce que existe en varias formas oligómeras. Recientemente

destilada se encuentra fundamentalmente comotrimero. y lentamente se vatransformando a una forma tetrámera. en la cual un átomo central de

aluminio octanédrico se encuentra rodeado por otros tres átomos

tetrahédricos. El trimero es más reactivo que el tetrámero y el paso

determinante de la velocidad de reacción es el de la alcohólisis del

alcóxido mixto y no el de la transferencia del hidruro [101].

Desde el punto de vista de la estereoquimica del alcohol producido. el

hidruro se une inicialmente desde la cara menos impedida del grupo

carbonilo. pero posteriormente tiene lugar la equilibración de los

alcoholes epimeros que conduce al más estable de ellos en forma

preponderante [102].

-45­

De todas formas,I al transcurrir la reacción en un medio prótico podria

tener lugar la enolización, catalizada por el isopropóxido de aluminio. de

-la cetona marcada isotópicamente en sus posiciones alfa y con ello, la

pérdida de la marcación previamente introducida. De esta manera. existiría

una competencia entre los procesos de reducción y tautomeria ceto-enólica:

para que la marcación isotópica no se pierda el primero deberia ser MUCHO

más V6101 que el segundo.

Incluso bajo tales condiciones. al ser la reacción reversible. un

calentamiento prolongado llevaria a una disminución de la actividad

especifica a través de múltiples etapas reducción - oxidación —

enolización - cetonización.

Por ello. se comenzó utilizando tiempos de reacción cortos. de 15

minutos e isopróxido de aluminio recientemente destilado. Los resultados

fueron alentadores: el análisis por ccd mostró que, si bien la conversión

de tomatidona en tomatidina no habia sido completa, no se detectó la

presencia de las dihidrotomatidinas. Utilizando un exceso mayor de

'catalizador' y un tiempo de reacción de una hora se constató la

conversión total de tomatidona, la ausencia de dinidrotomatidina A y su

epimero en C-22. y la formación de dos productos: uno. con caracteristicas

cromatográficas idénticas a tomatidina. y otro, ligeramente menos polar.

en una relación de ca. 3:1. El rendimiento de la mezcla aislada fue

prácticamente cuantitativo. por lo que este proceso permitiría obtener con

un 75! de rendimiento para la transformación de tomatidona a tomatidina.

en un sólo paso. con escaso manipuleo de muestra y sin la formación de

productos de sobrerreducción.

El análisis espectroscópico de los productos obtenidos permitió

confirmar que tomatidina era el PPOdUCtOmayoritario. correspondiendo Cl

-45­

minoritario a su epimero en C-3.

Para completar el estudio era necesario determinar si durante ia

reducción habia ocurrido la pérdida de la marcación introducida en

posiciones 2 y li. Con este propósito. tomatidona deuterada mediante el

método anteriormente descripto. fue sometida a la reducción y la mezcla de

epimeros en C-3 de tomatidina fue separada y analizada por espectrometria

de masa. Los resultados obtenidos indicaron una distribución isotópica de

56.4! do. 39,81 di Y 1,81 da, con un promedio de 0,43 átomos

de deuterio por molécula.

De ia comparación de las abundancias relativas de los iones t, u y

v con los correspondientes a tomatidina "fria" se puede determinar que

durante el tratamiento alcalino posterior a la reducción se han

intercambiado los átomos de deuterio introducidos en los anillos E y F.

encontrándose la marca únicamente en posiciones 2 y l}.

Tabla 1

Abundancias isotópicas de los iones u, v, v+1, t y t+i

Compuesto m/2(¡)

113(u) 114(V) 115 136(t) 139

tomatidina 60.9 100.0 7,8 64.3 14,5

tomatidona 61,4 100,0 7.6 62.6 12,5

tomatidonadeuterada 77.2 100,0 26.2 93,6 31,0

tomatidinadeuterada 65,7 100.0 8.7 88.6 16.2

Habiendo demostrado que en la reducción de Heerwein. POODGOPÏY VCI‘ICY

la marcación en C-Z y C-Q era conservada, se Hevó a cabo la preparación

_47_

del producto tritlado. Utilizando 3H20 en reemplazo de Enzo. se

logró obtener [2,4—3H¿]-tomatidina con una actividad específica de

0.64'mCi/mmol. 'l‘eniendo en cuenta la actividad específica de la tomatidona

tritiada utilizada. se produJo una retención de la marca del 64.0 x, que

concuerda correctamente con el valor de 67.2! obtenido por espectrometria

de masa para el compuesto deuterado.

Es importante notar que. dado que no hemos encontrado en literatura

referencias previas al uso de la reducción de Heerwein. Poondorf 'y Verley

para la preparación de alcoholes marcados isotópicamente en posiciones

contiguas al carbono carbinólico. este seria el primer ejemplo donde esto

ocurre. Clásicamente se han utilizado reductores como hidruro de litio y

aluminio o boronidruro de sodio. que reaccionan irreversible y velozmente

y no corren el riesgo de un intercambio por enolización. El uso de éste

método podria tener importancia en la preparación industrial de compuestos

marcados isotópicamente. dado el menor costo y riesgo de los reactivos

involucrados.

CAPITULO II

MESEl acetato de tigogeninlactona (38) fue preparado por Sondheimer y

colaboradores a partir de 3B-hidroxi-5d-androstan-i'r-ona (50), mediante

dos secuencias de reacciones parcialmente relacionadas. que son

presentadas en el esquema 3 [7°]. Llama la atención el hecho de haber

utilizado un intermediario sintético en el que la función oxigenada sobre

C-ió presenta orientación alfa. cuando en el producto final la misma es

beta. El fragmento de tres carbonos fue introducido estéreo (sólo unión

por la cara alfa) y regioespecificamente (sólo unión a C-i7) sobre el

grupo carbonilo. Tras acetilación selectiva de los grupos hidroxilo

secundarios, el B-hidroxiéster sólo pudo ser deshidratado en condiciones

enérgicas. La hidrogenación catalítica del doble enlace conJugado ocurrió

exclusivamente desde la cara alfa. y permitió obtener un triéster saturado

con configuración opuesta a la requerida sobre C-ió y C-ZO.Su conversión

al producto final se llevó a cabo por dos caminos diferentes. En un caso,

se invirtió la configuración de C-ió por oxidación del grupo hidroxilo y

posterior reducción de la cetona a ióB-hidroxi: se saponificó el éster

metílico y en condiciones de acetilación se produJo la lactonización

espontánea al producto deseado. ya que por tratamiento alcalino se

invirtió la configuración de C-ZO.En un segundo caso. un tratamiento

ácido permitió obtener. tras acetilación. directamente el acetato de

tigogeninlactona.

Otro antecedente estrechamente relacionado es el trabajo de Oka sobre

síntesis de alcaloides de Salamander [73]. En ese trabajo se

presenta la reacción de Reformatsky entre bromoacetato de metilo y

36,169-diacetoxi—androst—5-en—17-ona (51) o 36,16d-diacetoxi—

5d-androstan—i7-ona (52). En Cl C380 del epimero ióa-acetoxi 6] resto

_49_

Esquema 3

o on g"“‘*scoont

... OAC "‘ OAC

i, ii

111

Ac

V111

H0 5H

i. 2-bromopropionato de etilo, Zn ii. Ac20, Py iii. KHSO4,calor

iv. H2, cat. v. KOH, EtOH v1. EtOH, H+ vii. Jones

V111. NaBH4 ix. KOH, EtOH x. Ac20, Py x1. HCl, AcOH

-50­

Esquema 4

\‘

Esquema 5

0

OAc OH-""*CO0Me

1,11 OAc---—-’¡Ac 5

iiCOOMe

COOM:

OAc I AC

Siv "'

H

3:...­

i. Bromoacetato de metilo, Zn ii. Ac20, Py iii. PTSA,Tolueno

iv. H2, cat, v. H+ vi. KOH,EtOH vii. Ac20, Py

_51_

organometálico atacó al C-i'r desde la cara beta (esquema 4) (contrario a

lo indicado por Sondheimer, esquema 3). El B-hidroxiéster fue deshidratado

fácilmente y la hidrogenación catalitica (por la cara alfa esteroidal)

permitió obtener un triéster saturado. Su tratamiento en condiciones

ácidas produjo inversión de la configuración de C-ió. conduciendo a

21-Hor-tigogeninlactona (42). Por otra parte. el epimero ióB-acetoxi

mostró un comportamiento bastante más compleJo (esquema 5). Si bien el

reactivo organocínquico atacó sólo desde la cara alía esteroidal. lo hizo

parcialmente sobre C-i'! y parcialmente sobre C-ió. Por deshidratación.

hidrogenación catalítica y tratamiento ácido del producto sustituido en

C-i'I se obtuvo la misma lactona que resultó partiendo del epimero

ióq-acetoxi.WTeniendo presentes estos antecedentes y el esquema retrosintético

indicado en la página 32. nuestra propuesta sintética involucró el uso de

3B-hidroxi—androst-5—en-i'ï-ona (53) como materia prima, y fue posible

dividirla en tres etapas:

1. introducción estereoespecifica de la función oxigenada sobre

posición 169.

e. unión de la cadena lateral de tres átomos de carbono sobre C-i'ï

del sistema ióB-acetoxi-l'I-oxo. y

3. interconversión de grupos funcionales hasta obtener el producto

final.

.1. Funcionalización sobre C-16.

La funcionalización del carbono-ió de iT-cetoesteroides con

-52­

heteroátomos puede lograrse de manera estereoespecífica, si bien es cierto

que en la gran mayoria de los casos el sustituyente introducido se une des­

de la cara alfa esteroidal. El método más conveniente para la preparación

de ióB-acetoxi—17—oxo-androstanosa partir de los correspondientes

derivados 17-oxo es el desarrollado por Johnson et 31.. e involucra su

transformación en un enolacetato intermediario. el cual es convertido en

el producto deseado por acción del tetraacetato de plomo [1031:

o 0

0Ac

H0 Ac ACO1 5153 \ /11'

AC 54

1. Acetato de Iso-propenilo. 112804 11. PD(OAC)q,ACOH. A620

La transformación del reactivo de partida en su enolacetato se llevó a

cabo modificando el método de Leeds [10“]. que utiliza acetato de

Iso-propenilo en exceso y ácido sulfúrico como catalizador. Por acción

de estos reactivos es posible lograr la acetilación de nucleófilos muy

pobres. tales como grupos hidroxilo terciarios [105]. El agente acilante

activo podria ser el reactivo en su forma protonada:

+

YOÏ ._H+_.Yeti-jor __’ YO+ /o

-53­

Esta especie seria altamente reactiva frente a sitios de densidad

electrónica negativa. No obstante. también se ha postulado que el

enoléster protonado se descompondria produciendo acetona y un ión acilio.

que actuaria como agente acilante [105]. Dado que la reacción ocurre

bajo control termodinámico. el equilibrio es desplazado hacia la formación

de producto por destilación de la acetona formada y agregado de acetato de

Iso-propenilo en gran exceso. Durante la reacción se produce material

alquitranoso. que fue separado de la mezcla cruda de reacción por dilución

con hexano y pasaje de la suspensión resultante a traves de una columna de

alñmina básica. El producto cristalino resultante correspondió a una

mezcla del enolacetato deseado y el material de partida acetilado en C-3.

La proporción de cada uno pudo ser determinada por integración de las

señales de los H-ia. correspondiendo a una relación 3.8:1. Los productos

fueron separados por recristalización con metanol, y el residuo esteroidal

presente en el liquido madre. compuesto fundamentalmente por

3B-acetoxi-androst-S-en-i'I-ona (55). podría ser utilizado para obtener

más PPOdUCtO 54.

En cuanto al mecanismo de la reacción de transformación del

enolacetato en el ibB-acetoxi-N—oxo-androstano. no es conocido con

exactitud. La configuración beta del producto final podria Justificarse de

la manera siguiente [105]:

("OAC ¿Ac o-\ ¡"iïb(0AC)3 "'ïb(OAc)2 OAC

\ Com: \ OAc H‘

_54_

La misma secuencia de reacciones fue utilizada en la obtención de

otros lóB-acetoxi-i'ï-oxo-androstanos. Independientemente de los grupos

funcionales presentes en el resto de la estructura esteroidal

(3B,ióB-diacetoxi-Sa-androstan-i7—ona. 56 Y 33.6o,ióB-triacetoxi­

50-androstan-i7-ona. 57).

Por motivos que se explicarán posteriormente, fue necesario preparar

una serie de ióa-acetoxi-i'ï-oxo—androstanos. Para ello. en el presente

trabaJo han sido utilizados dos procedimientos diferentes. según la

funcionalidad presente en el resto del esqueleto esteroidal. Los

3B.16a—diacetoxi-5a—androstan-i’I-ona(52) y 39,6a.ióa-triacetoxi­

5a-androstan-17-ona (58) fueron preparados a partir de 3B-hidroxi­

androst-S-en-i’ï-ona (53) por la secuencia de reacciones presentada en el

esquema 6. Tras saturar el doble enlace A5 o introducir el grupo

ód-hidroxi mediante hidroboración-oxidación. los productos

correspondientes se transformaron en los enolacetatos por tratamiento con

acetato de Iso-propenilo. La epoxidación del enolacetato esteroidal

transcurrió estereoespecificamente por la cara alfa de la molécula (menor

impedimento estérico).

El reordenamiento del 16a.17d—epóxidoresultante para producir el

correspondiente derivado ióu-acetoxi-i'I-oxo había sido llevado a cabo

mediante el uso de silica gel, hidrólisis ácida, calentamiento por sobre

su temperatura de fusión [104] o tratamiento con el complejo trlfluoruro

de boro-éter etílico [107].En el presente trabajo se utilizó

tetracloruro de estaño comocatalizador; éste produjo rendimientos

prácticamente cuantitativos del producto deseado, en elevado grado de

pureza.

El mecanismo postulado para este PPOCBSO.que OCUI‘PCCOI]retención de

0

11H0

53

i

0

H0 g

H 50

v

OAc

AcO ;

H 94

v1Ac

"1?

viiAcO . .

H 96

1. Ha. Pd sz/c

111. 1. BH3.THF

v. Acetato de Iso-propenllo. “2304

vu. SnClg. enema

2.}!202. KOH

Esquema 6

o/ï0 0

iiiH0 ‘_"’ HO z 108

107 H ón

iv

Ac

vH0 l ACO :

ú 5 9’ H E

ó'H OAC

viOAc

“,0

Ace . 97

H OAc

vii0 o

"OAC --0Ac

Ac i AcO ;ii ü g 5852 '

OAc

11. (chema. stOH. PhH

1V. ACOH

v1. m-CPBA, enema

_55_

la configuración de C-iG. es el siguiente [10“]:

S Cl - H

¡“WT “¿Sr o ““ml —* oie/Ju —'° I\ OAc

Ho obstante la mayor nucleofilicidad de los electrones 1r de la

funcionalidad enoléster frente al doble enlace A5. en la reacción

directa entre 54 y ácido m-cloroperbenzóico la epoxidación de ambos

grupos olefínicos ocurrió a velocidades similares. por lo que para la

preparación de 38.1611-diacetoxi-androst—5—en-i7—ona(59) debió

recurrirse a otra secuencia de reacciones, que se presenta en el esquema 7

[10°]. De esta forma. la 3B-hidroxiandrost-S-en-i'f-ona (53) fue

bromada estereoespecíficamente en posición 16a por tratamiento con bromuro

cñprico en metanol anhidro [109]; el iba-bromo-i'I-oxo-derivado producido

fue hidrolizado por acción del hidróxido de sodio (en ligero exceso) en un

medio regulado de EN—dimetilformamida—agua. Finalmente. la

3B.ióa—dihidroxi—androst-S-en-i'ï-ona (60) obtenida se acetiló por

tratamiento CODanhídrido acético Y piridina.

z. Introducción de la cadena carbonada sobre C-i'ï.

Si bien en los dos antecedentes presentados se recurrió a la reacción

de Reformatsky para lograr la introducción del fragmento de tres carbonos

sobre C-i'ï. existen otros procesos que han sido considerados. Ellos son

las reacciones de Grignard. Vittig [11°] y Peterson [111].

La modificación de Wadswortn de la reacción de Wittig (conocida como

Esquema 7

-"Br

1 .H0 53 ——'* H0 98

mom: “nou

111AcO 59 ‘—_ H0 60

1. CuBrz. HeOH 11. HaOH (1.1 eq.). nur-nao m. Acao. Py

reacción de Vadswortn-Emmons) fue considerada COMOfactlble para lograr la

transformación deseada:

COOEtO

OAC OAC

iAc ACO

i} CH3OH[PO(OEt)2]COOEt, base

El 2—fosfonopropionatode trletllo fue preparado por reacción entre

2-bromoproplonato de 612110Y ÍOSfltO de trletllo:

-58­

+coosc ,z"\\

P(0Et)3 + \\‘T/// ———-———>\\\T/// BrBr 0=P(0Et)2

Para la generación del carbanlón estabilizado se utilizaron diversas

bases: metóxldo de SOCIO.n-butlllluo Y trietllamlna-cloruro de

magnesio. En tOdOS iOS C3808 el único PPOdUCtOde reacción obtenido

resultó el 17B-mdrox1-16-oxo-androstano correspondiente:

OH0

’[:::::Í::ÏE;}::Í::ÍE>_-OAC o-—————->AcO AcO

Dados lOS resultados Insatlsfactorlos. se descartó el USOde

reacciones de Wittlg 0 Wadsiorth-Emmons para la unlón de la cadena lateral

a C-i'l.

La reacción de Petersón puede considerarse como la versión 'SiiiCiO'

de la reacclón de Vlttlg. Implica la eliminación de trimetllsuanol.

(CH3)3SiOH.de un B-hldroxialqulltmmetnsllano intermediario:

OOEto

OAc OAc

1 + H081Me3AcO Ac

1. CH3CH(SiMe3) COOEt, Base-59­

Este proceso puede ser utilizado para la preparación de ésteres a.B-no

saturados, constituyendo una alternativa atractiva frente al uso de la

reacción de Vittig. ya que los reactivos de silicio suelen ser más

reactivos que los fosfonatos estabilizados. De esta forma. esta reacción

se ha recomendado especialmente para ser utilizada con cetonas fácilmente

enolizables. que suelen dar baJo rendimiento en la reacción de Vittig pero

reaccionan adecuadamente con los reactivos de silicio [1"].

La preparación del a-trimetilsililéster. a partir del cual se genera

el enolato por acción de diisopropilamiduro de litio, es llevada a cabo

por reacción entre el a-bromoéster correspondiente. trimetilclorosilano y

cinc:

OOEt . COOEÉ

. + ‘Me3SiC1-+Zn"“—1’ + ZnBrCl

Br SiMe3

Ya en el trabajo original se informaba que este proceso funcionaba

adecuadamente. salvo para el caso del a-bromopropionato de etilo. en que

se obtenía una mezcla dificil de separar. formada por el compuesto deseado

y productos de condensación del bromoéster. Debido a ello. se deshecho ia

posibilidad de utilizar la reacción de Peterson.

El uso de la reacción de Reformatsky entre e-bromopropionato de etilo

v 3B.ióB-diacetoxi-androst-S-en-i'ï-ona (51) mostró resultados algo más

alentadores. El análisis cromatográflco de la mezcla de reacción mostró

que el reactivo de partida resultaba convertido completamente. si bien se

observaba la formacion de un número apreciable de productos. Con la

sospecha que durante la reacción de Reformatsky se habria PPOdUCidOla

-60_

liberación parcial de grupos hidroxilo. y para simplificar el análisis de

la mezcla de reacción, se procedió a acetilar el producto crudo por

tratamiento con anhídrido acético y piridina. La mezclaacetilada no pudo

ser cristalizada. si bien su análisis por CCDmostraba un único producto.

Con la presunción que se trataba de una mezcla de productos que no se

resolvia por CCD.se procedió a su análisis por CLAR.El cromatograma

resultante (figura 5) mostró la presencia de cuatro compuestos (61-64).

los cuales pudieron ser separados por CLARpreparativa y analizados por

RHNH-i (figuras 6-9). Algunas señales significativas de dichos espectros

se reúnen en la tabla 2. Se puede apreciar que los cuatro compuestos

presentan las resonancias correspondientes a 11-20.H-Zi y al grupo etilo.

por lo que se concluye que se habia producido la unión del reactivo de

Reformatsky al esqueleto esteroidal. Cada compuesto, además. mostró

señales atribuibles a dos grupos metilo angulares (H-iB y H-i9) y dos

grupos acetato (uno de ellos sobre C-3). Una diferencia significativa

entre los espectros de RHN H-i de los compuestos 61 y 63 con los de

62 y 64 es que los dos primeros exhiben un singulete a ca. 4,6 ppm

en cloroformo-di. mientras que los dos últimos muestran un doble

doblete a ca. 5.0 ppm. Cuando los espectros de RHN H-i se registraron en

piridina-d5 tuvieron lugar algunos corrimientos en los valores de

desplazamiento quimico que fueron de suma importancia en la determinación

estructural.

Venkert y colaboradores registraron los espectros de RHNH-i de una

gran variedad de compuestos estructuralmente diferentes. pero conteniendo

todos ellos la funcionalidad hidroxilo. y compararon los desplazamientos

quimicos en cloroformo-di y piridina-d5. Las diferencias

observadas entre las frecuencias de resonancia en cada solvente.

-61­

Figura 5

5b

Figura 53: cromatograma de la mezcla de reacción de Beformatsky entre

Z-DI‘OEOPPOPIODB‘LOde etílo Y 38,168-61acetoxi-Sa-anarostan—17—ona.

Figura 5D: cromatograma correspondiente a la misma reacción. PEDO

utilizando el u-bromoéster quiral.

-62­

mount-¿cesan_'3 _:,_._.L.­zoooLas”‘ -' mo,50“M750Figura...6*

compuesto:61

"¡"7"!"rlïrrnvql¡rlrvq7.1,.PI,"‘F

lTIlILwIÍI

98

Il"!

|IIIIIIII-Ill4ljllllllLl

lllllllllll

llJlLlll'll|ll'lllll'Llllll'

¡Il-[Itllllll_.r.

lIIlllIIlJlllll

'u;::—_;;:—:;;1—2“5_—%É%V

IA.A.

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Illllll

IIll!'Ilv'Iia'ÍL1

woouz‘ezooyppÏ,".__V.Í..' ____.V-móozooo100._- Ii‘5do

ig.Figura9 A4'

1000ao—n«--<---»--5oo«A—250

'h 'hIuestoA- ‘

A i_C;°mpi;.-zoo

sto1-¿a- u-;‘ -v450V-:íiv1«-%-ï::3ï-——;-aóo-» H4Í, Y_.

Compuesto

61

62

63

64

señal

11-18

1-1-19

1-1-21

1-1-17

1-1-20

11-18

11-19

1-1-21

1-1-16

1-1-20

1-1-16

H-19

1-1-21

1-1-17

H-ZO

1-1-18

1-1-19

1-1-21

11-16

1-1-20

¿(cnc13)

0.96

0.85

1.24

¡1,60

2.54

0.92

0.82

1,28

4.93

2.74

1.35

5.00

2.47

Tabla Z

-65_

¿(PV-45)

1.18

0.75

1.59

5.811

3.11

1.41

5,01

2.85

1.55

5.50

2,82

0.23

-0.10

0.18

0.49

0.47

0.26

-0.07

0,31

0.91

0,37

Compuesto señal

67 H-ia

1-1-19

H-Zi

H-ió

H-20

68 H-18

11-19

H-Zi

1-1-16

H-BO

69 1-1-16

1-1-19

H-Ei

11-16

H-ZO

70 ¡“I-18

H-19

H-Zl

H-ió

H-ZO

I señal no observada.

Tabla 2 (continuación)

¿(cnc13)

0,85

0,80

1.25

3.71

2.35

0.91

0.83

1.26

4.93

2.64

-66_

¿(Py-d5)

1,09

0,82

1,40

4,26

2.70

3.03

1.12

0.77

1.56

5,41

2.67

1,15

0,80

1,56

5,80

3.00

0.24

0.02

0,15

0,55

0,35

0,47

Tabla a (continuación)

Compuesto señal ¿(cnc13) 6(Py—d5) A

66 H-ia 0.61 (0,76) (-0.05)

14-19 0.61 (0.74) (-0.07)

H-ai 1.22 1.35 0.13

H-io 5.00 5.45 0.37

H-ao 2.75 2.93 0.18

LOSvalores entre paréntesis pueden ser intercambiados

[A : 6(CDCI3)- ¿(Py-(15)], fueron racionalizadas en

términos de interacciones especificas soluto-solvente entre moléculas de

piridina-d5 y el grupo polar hidroxilo presente en las moléculas de

soluto [113].Los autores concluyeron que. en sistemas Cícllcos satura­

dos. protones o grupos metilo ocupando posiciones i.3—diaxial con un

hidroxilo sufren una desprotección de entre 0,2 y 0.4 ppm al pasar de

cloroformo-di a piridina-d5. Los protones o grupos metilo situados

sobre un átomo de carbono sustituido con un grupo nidroxilo se desprotegen

alrededor de 0.15-0.25 ppm. Los protones y grupos metilo vecinos al grupo

alcohólico también son desprotegidos; la magnitud del desplazamiento

depende del angulo dinedro involucrado entre el protón (o grupo metilo) y

el hldPOXllO.

El análisisde los compuestos estudiados por Wenkert, todos ellos

DODOÍUDCIODQICS.indica que la presencia de un grupo hldPOXllO en P081615!)

-57_

iba- o i'Ia- produce una muy pequeña desprotección (ca. 0,05 ppm) del

grupo metilo-18. Por otro lado. si el grupo hidroxilo se encuentra en

posiciones 168- o 179- se produce una desprotección mayor, del orden de

0,2 PPD.

Dado el número de grupos funcionales polares presentes en los

productos de la reacción de Reformatsky. resultaba deseable extender el

conocimiento existente respecto de los desplazamientos inducidos por

piridina-d5 sobre el grupo metilo-18 en compuestos sustituidos con un

grupo hidroxilo y otro grupo polar (hidroxilo. acetoxilo. ceto), y poder

determinar así ciertos detalles estereoquímicos de los productos 61-64.

Los compuestos analizados en este trabajo, Junto con otros compuestos

estudiados por Venkert. se presentan en la figura 10. Los valores de

desplazamiento quimico obtenidos se encuentran en la tabla 3.

Si bien en los estudios de Ricca y colaboradores se ha postulado la

aditividad de los desplazamientos inducidos por piridina-d5 sobre una

serie de dioles [113].el análisis de los valores obtenidos por nosotros

muestra que el comportamiento no es tan sencillo. En particular. Johnstone

señaló que la presencia de un grupo carbonilo cercano al grupo metilo

observado produce alteraciones en los desplazamientos [114].

De todas formas, si bien la relación entre el desplazamiento inducido

por piridina-d5 sobre los protones del C-ia y la disposición espacial

existente entre ellos. el grupo hidroxilo y el resto de los grupos

funcionales polares estudiados no seria aditiva. es claro que la presencia

de un grupo hidroxilo en posición 169- o 176- produce una desprotección

del grupo metilo angular de c-1a del orden de 0.2 ppm, mientras que si el

grupo hidroxilo se ubica sobre la cara alfa esteroidal no se observa

prácticamente variación alguna de desplazamiento quimico.

-63­

Figura 10

H H PH

R "OR 0“

RO R0 i HOH

109 R=0H m R=0Ac 113

no R=0Ac HZ R=0H

pH OH OH

"ou O O

H R g Ac

H4 H H5 R=0Ac “6

86 R=OH

o o OH

Í-OH OH

H0 H0 ¡ü

89 s3 H7

¡on

OH 'OH

H H9 H ¡zo

-69­

Compuesto

109

110

111

112

Señal

1-1-18

1-1-19

1-1-17

1-1-16

11-3

1-1-18

1-1-19

1-1-17

11-16

H-3

1-1-18

1-1-19

1-1-17

1-1-16

H-3

1-1-18

11-19

1-1-17

11-16

1-1-3

¿(cnc13)

3,57

0,84

1.04

3,56

5,09

4,60

0,81

0.83

3.52

4,78

11,68

Tabla

-70­

3

¿(Py-ds)

1.10

1.02

3.73

5.50

¡1,78

1,06

0.83

4,10

5,39

11.82

0.28

0.04

0,23

0,24

0,23

0.26

-0.02

0.17

0,41

0,18

Tabla 3 (continuación)

Compuesto señal 6(CDC13) ¿(Py-ds) -A

113 1-1-18 0.94. 1.22 0,26

114 1-1-18 0.72. 0.72 0.00

115 1-1-18 0.72 0,90 0,18

1-1-19 0.86 0.77 -0.09

1-1-17 3,74 4.01 0.27

1-1-3 4.70 ¡1.86 0.16

66 1-1-18 0,72 0.90 0,18

1-1-19 0,84 0.83 -0.01

1-1-17 3.74 4.01 0.27

1-1-3 3,60 3,88 0,28

116 1-1-18 0,76 0,93 0,17

1-1-19 1.07 1.01 -0,06

1-1-17 3,77 4,02 0.25

11-3 4,60 4.80 0,20

69 1-1-18 0,98 0.91 -0.07

1-1-19 1,03 1.04 0,01

1-1-16 4.39 4,68 0.29

1-1-3 3.52 3.80 0,28

u valores obtenidos por extrapolaclón dada la lnsolubllldad en CDCl3

'Compuesto

83

117

118

119

120

señal

1-1-18

1-1-19

1-1-16

1-1-3

11-19

11-16

11-17

1-1-19

1-1-18

1-1-17

1-1-19

1-1-16

1-1-16

1-1-19

11-16

1-1-16

Tabla 3 (continuaclód

¿(cnc13)

0.97

1,05

3.96

3.52

I señales Intercamblables.

a. Esta Tesis.

b. E. Wenkert y colaboradores, ref [112].

-72­

¿(Py-d5) A

1.06! 0.09.

1.01. -o.04u

4.29 0.33

3.66 0.34

0,00

0,24

0,26

0.00

0,05

0.26

-0,02

0.02

0.23

Ref.

De este forma. los valores de desplazamiento inducido por piridina

so‘bre el grupo metilo-ia de los compuestos 61-64 (tabla 2) permiteestablecer que en todos ellos la unión del reactivo organometálico tiene

lugar desde la cara alía esteroidal. quedando un grupo hidroxilo sobre la

cara beta.

Teniendo estos hechos en consideración, es posible postular que la

reacción ocurrió según:

0Ac

1 ii |AcO g , : :

l ’ '

u H 62,64 H 61,63

1. 2-bromopropionato de etilo. Zn. PhH. EtzO ll. AC20. Py

Por lo tanto. en los productos 61 y 63 el H-i'ï aparece como un

singulete. mientras que en 62 y 64 se observa un doble doblete para el

¡1-16. debido al acoplamiento con H-iSa y H-isa.

Respecto de la configuración en C-20. es conocido que cuando la

reacción de Reformatsky ocurre en solventes no polares (benceno o éter

etílico) el diastereómero predominante de un par dado (62 respecto de

64) es aquel que corresponde a la formación del quelato metálico

intermediario con el menor número de interacciones estéricas desfavorables

[115].Esto es, considerando que los elementos esenciales que afectan al

proceso de estereoselección SOI]la geometria 51113 del estado de

-73­

transición de seis miembros Y la minimización de interacciones no

enlazantes entre GPUPOSvoluminosos, el PPOGUCtOmayoritario

correspondería a la configuración 2013:

Una vez realizada la elucidación estructural. y ante la certeza que la

reacción de Beformatsky habia tenido luga’r, se ensayaron una serie de

experiencias tendientes a minimizar la formación de productos no deseados

(compuestos 61 y 63). Estas experiencias involucraron el uso de

diversos solventes (éter etílico. benceno. mezclas de ellos. tolueno.

xileno. nexano. dimetilsulfóxido). variada temperatura de reacción (0°.

25°. temperatura de ebullición del solvente. excepto dimetilsulfóxido).

activación del cinc por lavado ácido [115]y uso de magnesio en lugar de

cinc. Ninguna de ellas mejoró la relación 61:62:63:64::15:40:15:30

alcanzada mediante éter etílico-benceno izi a ebullición.

En la búsqueda de lograr inducción asimétrica se intentó la reacción

de Reformatsky utilizando 2-bromopropionato de (—)—bornilo.Este proceso

produjo una mezcla compleja de productos. También se intentó el uso de

(S)—2—bromopropionatode etilo en lugar de la mezcla de enantiómeros. Si

la formación del reactivo organocinquico no procediese con racemización,

asumiendo un control cinético para la reacción. debería esperarse una

-74­

diferente distribución de DPOGUCtOS.

De esta forma. a partir del aminoácido L-alanina se preparó el éster

ópticamente activo [117]:

coon 1 coou 11 c005:

‘\ \\ \\H

HZN 1-1 Br H Br

1. NaHOa, HBr 11. 142504. EtOl-l

La reacción con (S)-Z—bromopropionatode etilo condujo. tras

acetilación. a una mezcla idéntica a la obtenida con el éster racémico.

como lo indica la similitud entre los cromatogramas obtenidos en cada caso

(figura 5. Pás- 62).

Ante los resultados insatisfactorios obtenidos se ensayó una

estrategia ligeramente diferente. por la cual podria considerarse que si

la unión de la cadena lateral ocurriera intramolecularmente el proceso

seria más veloz y se lograría una mayor conversión hacia productos

sintéticamente útiles. POP ello. se estudió el PPOCCSO:

ACO

1. Zn. PhH

Para la obtención del 3B-acetoxi-ióB-(Z-bromopropionoxi)—androst-5­

en-i7-ona (65) a partir del sistema ióB-acetoxi-i'ï-oxo era necesario

realizar su hidrólisis al análogo ióB-hidroxi-i'r-oxo. para posteriormente

llevar a cabo la esterificación con ácido 2-bromopropiónico. Dado que

tanto el sistema ióB-acetoxi-i'I-oxo como el ióB-hidroxi-i'ï-oxo son

sumamente lábiles a ambos medios de reacción. como se verá posteriormente.

la secuencia programada no pudo efectuarse mediante ese camino. Para la

preparación de 65 se utilizó una adaptación del método que permite

obtener ióB-acetoxi-i'ï-oxo-androstanos anteriormente comentado.En lugar

de tetraacetato de plomoen ácido acético. deberia utilizarse tetra(2-bro­

mopropionato) de plomo en ácido Z-bromopropiónico; la sal de plomo podria

sintetizarse a partir de minio (Pb304) y anhídrido 2-bromopropiónico,

por analogía con la preparación del tetraacetato de plomo [118].Sin

embargo. dado que este último es comercial. se pensó que a traves de su

agitación con ácido 2-bromopropiónico. ocurriría un intercambio del

contraión y se formaría In situ el tetra(2-bromopropionato) de plomo.De

hecho esto ocurrió. y por el agregado posterior a dicha solución de

38.17-diacetoxi-androst-5,ió—dieno (54) se ObtUVOel bromoéster

esteroidal necesario para la condensación intramolecular:

OAc 0

AcO

54 65

1. PD(0AC)4. CH3CHBPCOOH

-76­

POPtratamlento del compuesto 65 con cinc en benceno:éter etílico se

obtuvo CODmuy buen rendlmlento un PPOdUCtO.que no resultó ser el espera­

do SIDOla 38-acetox1-androst-5-en-17-ona (55). L0 MISMOocurráó al

utilizar trlfenllfosflna. en el Intento de formar la sal de ÍOSÏORIO

necesaria para una reacción de Wittlg Intramolecular:

0. r

0

O

.—_. AAcO 65 i 6 ii c0

1. Zn. PhH 11. PPh3, THF

55

Estas PCGUCCIODGSpueden ser PPOCCSOSsecundarios en reacciones de

Reformatsky 0 Wittlg. Y IOS mecanismos POSIUIBGOS.respectivamente. SOI)

los siguientes [119]:

f" -.Zn +o C 'ZnOCOCHBrCH3 0

Br

0% +ï o ____; \ _H_,, \

En. nn una

PPh3+

(,2: 0‘Ph3POCOCHBrCH3 0r

x o _+ x __, xM m m

-77­

La complejidad de la reacción de Reformatsky entre un ibB-acetoxl-l'r­

oxo-androstano y z-bromopropionato de etilo contrastó llamativamente con

los resultados de Sondnelmer sobre el epimero loa-acetoxi. Para descartar

la existencia de errores de tipo experimental por nuestra parte. y a

manera de control. optamos por realizar esta última reacción con el

epimero lóa-acetoxi y verificar si nuestros resultados concordaban con los

presentados en literatura [7°]. Efectivamente. la reacción de

Reformatsky entre 39.160-diacetoxi-5a-androstan-l'ï-ona (52) y 2-brómopro­

pionato de etilo ocurrió regio y estereoespecíflcamente. según se pudo

determinar por análisis mediante CLAR,produciendo el compuesto 66. No

obstante. el análisis espectroscóplco del producto de reacción. en

particular los desplazamientos inducidos por piridina-d5 sobre

metilo-18 (tabla 2). mostraron que la configuración del C-i'ï es inversa a

la postulada por el autor. Estos resultados concuerdan con los obtenidos

por Oka. donde el grupo hidroxilo se encuentra orientado hacia la cara

alfa y el fragmento organometálico ataca desde la cara beta del esterolde

[731 g

OH COOEC0 \

--0Ac

i, ii-———>AcO g AcO

H52

1. Z-Bromoproplonato de etilo. Zn, PhH. EtZO 11. Aczo, Py

-78­

Ante los resultados poco satisfactorios logrados utilizando la

reacción de Reformatsky sobre ióB-acetoxi-i']—oxo-androstanos, se pensó en

utilizar un derivado organometálico que fuera más reactivo que los

compuestos de cinc y que reaccionara aún a temperaturas bajas (46°C).

para asi permitir una mayor regio y estereoselección. Dentro de tales

caracteristicas se encuentran los enolatos de litio. En particular. Rathke

y Sullivan [13°] introdujeron el uso del enolato de litio del acetato de

ter-butilo, obtenido por reacción de un amiduro de litio sobre acetato

de ter-butilo. a -78°c. y que reacciona con cetonas produciendo

rendimientos elevados del B-nidroxiéster correspondiente.

De esta forma. se ensayo la reacción entre 3B,ióB-diacetoxi—5d­

androstan-i'ï-ona (56) y e.) enolato de litio del propionato de

ter-butilo. generado a partir de propionato de ter-butilo y

diisopropilamiduro de litio a —78°C:

+

YY“ + /\/\Li —.+/\/OLi

fiNL/i+ 0t_Bu___. %Ot-Bu IY V“ wBajo estas condiciones. el enolato obtenido presenta una relación

syn entre el grupo metilo y el grupo —0Li.que según la nomenclatura

propuesta por Evans es denominado enolato E [131](notar que según las

reglas de Cahn. Ingold y Prelog. a dicho enolato correspondería

denominación Z).

El 311511518 por CCD dEl PPOdUCtO crudo de reacción IHGICÓ la PPCSCHCIB

-79­

de dos compuestos. 67 y 68. que pudieron ser separados utlllzando la

técnica de cromatografía flash [123].La relación entre ellos era

6716.6333.

La metodología utilizada para la elucldaclón estructural fue similar a

la aplicada con los productos de la reacción de Reformatsky. Complementa­

rlamente. muestras de 67 y 6a fueron acetlladas y los acetatos

producidos. 69 y 70. respectlvamente. ananzados espectroscóplcamente.

Los datos significativos de los espectros de RHNH-i se presentan en la

tabla 2 (pag. 66).

Los valores obtenidos para los desplazamientos Inducldos por

p1rld1na-d5 sobre los compuestos 67-70 1nd1can que el reactivo

organolitlco se une al esterolde por la cara alfa del mismo. Más

Importante. no se detecta la formación de productos con unión del

fragmento de tres carbonos sobre C-16 y, de esta forma. la cadena lateral

fue Introduclda regloespecíficamente sobre c-n.

De todas formas. se obtiene un par de dlastereolsómeros que difieren

en la configuración de C-20. Dado que la reacción se encuentra bajo

control cinétlco. se Intenté mejorar la relación 67/68 dlsmlnuyendo

aún más la temperatura de reacción. Efectuándola a —100°C.la relación

llegó a un valor máximo de 5:1.

OAc

{a3:.-­ 56 67,68

1. LDA, THF, CH3CHEC00t—Bu, -100°C.

-30­

También se ensayo la reacción utilizando el enolato de litio con

configuración z [133]. que se genera si en el medio de reacción existe

un 23x de hexametilfosforotriamida. Ho obstante. en este caso la reacción

no fue tan limpia como con el enolato E. produciendo una mezcla muy

compleJa de productos.

En un intento de extender este proceso a compuestos relacionados, la

reacción mencionada se ensayo sobre 3B,168—diacetoxi-androst-S-en-i7—ona

(51) Y 39.66.168-triacetoxi-5u-androstan-17-ona (57). En todos los

casos se obtuvo un rendimiento total mayor del 75X y no se observaron

rastros de producto con cadena lateral unida a C-io. También se estudió la

reacción sobre 38.16u-diacetoxi-5a-androstan-i7-ona (52), que al igual

que la reacción de Reformatsky sobre dicho sustrato. tuvo lugar dando un

sólo producto. y aquella entre el enoiato de litio del acetato de

ter-butilo y el compuesto 51. Nuevamente, se obtuvo unión sólo sobre

C-i'ï. en contraste con la reacción de Reformatsky. que conduce a mezclas

de productos sustituidos en C-ió o C-i'ï [73].

Respecto de la configuración de C-EOde los productos obtenidos. se

puede suponer que bajo las condiciones de reacción utilizadas ella ocurre

a través de un estado de transición "cerrado' o quelado, (hipótesis más

aceptada al presente con enolatos de litio, boro. magnesio y cinc). lo

cual conduciria a que Cl epimero ZORfuera el producto mayoritario de

reacción [124]:

-81_

3. Interconversión de grupos funcionales.

Desde un punto de vista formal. para transformar los B-hidroxiésteres

67 68 en el acetato de tigogeninlactona (38) era necesario llevar

a cabo las siguientes etapas:

A. deshidratación del grupo hldPOXllOterciario para obtener un éster

conJugado,

B. saturación del doble enlace entre C-i'l y c-zo. y

C. formación del anillo lactónlco entre c-za y el grupo iba-oxigenada.

Si bien los productos 67 y 68 difieren en la configuración de

c-ao. ambos son equivalentes desde el punto de vista sintético

considerando que. en prlnclplo, la estereoquimica del producto

deshidratado no sería un factor determinante en la secuencia sintética. De

todas formas. los estudios siguientes se llevaron a cabo sobre el epimero

mayoritario puro con sustitución 3B-n1ar0x1-A5en los anillos A y B.

Ya los primeros intentos por deshidratar los B-hidroxiésteres de

ter-butilo esteroidales mostraron que este grupo resultaba lábll frente

a las condiciones de reacción utilizadas. Por lo tanto, se procedió a su

transformación en el éster metilico correspondiente. y los grupos hidro­

xilo secundarios fueron protegidos selectivamente en forma de acetatos:

yk OH.L OH"kCoot’B“ coon ' COOMe

OH 0Ac

H0 ' ’ ’- H H067 iii 71

1. HCl. dioxano u. CHZNZ. Etao 111. Aczo. Py

_82_

Los intentos de deshidratar al éster metilico 71 utilizando

oxicloruro de fósforo-piridina. pentacloruro de fósforo-piridina. sulfato

ácido de potasio, cloruro de cinc-acetona o sulfato de cobre-gel de silice

[125]no condujeron a resultados satisfactorios. La técnica utilizada

por Oka [731. consistente en el calentamiento a reflujo en tolueno

conteniendo cantidades cataliticas de ácido p-toluensulfónico. produjo

una mezcla de dos compuestos. 72 y 73. ambos de mayor nf que el

compuesto de partida. Su separación se realizó mediante cromatografía

flash. Los espectros RMNH-i del compuesto de mayor nf. 72. y del

compuesto de menor nf. 73. se presentan en las figuras ii y 12.

respectivamente. Si bien 72 muestra un espectro acorde con el esperado

para un éster conJugado, en el espectro de 73 no se observa la señal

correspondiente al éster metilico y aparece una sola señal adJudicable a

un grupo acetilo. En función del resto de sus propiedades espectros­

cópicas. se postuló que la deshidratación del compuesto 71 habia

ocurrido de la siguiente forma:

k COOMe /" COOMeOAc Ac

Ac ' Ac

71

l. p-TSOH. PhHe.

Sl bien dicha reacción CORCUJOa una mezcla de PPOdUCtOSY el

rendimiento total era regular (CB.501), ambos serían útiles para

-83­

Ji..l¡¡‘.I¡A

Ih.Lp!:II.y.s

THRESH‘CH)= OFFSET(HZ)=

RFFRO(HHZ)=

OFFSETEHZ)

'III'II'l-l'IÍ"IIII|"1!'l{Iï||

Ill'llJIl|lllll||'l!||!llll

"HNHIIIIIIIU'

THRESH(CH)= OFFSET(HZ)I

RFFRO(HHZ)=N0.INT.

OFFSET

Mi. I" ‘.

proseguir con la secuencia sintética propuesta' Teniendo en consideración

la imposibilidad de producir esta transformación de .otra forma. se

continuó investigando ia transformación de 72 y 73 en el producto

deseado.

Dadas sus estructuras. podria predecirse que la hidrogenación

catalitica de 72 y 73 ocurriría desde la cara alfa esteroidai. De ser

asi. se obtendrian los compuestos 74 y 75. quienes difieren del

PPOCUC‘LObuscado en la configuración de C-ZO. Y podrian ser epimerizados a

través del tratamiento alcalino desarrollado por Hirschmann [71]:\\ o

OAc 0Ac 11__l_). k _—> o'\ 111

\38

o 0

o 0 4 111_1__.

\ ‘K.m- 73 M 75

i. Hidrogenación cataliti‘ca 11. HeONa, HeOH 111, Acao. Py

Cuando el éster conJugado 72 se sometió a hidrogenación catalitica

en idénticas condiciones a las del trabajo de Oka (i atm.. paladio 5!

sobre carbón) se aisló un producto diferente al esperado (76). A partir

de sus propiedades espectroscópicas se pudo concluir que conjuntamente con

-35_

la saturación del doble enlace A1730 habia tenido lugar la

hidrogenólisis del BPUPOacetoxilo alilico:

COOMe COOMe

OAc

AcO 72 Aco 76:1:--­

1. H2. Pd sx/c

Es probable que la gran congestión estérica de la olefina

tetrasustituida retarde el proceso de hidrogenación lo suficiente como

para que la hidrogenólisis ocurra prioritariamente. Una vez reducido el

grupo acetoxilo, el impedimento estérico disminuye y puede ocurrir la

saturación de la olefina.

Es conocido que los procesos de hidrogenólisis de funciones alilicas

varian dentro del siguiente grupo de catalizadores [136]:

Pd > Pt >> Rh.Ru

Por ello. se intentó llevar a cabo la reducción utilizando como

catalizador heterogéneo rhodio 5! sobre alümina o. en fase homogénea.

catalizador de Wilkinson [tris(trifenilfosfina)cloro rhodio (1)].Tanto a

presión atmosférica como a 3 atmósferas. y con ambos catalizadores. el

producto de partida permaneció inalterado.

Evidentemente. están en Juego dos factores que apuntan en sentidos

opuestos: un catalizador suficientemente activo para saturar un doble

enlace tetrasustituido conduce inevitablemente a hidrogenólisis del grupo

_86_

acetoxilo alilico; un catalizador suave. que evite la hidrogenólisis no es

capaz de saturar el doble enlace tetrasustituído.

Ante la imposibilidad de saturar este doble enlace A1730

mediante PPOCCSOSde hidrogenación cataütica,se anauzó la factlbuidad

de utilizar “metales en solución“ para producir la reducción del éster

conjugado. En particular. Hudl-icky [137] y Pak [133] describieron

recientemente el uso de magnesio en metanol anhidro para la reducción del

doble enlace olefinico en ésteres (LB-nosaturados, con rendimientos

excelentes. En nuestro caso, por aplicación de dicha reacción el producto

obtenido fue el derivado producido por saponiflcaclón de los grupos

acetato de C-3 Y C-ió.

Contrariamente. la hidrogenación catalitica de la supuesta lactona

conjugada 73 tuvo lugar fácilmente y sin complicaciones adicionales,

hecho que puede adjudicarse a la gran tensión existente en el anillo de

cinco miembros conteniendo tres de ellos hibridación spa, que

disminuye por saturación del doble enlace. El espectro RMNH-i del

producto obtenido se presenta en la figura 13. Supuestamente. el proceso

OCUPI‘IÓOconduciria a la lactona saturada 752

73

1. Hz. Pd Sl/C

-37­

A t ...x’._“F}.__________:Ï__._Ï______.C__________.____.E<___:______:_._____.______________

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nnmmnAJtm‘n. .

.00.Ïïu

OWHquñxNv

No..a

III

lll

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T.__"“——;_..’“‘_;::_1:::'::._‘—;.::;.._."'* .

memo

De forma tal que la lactona obtenida diferiria del producto deseado en

la configuración de C-ZO.Dicho átomo de carbono se encuentra ubicado en

posición alfa a un grupo carbo‘nilo. por lo que podria esperarse que

mediante un tratamiento alcalino ocurriría la epimerización de dicha

posición. De hecho. Hirshmann [71] realizó esta transformación por

tratamiento con metóxldo de sodio en metanol y posterior lacetilación.

demostrando asi que el epimero EOSes más estable que el 20R.

Por agitación de una solución bencénica de la supuesta lactona 75 y

alümina básica se obtuvo un producto diferente (77). cuyo espectro

RHN l-l-i se presenta en la figura ill. y que debiera corresponder al

producto final.

Dado que el acetato de tigogeninlactona puede ser obtenido por

degradación de ciertos esteroides de veintisiete átomos de carbono

(sapogeninas. alcaloides esteroidales). decidimos obtener una muestra por

dicho camino. para asi poder comparar sus propiedades espectroscópicas con

las del producto sintetizado en el presente trabajo. De esta forma.

tomatidina fue degradada al acetato de tigggeninlactona (38) utilizando

la secuencia de reacciones desarrollada por Sato [139].que se presenta

en el esquema a.

En la figura 15 se incluye el espectro de RMNH-i del producto 38.

obtenido por este procedimiento. Su comparación con los correspondientes a

las lactonas saturadas 75 y 77 permite ver diferencias significativas

en lo que hace al desplazamiento quimico del grupo metilo-18 y al 'patrón"

correspondiente al H-ió. y permite concluir que ninguno de los productos

obtenidos corresponde con el acetato de tigogeninlactona.

Ante estos resultados resolvimos reinvestigar las estructuras

asignadas a los productos de la reacción de deshidratación del éster 72.

-89­

Esqüema 8

iv, v

\‘ o

0

Ac ll

H

1. Ac20, ZnClz ii. HNOZ,AcOH iii. TsCl, Py iv. OH'

v. Ac20, Py

-90­

utilizando la técnica conocida como "efecto nuclear Overhauser diferencia"

(NOEdifference [130]).Los espectros obtenidos se presentan en las

figuras 16 Y 17.

En el caso de la iactona conJugada. por irradiación de la señal

correspondiente al H-ió se observa un incremento del 1,6! sobre la

intensidad del metilo-ia. Este efecto. si bien es pequeño, está indicando

que H-ió y el grupo metilo angular-18 se encuentran espacialmente

cercanos. y por lo tanto, durante la deshidratación del B-nidroxiéster na

ocurrido inversión de configuración sobre Ca-ió.y la estructura correcta

de ia iactona conjugada es 7a. De esta forma. su hidrogenación ocurriría

desde la cara beta esteroidai. produciendo la lactona saturada 7,5-'_

(figura 13). que se habria epimerizado a l77’(figura ill). más estable.

Para el caso del éster conJugado producido en la deshidratación. la

irradiación del grupo metoxiio no produjo cambio alguno en ei resto del

espectro. mientras que la irradiación del grupo metilo-ai incrementó la

intensidad de la señal del H-ió. de donde es posible determinar la

configuración del doble enlace Anuao como E._De la misma forma,

irradiación a la frecuencia de resonancia del H-ió produjo incremento en

la señal del grupo metilo-zi. El ancho de banda a media altura (mx

ca. 15 Hz.) indica que la configuración del grupo oxigenado en beta

(para un grupo orientado ióa- corresponde wx ca. io HL, p. eJ.

figura 13L

De tal forma. la reacción de deshidratación del éster 71 ocurrió

según:

-91­

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MeOOC

OAc "o

+ N

71 72 7811

“'Y°_,.o

AcO g 75'á

1. p-TSOH. PhHe. u. H2, 52 Pd/C iii. Al203. PhH.

Dados los resultados obtenidos. se consideró demostrado que la

secuencia sintética postulada para lograr la obtención del acetato de

tigogeninlactona a partir de 3B-hidroxi-androst-5-en—i7—onano constituye

un método apropiado, ya que, inesperadamente. condujo a un isómero del

compuesto deseado.

Pareciera ser que uno de los puntos críticos en tal sentido. hubiera

sido la elección de un 168-3cetoxi-i7-oxo-androstano como intermediario

sintético. La primera dificultad surgió en la reacción de Reformatsky.

donde se producen cuatro productos isómeros. por unión del reactivo

organometá‘lico sobre C-ió o C-i'ï.

Es interesante citar aqui el trabajo de Freeman y Robarge [13”.

quienes ensayaron la reacción de Vittig entre 2,3.5-tri-0—bencil-D—ribosa

(79) y metilidéntrifenilfosforano. encontrando que ocurre con bajo

-91}­

rendimiento Y produciendo una mezcla de epimero en C-2:

2,3.5-tr1-0—benc1l—1.2—d1desox1-D-arablno-hex-I-enltol .(80) Y

2.3.5-tr1—0-benc11-1.2—d1desoxl-D—r1bo—hex-1-en1tol (81):

OBn OBn OBn

o-­:1: o--­ uu :1o--­ :I: OBn

BnO OBn

79 80 81

1. Pn3P=CH¿. THF. 4 hs. reflujo

A fines comparativos. 2,3.5-tr1-0-bencll-D—arab1nosa (82). tratada

en ldéntlcas condiciones. PPOGUJOCl compuesto 81 con 901 de

rendimiento:

OBn OBn0

Bn OH BnO GHZ

OH OBn

OBn

8 2 8 7

1. Ph3P:CHa, THF. 3 hs. PCÍIUJO

LOSautores postularon que la racemlzaclón en C-Z ocurriría POPpasaje

a través del enolato del aldehidp proveniente de 79, Y no explicaron la

diferencia entre Cl comportamiento de IOScompuestos epimeros.

-95­

En nuestro caso. el curso de la reacción podria Justificarse si se

supone que ocurre inicialmente la saponificación del-grupo ióB-acetoxilo

(suposición que en los estudios siguientes será ampliamente Justificada),

y el ióB-hidroxi-i'I-oxo-androstano correspondiente se isomeriza al

derivado i76-hidroxi-ió-oxo; este último reaccionaria luego con el

reactivo de Reformatsky. conduciendo a los B-nidroxiésteres 61 y 63.

Si la adición del fragmento organometálico ocurre previa a la saponifica­

ción se une SODPOC-I'Ï. formando los PPOdUCtOS 62 Y 64:

M+ - +o ° o M

o'M+

OAC o ss c002:Ñ ——D- Si ——b- 't r

a» i un 11 “y

1 l

0M K OACk OAc" COOEt " COOEt o“

OAc OAc ‘ coosc

s, ______, M x 5/,11 “y “y

62,64 61,63

1. E-bromopropionato de etilo. Zn PhH. Etao 11. A620, Py.

La duplicidad de productos en la reacción con el epimero ióB-acetoxi

se pudo superar desarrollando un método que permite' la introducción

regioespeciflca y con alta estereoselectividad del fragmento de tres

carbonos sobre ióB-acetoxi-i'ï—oxo-androstanos variadamente sustituidos. El

uso de enolatos de litio mostró ser superior al método de Oka (reacción de

Reformatsky). tanto en el sentido de un mayor rendimiento como en la

obtención de un único producto de reacción. sin observarse productos

-96­

derivados de la isomerización. Si bien el grupo ter-butilo resulta algo

molesto para ulteriores transformaciones. es posible transformarlo

fácilmente en el éster metílico..evitando así inconvenientes.

Resultó llamativo. entonces. que el epimero iba-acetoxilado

reaccionara en idénticas condiciones de forma estereo y regioespecifica;

esta diferencia motivó un estudio sobre las caracteristicas mecanisticas

de la interconversión entre 16.17-cetolesesteroidales y de los factores

que intervienen en la determinación de un orden de estabilidades relativas

entre estos compuestos.

Sin embargo. la inversión de la configuración sobre C-ió producida

durante la deshidratación resultó tan insalvable comoimpredecible en base

a los antecedentes existentes y ya comentados. Resultados similares fueron

obtenidos por Sondhelmer en sus estudios sobre síntesis de sapogeninas

esteroidales. pero observándose la inversión de configuración de 16d- a

168-. El mecanismo postulado es similar a aquel que transforma

ácido-(trans-2-hidroxi-ciclopentil)—acético en la correspondiente

lactona [7°] :

Si bien seria posible intentar su epimerización a través del pasaje

por un ió-oxo y posterior reducción a ióB-hidroxi, los resultados

preliminares obtenidos en tal sentido fueron desalentadores. y además. la

preparación abarcaria un exagerado número de etapas comopara ser apta

para su utilización con compuestos radiactivos.

-97­

Otro antecedente relacionado con este t1po de Inversión de

configuración es 1nformado en el trabajo de Grleco [1331,por acción de

H,H-dlmetllformamlda sobre El compuesto 83.

0 oo

con: ’ o...1-——>

OMe

831. DHF. 140'C

(¡uedará la duda respecto si Sondhelmer y colaboradores Investigaron la

reacción de Reformatsky sobre 169-acetox1-17-oxo-androstanos y, ante los

resultados desalentadores. optaron por utilizar el epimero loa-acetoxuado

como Intermedlarlo sintético. o cuál habrá sido el motlvo de la

utilización de dicho compuesto.

CAPITULO III

A raiz del diferente comportamiento de los epimeros ió-hidroxi-i'ï-ceto

frente a la reacción de Reformatsky estudiada, surgió el interrogante

respecto del motivo por el cuál uno de ellos produce una reacción estereo

y regioespecifica (epimero 16a), mientras que el otro conduce a una mezcla

compleja de productos, donde el fragmento de tres carbonos introducido se

halla unido a C-17 ó a C-16 (epimero 169).

Una vez elucidada la estructura de estos últimos productos, y teniendo

en cuenta que bajo las condiciones de la reacción de Reformatsky suele

producirse la saponificación de grupos acetato. se postuló que los

productos 'anómalos" se originarian a través de la secuencia

saponificación - isomerización - reacción de Reformatsky:

o

— +

OAc l o M

ouCOOEt °

Apoyaría esta hipótesis la obtención, en algunos casos. de

36.17B-diacetoxi-Sa-androstan-ió-ona como producto secundario de reacción.

En un caso. incluso. fue el único producto de reacción (utilizando hexano

como solvente).

Por todo ello, resolvimos investigar la estabilidad de los sistemas

IÓB-aCCtOKI-l'Ï-OXOY iba-acetoxi-i'ï-oxo frente a condiciones ácidas 0

-99­

alcalinas. La Resonancia Magnética Nuclear se presentó como una

herramienta potencialmente poderosa para tales fines.

Los estudios preliminares se realizaron por RM}!1H. Una muestra de

3B.ióB-diacetoxi-androst-S-en-i7—ona (51) fue disuelta en piridina

deuterada. que podria hacer las veces de solvente y base a la vez. Los

espectros registrados a diversos tiempos mostraron una estabilidad

absoluta tras 15 dias a temperatura ambiente. Tampocose registró cambio

alguno por agregado de bases más fuertes, HEt3 o ter-BuHHa. Por otro

lado. el agregado de una minima cantidad de solución de KODen D20

produjo la transformación instantánea al sistema i79-hidroxi-ió-oxo (la

obtención de un espectro RMN H-i demandaba unos 15 seg). En estos

espectros no se observaba la señal del H-i'la debido a la incorporación de

deuterio proveniente en principio del solvente de reacción a través de

un proceso de enolización.

Estas experiencias previas sugirieron que el paso de saponificación (o

hidrólisis) del grupo éster de C-ió fuese un requisito indispensable para

que el reordenamiento tenga lugar. y trasladaron el problema a ¡un estudio

de la estabilidad relativa Y forma de interconversión de ió.i7—cetoles

esteroidales.

Para investigar estos procesos se realizaron una serie de experiencias

de RHN C-i3 diseñadas teniendo en cuenta las siguientes hipótesis de

trabajo:

i. deberia producirse la hidrólisis de los grupos acetato.

e. adecuada solubilidad de los compuestos estudiados en los solventes

deuterados utilizados,

3. posibilidad de discernir entre diversos mecanismos probables para .los

PPOCCSOSde isomerización. Y

-100­

4. disponibilidad de los catalizadores en forma deuterada.

En suma. la propuesta consistió en disolver el compuesto en estudio en

una mezcla de metanol-d4—benceno-d6 (izi) conteniendo ca. il -de

tetrametilsilano (referencia interna) y registrar espectros a tiempos

crecientes tras el agregado de mínimas cantidades de 02804 o KOD(40!

en D30).El metanol deuterado (en presencia del catalizador) posibilita­

ria el paso de liberación de los grupos acetato y la introducción de

átomos de deuterio en posiciones alfa a carbonos carbonilicos enolizables.

El benceno deuterado se agregó para aumentar la solubilidad de los

derivados esteroidales. que en metanol puro no resultó lo suficientemente

elevada comopara registrar los espectros con una relación señal-ruido

aceptable. Ambos solventes presentan señales en zonas del espectro que no

interfieren mayormente con aquellas en donde se esperaría obtener

información (C6D5 produce un triplete a ca. 127. 128 y 129 ppm de

relación de intensidad 1:1:1;CD30Dproduce un septeto centrado a ca.

49.0 ppm con relación de intensidades i:3:6:7:6:3:i).

El ácido o la base deben encontrarse en cantidades tales que

posibiliten la metanólisis o saponificación de los grupos acetato y el

posterior reordenamiento. Desde este punto de vista sólo Dzso4 seria

un verdadero catalizador. ya que no se consume a lo largo de toda la

experiencia. El KODproduce AcOKal saponificar los grupos acetato y es

consumido. Sin embargo. una vez generado In sltu el a-cetol. tanto KOD

como Dasoq son catalizadores del proceso de reordenamiento.

En estas experiencias es necesario tener en cuenta el siguiente hecho.

Si un grupo CHZ en una molécula es convertido en CD2 y se registra su

espectro de RHN 13C-l1H].la señal correspondiente al carbono

deuterado será considerablemente diferente a la de la especie protonada.

-101­

Por un lado, habrá una disminución en el efecto nuclear Overnauser de

dicho carbono. que ya no se encuentra unido directamente a átomos de

hidrógeno. Este sólo efecto hace que. en el caso limite. la Intensidad del

pico se reduzca en un factor cercano a 3. Por otra parte. el tiempo de

relajación de dicho carbono habrá aumentado como consecuencia de que que:

la contribución del mecanismo dipolo-dipolo de relajación debido a los

protones directamente unidos a él se habrá reducido en un factor

[yD/yHJZ, aproximadamente [(5.5]a: 42. Esto producirá

también una disminución considerable en la intensidad de la señal baJo las

condiciones estandard de RHN-FT,con tiempos relativamente cortos entre

pulsos. Además. dado que sólo los protones y no los átomos de deuterio son

desacoplados durante la experiencia. la resonancia de dicho átomo de

carbono se partirá por el acoplamiento 13C-2H.cuya constante de

acoplamiento es yD/yH veces la del acoplamiento 13C-1H

correspondiente. Este hecho producirá para un grupo CD2.por ejemplo.

una señal de 13€ consistente en un quinteto de intensidad i:2:3:2:i

debido al spin i del 'nücleo de 3K. con una constante de acoplamiento de

ca. 20 Hz. Esto acarreará una disminución adicional de la intensidad del

pico. ya que ella se dividirá entre cinco componentes.

La consecuencia de estos tres efectos es que la resonancia de 13€

del carbono CDZno es generalmente detectable, mientras que las de los

restantes carbonos permanecen prácticamente inalteradas. Asi. la señal

desaparecida puede asignarse al carbono que ha sido deuterado.

Además de estos efectos "primarios". la deuteración afecta a las

señales de los átomos de carbono distantes a dos y tres enlaces. Estos

átomos pueden mostrar efectos de ensanchamiento de linea y/o acoplamiento

adicional. ya que las constantes de acoplamiento aJ(ÏI3C—¡-’l-l)y

-102­

3J(13C-2H) son de ca. 1-2 Hz. La deuteración produce también

pequeños desplazamientos isotópicos de ca. 0,25 ppm por átomo de

-deuterio para carbonos directamente unidos. y 0,1 ppm para carbonos

geminales. ambos efectos hacia campos altos. Estos efectos se pueden

utilizar también para la asignación de carbonos a dos y tres enlaces del

sitio de la deuteración.

RESULTADOS.

i. 3B.168—dlacetoxi-androst-5-en—1'7-ona (51) y catálisis básica.

En la figura 18 se presentan los espectros del producto de partida en

solución de C6D6-CD30D(espectro A) y los obtenidos a intervalos

crecientes de tiempo tras el agregado del catalizador KOD:espectro B, 50

min y espectro C, 200 min. Se presentan además los espectros de

3B.iófl—dinidroxi—androst-5—en-i7—ona(83. espectro D) y 39.178-dihidroxi­

androst-5-en-16-ona (84. espectro E). sin catalizador. En la tabla ll se

reúnen los valores de desplazamiento químico correspondientes a los

compuestos 51. 83 y 84.

Analizando los espectros de la figura 18 surgen las siguientes

observaciones:

1. La saponificación del grupo acetoxllo de C-16 ocurre más velozmente

que la del de C-3. Esto se puede deducir del hecho de observar en el

espectro B las señales correspondientes a C-5 y C-6 de las formas

BB-hidroxl y 3B-acetoxi (141.8; 121,2; 140.4 y 122,3 ppm. respectivamen­

te); mientras tanto. el C-lb ya se ha convertido completamente a la

forma 16-ceto. como lo indica la ausencia de la señal de los C-ia de

168-acetoxi-l7-oxo y ióB-hidroxi-i'ï-oxo (14.4 ppm para ambos) y la presen­

ci-a de la señal proveniente de c-1a para la forma isomerizada (11.7 ppm).

-103­

Figura18

122,3

140,4

*L_L-L.111;

121,2

141,7121,275.271,7

121,186,6

141,8

L_L

Tabla 4

0

OAC OH

Aco 51 H0 83 H0

Compuesto 51 63 64Carbono

1 37.4 37,8 37,72 26.3 31.8 31.83 74.6 71,7 71.74 38,7 42.6 42.65 140.4 141.7 141.86 122,3 121.2 121.17 32,1 32,4 32.18 31.1 31,2 31.69 50.8 51.1 50.9

10 37.4 37.3 37.3ii 20.6 20.7 21,012 31.3 31.5 36.613 47.3 47.2 42.614 46. 3 46, 3 45, 6

15 29.5 31.7 36.316 75.2 75,2 217.617 215.4 220.8 86.618 14.4 14.# 11,719 19.5 19.6 19.7

CH3COOR 171,4170.8

CH3COOR 20,421.1

-105­

La no observación del C-i'ï de la íorma iTB-hidroxi-io-oxo (66.6 ppm en

el espectro E) es debido a su deuteración y. según lo explicado

anteriormente. tampoco es observado el carbono carboniiico vecino. C-io

(217,6 ppm en el espectro E).

e. Tras 200 min el espectro registrado es virtualmente idéntico al E.

indicando la conversión total a 38.17B-dihidroxi-androst-5-en-16-ona. Las

señales a 217,6. 86,6 y 36,3 ppm no son observadas debido a la deuteración

ocurrida. y pueden ser respectivamente asignadas en el espectro E a C-io.

C-I" Y C-15 del compuesto reordenado.

2. 3BJ69-diacetoxi-androst-5-en-i7—ona (51) Y catálisis ácida.

En la figura 19 se presentan los espectros obtenidos a intervalos

crecientes de tiempo tras el agregado del catalizador 92504 sobre una

solución del compuesto 51 en C6D6-CD3OD(espectro B. 3 ns;

espectro C. 9 hs; espectro D. 45 hs y espectro E. 278 ns) Junto con los

correspondientes al compuesto de partida (espectro A). 38.166-dihidroxi­

androst-S-en-i'ï-ona (83. espectro F) y 38.176-dihidroxi-androst-S-en­

ió-ona (84, espectro G) sin catalizador. El análisis de los espectros

obtenidos permite concluir lo siguiente:

1. El proceso de metanólisis de los grupos acetato sobre C-3 y C-ió

ocurre a velocidades comparables. como lo indican las señales de C-5 y,

especialmente. c-o. Este último carbono muestra señales resueltas según

C-ib se encuentre acetilado (122,30 Y 122.34 ppm) 0 libre (121,20 Y 121,24

ppm. respectivamente) (espectro B). Todavía no ha ocurrido el

reordenamiento en magnitud apreciable. como lo indica la ausencia de la

señal del C-iB de la forma isomerizada (11,7 ppm).

2. Tras 9 hs de reacción la metanólisis en C-3 ha SldO total. COIIIOlO

406­

140.4

W Q

200

44.;

150

Figura19

122,3

100

50

150

Figura19(continuación)

100500ppm

prueba la desaparición completa de las señales de C-5 y C-ó de la forma

3-acetoxllada (140.4 y 122,3 ppm. respectivamente) y la aparición en el

espectro C de las señales correspondientes a la forma 3B-hidroxl (141.6y

121.2ppm. respectivamente). El grupo 39-acetoxllo se metanoliza algo más

velozmente que el ióB-acetoxilo

3. En el mismo espectro C se observan las señales correspondientes a

C-ia del compuesto isomerizado (11.7 ppm). Más aún, la aparición de la

señal de su C-i'f (86.6 ppm) demuestra que hay hidrógeno y no deuterio

unido a él. Dado que el hidrógeno del medio de reacción ha sido reemplaza­

do por deuterio. la ünica fuente de hidrógeno existente es el mismo

esteroide. En particular, el unido al C-ló de la forma ióB-hidroxi-i'I-oxo.

Esto revela la existencia de una migración intramolecular (desplazamiento

1-2) en la transformación entre estos dos cetoles.

4. Con el tiempo (espectros D y E) se produce la transformación total al

isómero lTB-hidroxi-ló-oxo. pero la señal de su C-i'ï (66.6 ppm) disminuye

en intensidad debido a la introducción de deuterio en dicho carbono

proveniente del medio de reacción.

3. 38.16u-diacetoxi-Sa-androstan-i7-ona (52) y catalizador básico.

En la figura 20 se presentan los espectros de la 38.16d-diacetoxi­

5a-androstan-i'ï-ona en C6D6—CD30D(espectro A) y aquellos obtenidos

a intervalos crecientes de tiempo tras agregar KODen cantidades

cataliticas (espectro B. 1.5 hs y espectro C, 12 hs). además de los

correspondientes a 36,16a-dinidroxi-Sa-androstan-lT-ona (85) y a

39.17B-dihidroxiSa-androstan-ió-ona (86) sin catalizador (espectros D y

E, respectivamente). En la figura 21 se presentan. los fragmentos de los

espectros anteriores entre 0 y 16 ppm y entre 70 y 112 ppm. ampliados

-108­

Figura20

lLJ.u.Lu....1“...-|-.IL w¡"Trv''r'rv¡II'I''Ir'll""‘ll"'"

cwwwudm‘L AL A“¡-ALJAm).L“.¿AnnA¿lu-;J..1“ 1.44“LA;ALnllun;.l¡.“__.I-.AAln|Jnh

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o.oN.NfiN.«Ho.mh

unausmam

3/O.7 veces respecto de la figura 20. En la tabla 5 se reúnen los valores

de desplazamiento quimico de los compuestos 52. 85. 86 y 87.

De la serie de espectros obtenida surgen los siguientes hechos:

1. Ya en el espectro B se observa que el grupo iba-acetoxilo se ha

saponificado por completo (desaparición total de C-ifi y C-iB a 73.0 y “.2

ppm. respectivamente) mientras que el acetato sobre C-3 sólo se saponificó

parcialmente (señales a 74.1 y 71.1 correspondientes a C-3 acetilado y

libre y a i2.ll y 12.2. correspondientes a los respectivos C-i9). En este

punto es importante notar la diferencia significativa de comportamiento

entre los acetatos epimeros. El epimero iba-acetoxi se ha convertido el el

isómero ióa-hidroxi-i'l-ceto. observándose las señales del C-16 (71.3 ppm)

y C-ia (12.4 ppm). Es muy importante resaltar que en el caso del compuesto

ióa-acetoxi se observa la seña! de C-16 de la forma saponiflcada; con el

epímero iófl-acetoxi dicha señal no fue observada debido a su menor

estabilidad en idénticas condiciones. y su reordenamiento muy veloz.

En el mismo espectro aparecen las señales correspondientes al cetol

isomerizado. en particular su c-1a (11.8ppm). y no aparece el pico de

C-i7 (86.6 ppm). Su deuteración ha sido demasiado veloz para la escala de

tiempo de la RMN C-13.

2. A las 12 hs de reacción (C) el espectro registrado es prácticamente

igual al correspondiente al cetol isomerizado puro (E). quedando aün una

pequeña cantidad de ióa-hidroxi-i'ï-oxo derivado sin isomerizar.

ll. 36,16a-diacetoxi-Su-androstan—i7—ona (52) y catalizador ácido.

En la figura 22 se presentan los espectros de la 38.16a-diacetoxi­

Sa-androstan-i'ï-ona (espectro A) en C6D6—CD30D(1:1) y los obtenidos

a intervalos crecientes de tiempo tras el agregado de D250“ en

-111­

AcO '

Carbono

OÑOU'IFWN"

0

10

11

12

13

14

15

16

17

1a

19

cu3coon

cn3coon

cn3on

52

Compuesto 52

37,027.974.134.444.926.631,935.254,435.920,530.848.749.029.673,0

214,414,212,220,521.1

171,2170.7

:2--­

86

B5

37.431.670.738.445.228.932,2

36.

(31.V

OH

86

37.

31,

71,38.

(45,2)29.32,

34,

54,36.

21,36,42.

(45.3)36,

86,11.

12.

0

2

6

0

9

9

2

217,86

5

',0Me

67

37.31,71.38.

45.29.32.

35.54.36,

21.33.49.48,36,75,

109.15.

12,

51,52.

,ou

UUM#NG“U”HOWHUM#NÑO

Q

cantidades cataliticas (B. 1.5 hs. C. iO ns. D. al} hs y E. 200 ns). Junto

con los correspondientes a la 39,16d-dihidroxi-Sd-androstan-i'I-ona (85)

y 17,17-dimetoxi—39.16d-dinidroxi-Sa-androstano (67) (espectros F y G.

respectivamente). En la figura 23 se presentan las regiones de dichos

espectros correspondientes a las zonas 0-16 ppm y 70-112 ppm ampliadas

3/0,7 veces.

De dicha serie de espectros sobresalen los siguientes aspectos:

1. Inicialmente. se produce la metanólisis de los dos grupos acetato

(sobre C-3 y C-io) a una velocidad comparable (espectro B). Esto surge de

la comparación de las señales de dichos átomos de carbono de la forma

acetilada y libre (74.1; 73.0; 70,7 y 71.3 ppm. respectivamente) y de los

C-ia y C-i9 (14,2; 12.2: 14.4 y 12.4 ppm. respectivamente).

e. Luego comienza a aumentar la intensidad de una serie de señales que

no corresponden a ninguna resonancia de los compuestos anteriores. En

particular. aquellas a 105.6 Y 74,9 ppm. La señal debida al C-3B-hidroxi

(70.1 ppm) aumenta constantemente en intensidad. mientras que la debida al

C-iód-hidroxi (71,3 ppm) aumenta inicialmente (espectros B-C) y luego

decae (espectros D-E). hasta llegar a un valor constante. Estos resultados

indican la transformación del cetol iód-hidrofl-i'ï-oxo. producido

inicialmente por metanólisis del dlacetato. en otro compuesto de

estructura desconocida.

Teniendo en cuenta el valor de desplazamiento quimico de la nueva

señal aparecida (105,6 ppm). su multiplicidad en un espectro SFORD

(singulete. carbono cuaternario) y el medio de reacción (catálisis ácida.

CD3OD,C6D6)se postuló que su estructura correspondería al

dimetilcetal 87-d3 (pag. 116).

En este momento. el espectro RMNH-i de la mezcla de reacción presentó

dos singuletes a 0.801 y 0.846 ppm atribuibles a grupos metilo angulares.

-ii3­

Eau

tir

.444

.LF

PL!

on

ood

NN

musmam

ona

ooN

Figura22(continuación)

“¿AJJLHAI.u.ML.La;

_#L

llllp1rquI"'rwwrvwv1""7V"wap-vt

.nhn..¿;L.n.L.ALIA..Lulhd¡..__-._l|.

"Mlïrv‘r¡wrr1'u¡lAr'vwvw!" 'rAJ'MuJl .nAL..J_|¡.J-...vJLJ. _A.

wrlyITV'ÍYï-lz""levnv'y¡www-1

l

20015010050

Figura23

74,173,0

14,2 0,0

105.6

l05,6

Figura23(continuación)

14,4

12,4

un doble doblete (11.29 ppm. J:2 Y 6.9 Hz) debido al 11-168 de la fracción

de ióa-hidroxi-i7-oxo esterolde presente en el equilibrio. una señal ancha

a ca. 3,60 ppm originada en el H-3a y otra señal, también ancha y no

resuelta, a 3,70 ppm. También se observó un singulete a 1.95 ppm.

atribuible al CH3COOCD3formado en la metanólisis.

En este punto decidimos aplicar la siguiente estrategia. Por un lado.

realizar una experiencia similar pero sin utilizar fuente alguna de

deuterio. Esto es. disolver 38.160-diacetoxi-Sa-androstan-i'I-ona (52) en

una mezcla 1:1 de C6H6—CH3OHy, tras el agregado de ¡12504. deJar

llegar el sistema al equilibrio. Luego. intentar una separación de la

mezcla formada por el cetol loa-hidroxi—i'ï-oxo y el compuesto de

estructura desconocida. De esta forma. a través de un análisis individual

y comparativo de los espectros de masa y de RMNH-i y C-i3. para el

intermediario obtenido con y sin el uso de compuestos deuterados, seria

factible obtener información que facilite la elucidación estructural.

Por otra parte. resolvimos preparar una muestra del dimetilcetal B7,

dado que los valores de desplazamiento quimico en RMNC-i3 no eran

conocidos. De esta forma. se podria confirmar o descartar su participación

en el proceso estudiado.

El compuesto 87 fue preparado a partir de 38-hidroxi-androst-5—en—

i'ï-ona (53) mediante la secuencia de reacciones. desarrollada por

Hassner [133]. Los valores de desplazamiento quimico del espectro RMN

C-i3 del dimetilcetal se encuentran asignados en la tabla S; la gráfica

correspondiente se incluye en las figuras 22 Y 23 (espectro G).

-115­

i-—>“o 53 H0 =

H

111 0

"-Br

H iH

1. H2. Pd/C ll. CuBl‘a. MeOH 111. HeOHa, MeOH.

El valor de 6 asignado al C-i7 (109,5 ppm) dlfir‘ió notablemente

del obtenido en los estudios cinéticos (105,6 ppm). Las 3,9 ppm de

diferencia no pueden adJudicarse a un efecto isotópico de deuterio.

Tampoco nubo concordancia para la resonancia del C-ió (75.4 vs. 74.9 ppm).

De esta forma, si bien en el resto del espectro hay una coincidencia

apreciable de los valores de desplazamiento quimico, el compuesto

desconocido no correspondía con el dimetilcetal.

Respecto de la experiencia similar. utilizando un medio de reacción

carente de deuterio. la mezcla cruda de reacción se estudio por RHN H-i.

RMN C-13 y EH. El espectro de RHN H-i (en ClOPOfOPlIIO-di)presentó

cuatro señales atribuibles a grupos metilo angulares a 0.802; 0.824: 0.865

y 0.936 ppm. Las señales segunda y cuarta corresponden a los metilos 19 y

16 del ióa-hidroxi-i'ï-oxo esteroide. Además se observó el doble doblete de

-116­

su H-ióB y la señal del H-3d (común a ambos compuestos). La principal

diferencia entre este espectro y el registrado en laexperiencia con un

medio deuterado consistió en la aparición de un singulete a 3,258 ppm.

atribuible a un grupo metoxilo. Esta señal no seria apreciable en el

segundo caso debido a que la reacción se llevó a cabo en un medio

conteniendo metanol-d4. y el grupo metoxilo se encontraría deuterado.

El valor de su integración indicó una relación izi con cada uno de los

metilos angulares a 0.802 ó 0,865 ppm (probablemente 18 y 19 del compuesto

incógnita. respectivamente).

El espectro RMNC-13 de la mezcla sin deuterar, realizado en

CÓD6—CD30Dresultó idéntico al de los estudios cinéticos salvo por

la aparición de una señal a 50.9 ppm. que correspondería a dicho grupo

metoxilo. que en el caso de estar deuterado no resulta observable en RHN

C-i3.

Antes de encarar la separación de la mezcla sin deuterar se efectuó.

adicionalmente. un espectro RHNH-i en piridina-d5. En este solvente

los grupos metilo angulares resuenan a 0,602; 0.824; 0,688 y 0.974 ppm y

el metoxilo a 3.351 ppm. Por comparación con el espectro de iba-hidroxi­

i'I-oxo-derivado en el mismo solvente se determinó que las señales a 0,802

y 0,868 ppm corresponden a sus grupos metilo 19 y 18. respectivamente. De

alli. el pico a 0,824 se podria asignar al metilo-19 del compuesto

incógnita. y el de 0.974 a su metilo-ia.

Los datos de los espectros protónicos se reúnen en la tabla 6.

El efecto del cambio de solvente de cloroformo-d1 a

piridina-d5 en los valores de desplazamiento quimico en RHN H-i

(conocido como desplazamiento inducido por piridina) ya fue comentado en

el capítulo Il. Teniendo en cuenta estos hechos. el grupo metilo-16. con

Tabla6

CDC]

PY-dA

CDC]

CDC!

PY-d

CDC]

CH-16

3CH-19

3CH-19

3CH-18

3CHO­

3

0.946 0.828

0,886-0,060 0.797—0,031

0.939 0.826 0,861 0.805

0.936 0.824 0,865 0.802 3.258

0,888 0.802 0,824 0,974 3.351

-0.0l}8 -0.082 -0.041

0.172 0.093

0,872 0,610 3,265

3BJÓa-d1h1drox1-5a-androstan-17-ona

Mezcladereacciónenunmediodeuterado Mezcladereacciónenunmediosindeuterlo Compuestoincógnitaaisladodeunmediosindeuterlo

un desplazamiento de 0.172 ppm. se encontraría ubicado syn respecto del

un grupo hidroxilo.

La separación de los componentes de la mezcla se llevó a cabo en

condiciones suaves. utilizando columnas de fase reversa en CLAR.Se logró

entonces confirmar definitivamente la presencia de 3B.ióa—dihidroxi­

5a-androstan-i'ï-ona. Por su parte. el compuesto incógnita puro fue

analizado por RMNH-i. La muestra fue preparada para su análisis

disolviendola en cloroformo-di. en un tubo de RHN de 5 mm perfectamente

limpio y cuidadosamente cerrado. Su espectro de RMNH-i mostró señales a

igual frecuencia de resonancia que en el caso de la mezcla previa a la

separación (ver tabla 6). Dicha muestra fue guardada en el tubo de RMN

sin eliminar el solvente. en congeladora (-150C),por ll hs. Tras ese

lapso de tiempo y utilizando la misma solución y en el mismo tubo. se

comenzóuna acumulación nocturna de pulsos correspondiente a su espectro

de RHN C-13 totalmente desacoplado. El mismo. sorpresivamente. resultó

idéntico al del ióa-hidroxi-l'I-oxo esteroide anterior. Esto se confirmó

realizando a continuación el espectro APT y. seis días más’tarde. el

espectro RHN H-i. Este mostró un espectro idéntico al de este cetol, con

el agregado de un singulete a 3,485 ppm. Este valor corresponde a la

resonancia del grupo metilo del metano]. De esta forma. el compuesto

incógnita se transformó (posiblemente merced a trazas de ácido presentes

en el cloroformo-dii en una mezcla del ióa-hidroxi-cetol y metanol.

Los espectros de masa registrados por CGL-EMsobre cada una de las

muestras (provenientes de la experiencia con o sin deuterio) resultaron en

todos los casos idéntico al del cetol. no pudiendo ser obserVada señal

alguna a relacionesm/z mayores que la correspondiente a su ión molecular.

De tOdO lO antedicho. SC Puede concluir que el compuesto formado

-119­

mediante catálisis ácida a partir de' 38,160-diacetoxi-Sa-androstan-i'ï—ona

es el hemicetai 88:

En la figuras 24 y 25 se presenta la conformación de mínima energía

correspondiente a este hemicetal y una vista ampliada de su anillo D.

respectivamente. obtenida por cálculos de mecánica molecular mediante el

programa PCMODEL.Dichos cálculos predicen la formación de un enlace por

puente de hidrógeno entre el átomo de oxigeno del metoxilo y el hidrógeno

dei grupo hldPOKllO ubicado en POSICIÓD166.

WLas a-hidroxicetonas se reordenan bajo condiciones ácidas o básicas

produciendo hidroxicetonas isómeras [133].El reordenamiento de

esteroides con funciones ióa-hidroxi-i'I-oxo y ióB-hidroxi-i'ï-oxo al

isómero 17B-hidroxi-16-oxo pertenece a este tipo de reacciones.

Desde un punto de vista general. este proceso podria ocurrir a través

de uno (o más) de los siguientes mecanismos:

1. migración 1.2 intramoiecular.

2. tautomeria ceto-enóiica, o

3. adición-eliminación.

-120­

Figura 2‘}

-121­

Flgura 25

.11”.I

«122­

1. Migración 1.2-intramolecular.

Una migración intramolecular puede generallzarse. en un sentido

formal, POP la ecuación:

Salvo algunas excepciones. A es un átomo de carbono Y B puede SCP un

átomo de carbono. oxígeno o nitrógeno. Z suele denominarse grupo

migrante. A es el origen de la migraclón Y B es el destino

migratorio. En nuestro caso, Z es hidrógeno. A y B son átomos de carbono.

El más común de ellos es El reordenamiento nucleofilico. en el que Z

actüa como nucleófilo y la reacción es iniciada por la transformación de B

en un grupo deficiente de electrones. Otra posibilidad es el

reordenamiento electrofllico. en el que z actúa comoelectrófllo y la

reacción ocurre porque B se vuelve rico en electrones. El menos común de

ellos es el reordenamiento homolitico. en el que la reacción se inicia por

la conversión de B en un radical. y continúa por la formación de un enlace

con Z por donación de un electrón al enlace covalente incipiente.

Aplicado a nuestro caso y considerando cetoles no esterificados. para

el caso de un medio básico. el mecanismo seria:

0 +- +\ + B. | i BH

g H í. ‘H

OH o­

+

o 0 +B: <— o o +BHH, S.

M M

mientras que en medio ácido, ocurriría según:

O

OH+HA'\

\ H

OH

0+HAS

h M

Si bien un carbono carbonilico es deficiente en electrones debido a la

capacidad atractora de electrones del oxigeno. este tipo de migraciones

hacia él no ocurren en compuestos que se encuentren en su estado

fundamental sin carga eléctrica neta. Sin embargo. tales migraciones

pueden ocurrir si el compuesto carbonílico es convertido a su ácido

conJugado. de forma tal que adquiere una carga positiva completa o el

origen migratorio es vuelto especialmente rico en electrones, aumentando

la tendencia de un grupo a migrar con su par electrónico “3‘”.

Cierta analogía con reacciones de sustitución nucleofilica

intramolecular sugieren la distinción entre dos situaciones posibles. La

primera. cuando un átomo de carbono o hidrógeno migra dentro de una

estructura deficiente en electrones sólo una vez que el centro catiónico

ha sido completamente formado en un paso previo. La segunda, si la

migración tiene lugar simultáneamente con la partida del grupo saliente.

dando lugar a la “participación de grupos vecinos". Tal participación

puede concebirse aún cuando el carbono y el hidrógeno no tienen pares de

electrones no enlazados. El par de electrones que el grupo migrante lleva

CONSIGOdel carbono B al G podria SCI"parcialmente disponible para el

-124­

carbono a en el estado de transición de la migración. En la figura 26 se

ilustran la estructura y el diagrama orbital correspondientes a un estado

de transición de este tipo (bridging), en el- cual el grupo vecino Z (H-io

en nuestro caso) participa en la eliminación del grupo saliente X (0:C). y

en el que z se sitúa entre IOS carbonos G Y B

OZ

6

\ / \ .ZÏ 1.- °. /

C,—ca 59*;03

1) a­x

o figura 26

La ocurrencia de este tipo de migraciones tiene. además. consecuencias

de tipo estereoquimico. La figura 26. mostrando la participación de los

orbitales involucrados. predice que el átomo de H-ió deberia migrar hacia

la misma cara del esteroide en que está situado originalmente. El grupo

migratorio utiliza un mismo lóbulo del mismo orbital para unirse al origen

y al destino de la migración.

En los casos que nos ocupan. en la experiencia catalizada por base

para el compuesto ióB-acetoxi-i'I-oxo. el proceso saponlficaclón ­

reordenamiento - Incorporación de deuterio en 6-17 ocurre a una velocidad

demasiado elevada. y no es posible detectar la presencia del compuesto

saponificado ni dEl reordenado sin deuterar. Este hecho es significativo

-125—

al ser tomado en conjunto con el mecanismo aceptado para las reacciones de

saponificación [135]. por un lado. y la gran velocidad con que estos

reordenamientos tienen lugar cuando el extremo migratorio aumenta su

densidad electrónica. El PPOCCSOpodría OCUPPIPde la siguiente forma:

o 'on C‘ _ 0D

ext; 05%\ KHo) —_. 'H \H o­

0D 0

-2°— o + cu3coo'4— o o + CH3C00DCD3OD ‘x ¡H

De esta forma. el compuesto ióB-hidroxi-fl-oxo no seria un

intermediario 'real" de esta transformación.

Por otra parte. y también en la experiencia catalizada por base,la

observación de la señal de C-ib correspondiente a la forma iba-hidroxi­

i'ï-oxo indicaria que el caso del iód-hidroxi-i'ï-oxo-androstano no operaria

un mecanismo concertado de reordenamiento intramolecular pasando

previamente por el compuesto saponlficado. que posteriormente reordena al

cetol isómero.

Utilizando catalizador ácido. de la experiencia realizada sobre

el epimero ióB-acetoxi se puede concluir que el átomo de hidrógeno 170 del

producto isomerizado proviene Inicialmente de posición 16d. a través .de

un PPOCCSOde migración intramolecular 1,2; la migración OCUPPCde forma

-126­

suprafaclal. Posteriormente, el compuesto i78-hidroxi-16-oxo reordenado

incorpora deuterio en posición 17 y 15. probablemente a través de una

tautomerización ceto-enólica.

La ocurrencia de este mecanismo fue propuesta por Numazawa [135]. en

base a experiencias realizadas sobre el sustrato ióB-acetoxi marcado con

deuterio en C-16 y posterior análisis por EH del porcentaje de deuterio

retenido en el derivado isomerizado. Sus resultados fueron considerados

como no concluyentes (incluso por él mismo [137]), debido a que la

enolización del producto final producía pérdida de marcación isotópica. La

experiencia realizada por nosotros puede considerarse como una evidencia

directa del mecanismo de migración intramolecular.

Cabe formularse la siguiente pregunta: ¿Por qué el epimero 168 se

reordena por este mecanismo intramolecular y el 16d no?

Por un lado. se debe tener presente que el proceso ocurre en el anillo

D esteroidal. sistema cíclico de cinco miembros, de relativamente baJa

flexibilidad. Por otra parte, según lo explicado anteriormente, este tipo

de mecanismoposee requisitos estrictos de naturaleza geométrica (figura

26). Para una mayor estabilidad del estado de transición (y por ende,

mayor velocidad de reacción). existe una dada disposición espacial óptima

entre Cl orbital 0 H-16 - C-16 Y el orbital P vacante del C-17. De

hecho. existe una relación geométrica 'ideal" entre el orbital p vacio y

el grupo migratorio Z (figura 27).

+

figura 27

—127­

Adicionalmente. dado que la “concentración efectiva" del grupo

migratorio es muy alta (está siempre en la vecindad-inmediata del sitio de

reacción), y debido al relativamente pequeño grado de reorganización

requerido para alcanzar el estado de transición (o sea. pequeño cambio

entrópico). las reacciones de este tipo suelen ser muy veloces. De hecho.

sólo si son tan rápidas pueden competir con otros procesos y asi tener

lugar.

Si bien la geometria del epimero ióa-hidroxi no difiere marcadamente

de la del 168 (ver capitulo siguiente). es conocido que apartamientos de

una geometria dada de tan sólo 10° respecto de una "ideal" pueden causar

una gran disminución de la velocidad de reacción [1351.De esta forma.

pueden competir otros procesos con éxito. y el reordenamiento ocurre por

un camino diferente (o no ocurre).

También.dadas la caracteristica suprafacial de este reordenamiento y

la naturaleza ecuatorial del H-l'ïB en el supuesto sistema i'm-hidroxi­

ió-oxo (ver capítulo siguiente). seria necesario una elevada distorsión de

ángulos de enlace para alcanzar un estado de transición de tres centros y

que la isomerización del isómero 16a ocurriese por migración

intramolecular.

2. Tautomeria ceto-enólica.

Un grupo carbonilo aumenta la acidez de los átomos de hidrógeno

situados sobre un carbono directamente unido a él en varios órdenes de

magnitud respecto a un enlace C—_Hno activado. Por acción de una base

suficientemente fuerte se puede separar dicho átomo de hidrógeno

produciendo un enolato ambidentado. que podria ser reprotonado sobre el

átomo de carbono, regenerando el tautómero ceto original. o en el oxigeno.

428­

produciendo un enoi. Aplicando este proceso al caso del esteroide

iÓG-hldPOXI-i'Ï-OXO.esto seria:

o

,-OH a ,DH +í + B; ‘__ '_ H ou + BH

H H x 'x

OH J

+ __xBH + O H 0- \_._ H + B:

\ S. K

OHÍ0 +- B

‘K

M

Tal interconversión entre formas CCtOY CRO]puede ser también

promovida POP un áCldO:

En ambos medios. el pasaje del 61160101a ia forma cetólica introduce

en la estructura esteroidal un (0 MáS)átOh‘lO/Sde hidrógeno proveniente/s

de un donor adecuadamente ácido. De acuerdo a las experiencias por

-129­

nosotros desarrolladas. el metanol-d4 seria (a través de su O-D)la

fuente mayoritaria donora de átomos de deuterio. De esta forma, la

participación del intermediario enediol en el proceso de isomerización

quedaria atestiguada por la incorporación de deuterio en las posiciones

esteroidales contiguas a grupos carbonilo, independientemente del

mecanismo por el cual él es formado.

De la comparación de los resultados obtenidos para cada uno de los

cetoles epimeros baJo condiciones básicas surgen las siguientes

conclusiones:

a. La saponificación del grupo acetoxilo sobre C-ió ocurre más

velozmente que sobre C-3. Esto está de acuerdo con un aumento de la

deficiencia electrónica del carbonilo de éster. originada por la capacidad

atractora de CICCÍJ‘ODCS del GPUPO C6110 VCCIDOZ

b. El epimero ibB-acetoxilado se reordena a una velocidad mucho mayor

que el 16d. En la secuencia de espectros obtenidos con aquel no se

observaron las señales de los C—16ni c-1a de la forma ibB-hidroxi. Esto

no fue asi con el ión-acetoxi-fl-oxo derivado. donde se observaron ambas

señales. Esto estaria de acuerdo con la participación de un mecanismo

diferentes para cada epimero. Así, el iba-derivado no se reordenaria por

un proceso intramolecular.

Para el caso de catálisis ácida. es destacable que:

C. En ambos C3508 se observan las señales correspondientes a IOS C-16 Y

-130­

C-iB de las formas ió-hidroxi-i'I-oxo, y

d. El compuesto lÓB-hldPOXI-I'Ï-OXOse reordena al isómero i'm-hidroxi­

ió-oxo derivado. Este posteriormente incorpora deuterio en su estructura.

Ambos procesos ocurren a velocidades adecuadas para su estudio por RMN

C-i3. Por otra parte, el epimero iód- no se reordena, sino que se

transforma en un hemicetal. La fracción de hidroxicetona original presente

en el equilibrio no muestra signos de incorporación de deuterio en su

estructura.

Este último punto resulta especialmente llamativo. Teniendo en cuenta

que en los procesos de enolización el paso determinante de la velocidad de

reacción suele ser la salida del átomo de hidrógeno en posición alfa al

grupo carbonilo. se podria pensar en la existencia de algún impedimento

para el acceso de la base por la cara beta esteroidal. Ellas podrian ser

una interacción no enlazante con el grupo .CH3-ia o un efecto de campo

originado por los electrones del orbital ‘Il'del grupo carbonilo. Este

efecto no actuaría sobre la cara alfa esteroidal en i76-hidroxi-16-oxo

esteroides. que incorpora deuterio rápidamente en su estructura.

Dada estas diferencias de comportamiento para cada epimero. si el

mecanismopor el cual el reordenamiento tuviera lugar fuera una

enolización. habría que Justificar una facilidad mucho mayor para la

abstracción del hidrógeno en posición ióa (del cetol 166) que para la del

hidrógeno en posición 168 (correspondiente al cetol 16a).

De la química de los i7-oxo esteroides es conocido que la cara alfa es

más propensa al ataque por un reactivo de tipo nucleofilico que la cara

beta. Este efecto ha sido adjudicado a la presencia del metilo angular de

C-ió, que ofrecería un serio impedimento estérico para el ataque por la

cara beta. Este comportamiento. COIIIOya fue comentado en 6] capitulo II,

-131­

se revierte para el caso de los iba-acetoxi-i'ï—oxo—androstanos. quienes

sufren reacciones de adición sobre su grupo carbonilo exclusivamente por

su cara beta. Dado que estos procesos se encuentran baJo control

cinético. es claro que en este tipo de esteroides la cara menos impedida

para el ataque de reactivos nucleofilicos es la beta. Por otro lado. las

velocidades con la cual ocurren dichas reacciones sobre el carbonilo de

iOu- ó iba-hidroxi-iT-oxo androstanos son comparables entre si, probando

que no existe una gran diferencia entre la accesibilidad de los reactivos

por la cara beta del primero o por la cara alfa del segundo. La

preferencia cinética para la reacción desde la cara alfa esteroidal en

ióa- y ibB-hidroxi-17-oxo-androstanos ya habia sido considerada por

Fishman [139]. quien acabó por descartarla como un factor de peso en la

interconversión de estos cetoles. Sin embargo. es interesante notar lo

siguiente. Todos los 16.17-cetoles posibles (cuatro) producirían. a través

de una enolización. el mismo 16.17-enediol. El hecho de no haber observado

nunca. a lo largo de nuestras experiencias cinéticas. señales correspon­

dientes al i'ïa-hidroxi-ib-oxo compuesto y sólo aquellas correspondientes a

su epímero 178, indica que existe mayor facilidad para el acceso de los

reactivos por la cara alfa. y un gran impedimento por la cara beta

esteroidal. Este hecho apoyaria una gran diferencia entre las velocidades

de los procesos de enolización por la cara alfa y la beta.

3. Adición - eliminación.

En muchas de las reacciones sobre grupos carbonilo un paso clave del

mecanismo es la adición de un nucleófilo. generando un carbono

tetracoordinado. El curso posterior de la reacción queda entonces

determinado POPla naturaleza de ese intermediario tetrahédrico. Uno de

432­

tales PPOCCSOSes la adición de 1-120 a aldehidos Y (361201133:

R- OH

o + ¡{20 acido :OH

R o base R,

Dicha reacción de hidratación es catalizada tanto por ácidos comopor

bases. Para la gran mayoria de estos derivados carbonilicos el equilibrio

es desfavorable. Estudios llevados a cabo han permitido obtener las

siguientes generalizaciones respecto del estado de equilibrio de estos

sistemas:

a. La constante de equilibrio disminuye al aumentar el impedimento

estórico en torno al grupo carbonilo. El ángulo de enlace R-C-R’ es

inicialmente cercano a 120°. mientras que en el producto final es de

unos 109°. Este acercamiento incrementada interacción estérica entre R

y R: de naturaleza no enlazante.

b. El equilibrio se desplaza hacia los productos con una mayor

deficiencia electrónica del átomo de carbono carbonílico. En particular.

la presencia de grupos fuertemente electronegativos en posición alfa

aumenta la tendencia a la hidratación [14°].

Los aldehídos y cetonas producen con alcoholes reacciones reversibles

relacionadas a la hidratación. El producto de adición de un mol de alcohol

a una cetona es conocido como hemicetal. Su formación se produce tanto por

catálisis ácida como básica. Por deshidratación y posterior adición de un

segundo mol de alcohol se produce un cetal. Esta segunda parte del proceso

sólo puede ser catalizada por ácldos: es necesaria la eliminación de un

BPUPOhidroxilo del intermediario tetrahédrico Y no CHIS‘LCun mecanismo

-133­

general de baja energia que lo haga posible utilizando CátállSlS básica.

R R

0 + R'OH leído OHOR,

o baseR R

OH + R,0H sólo ácido OR’9

OR OR'R R

Las constantes de equilibrio para la adición de alcoholes a compuestos

carbonílicos para formar hemicetales responden a los mismos factores

estructurales y electrónicos que la reacción de hidratación. sl bien su

magnitud es. en general. algo menos favorable.

En muchos estudios mecanísticos. el aislamiento de un intermediario de

reacción puede ser importante. aunque no concluyente. Para obtener

información respecto del proceso estudiado es necesario tomar estas

evidencias en conjunto con conocimiento adunonal sobre la naturaleza del

sistema. Los hemicetales no suelen ser lo suficientemente estables como

para su aislamiento en estado puro. Su presencia en solución ha sido

demostrada a través de mediciones fisicas [141].

En particular en las dos últimas décadas.los métodos espectroscópicos

han permitido obtener valiosa información sobre especies sospechosas de

ser intermediarias en ciertos procesos La observación directa de estos

intermediarios de reacción por métodos espectroscópicos requiere

generalmente del uso de solventes o conduuones de reacción diferentes de

aqueuas en donde el proceso tiene lugar originalmente. Por esta razón

existe cierto escepticismo respecto de SUexistencia 'real" como

-134­

Intermediarios bajo condiciones diferentes. No obstante, este tipo de

información es valiosa ya que demuestra la factibilidad de cierto

comportamiento (en condiciones ligeramente diferentes a las originales)

por parte de los reactivos en estudio [142].

Numazawa propuso un mecanismo. al que denominó "hidratación ­

deshidratación". para el reordenamiento en un medio básico del sistema

iba-hidroxi-i'r-oxo al i'ïB-hidroxi-io-oxo [108-143].Las experiencias que

lo llevaron a postular este mecanismo. deshechando el de una enolización,

consistieron en equilibraciones en un medio básico rico en 112130y

posterior determinación por EH de la cantidad de 180 incorporada en

POSICIÓN16 Y 17 del derivado esteroidal:

OO:1:

HO-, H20...0H -_Añ

M

\\;Ï20OH OH

o .—— OHH \

Nuestros resultados con el compuesto 5€ y catálisis básica permiti­

rian deshechar la existencia de un mecanismo de migración intramolecular.

pero no marcan pauta alguna respecto de la participación del mecanismo

"hidratación - deshidratación" o una simple tautomerización.

Por otro lado. nuestro resultado en la experiencia por catálisis ác1da

apoyaria el mecanismo de Humazawa en el sentido que demuestra la tendenc1a

del carbono carbonílico de dicho sistema a sufrir reacciones de adición

-135­

que generen un intermediario tetrahédrico. Adicionalmente. permite conocer

detalles estereoquimicos de la etapa de hidratación.

Dado el paralelismo existente entre los procesos de hidratación y

hemicetalización y suponiendo que el reordenamiento ocurriese por un

camino similar en medio ácido y en medio básico. el aislamiento del

hemicetal 08 sugeriria un mecanismo en donde la primera etapa es la

formación de un intermediario donde C-i7 es tetracoordinado. y donde el

grupo metoxilo (o hidroxilo) se encuentra sobre la cara alía esteroidal

Si bien en este tipo de esteroides la cara beta resulta la de menor

impedimento estérico frente a ciertas reacciones de adición (p. eJ.

reacción de Reformatsky). ellas son procesos irreversibles, que se encuen­

tran baJo control cinético. En nuestra experiencia, el proceso llega a un

equilibrio y se encuentra bajo control termodinámica. Probablemente el

enlace por puente de hidrógeno entre el oxigeno metoxílico y el hidrógeno

del grupo iba-hidroxi Juege un cierto papel en la estabilización del

hemicetai aislado. a traves de la disminución de la basicidad de dicho

átomo de oxígeno o en la coordinación del metoxilo nucleófilo entrante.

De esta forma. la gran estabilidad del sistema ión-hidroxi—17—oxo

frente a condiciones ácidas se deberia a que éste no permanece como tal.

sino que forma un intermediario tetrahédrico de relativa estabilidad en el

cual el H-ióB carece por completo de caracteristicas acidicas comparables

a las de un grupo metileno alfa a un grupo carbonilo.

En medio básico. la mayor eficiencia como catalizador del KOH

posibilitaria que el reordenamiento ocurra por formación del hemicetal y

posterior eliminación de CH30H (del H-ióB y el —0Me17d. geometria

quas! trans diaxial). o bi'en por un proceso de enolización de la

fracción de hidroxicetona presente en el medio de reacción.

-136­

CAPITULO IV

De los resultados obtenidos en los estudios sobre la estabilidad de

iód- y ióB-hidroxi-i'ï-ceto androstanos frente a condiciones -ácidas y

básicas. quedó establecido una mayor estabilidad termodinámica para el

isómero i’ïB-hidroxi-ió-ceto respecto de los dos anteriores. Este hecho

habia sido tratado anteriormente por Fishman para cetoles derivados de

esteroides con el anillo A aromático [139].

Un análisis preliminar permite efectuar las siguientes hipótesis

respecto del origen de dicha estabilidad relativa:

1. Cambios conformacionales en el anillo D: repulsión entre átomos no

enlazados, tensión anular, desestabilización debida a distorsión en

ángulos de enlace y longitudes de enlace respecto de sus valores óptimos.

2. Formación de un enlace por puente de hidrógeno intramolecular. cuya

magnitud dependerá de factores geométricos.

3. Existencia de efectos estereoelectrónicos en sistemas a-hidroxi­

cetónicos: una relación espacial particular maximiza una interacción

estabilizante o minimiza una desestabilizante.

Utilizando cálculos de mecánica molecular fue posible investigar la

validez de las tres hipótesis. Las dos últimas fueron también analizadas

en base a experiencias de espectroscopia IR. UV y RHN H-i. Los resultados

obtenidos se presentan y discuten a continuación.

HIPOTESIS i: ANALISIS CONFORMACIONAL

Mecánica EOICCUIQI‘

Sl se considera una molécula como una colección de átomos mantenidos

unidos POP fuerzas elásticas 0 armónicas, tales fuerzas Pueden SCP

descriptas POPfunciones de energia potencial de ciertos elementos

estructurales: longitudes de enlace. ángulos de enlace, interacciones

-137—

entre átomos no enlazados. etc. La combinación de estas funciones de

energia potencial es conocida como el campo de fuerza. La energía E de

una molécula en el campo de fuerza proviene de las desviaciones de los

“valores ideales" de dichos elementos estructurales. y puede considerarse

igual a la suma de contribuciones energéticas individuales:

EzES+Eb+Ew+Enb+m (1)E suele denominarse energía estérlca. Corresponde a la diferencia en

energia entre la molécula real y una molécula hipotética en la que todos

los parámetros estructurales. como longitudes de enlace y ángulos de

enlace. presentan exactamente sus valores ideales o naturales.

E, es la energia originada en la elongación o compresión de enlaces

a valores diferentes de su longitud natural.

Eb representa la energía debida a la formación de enlaces cuyos

ángulos se apartan del caso ideal.

Eu, es llamada energía torsiona], producida por la rotación

alrededor de los enlaces entre átomos.

Em, es la energia originada en interacciones entre átomos no

enlazados.

Si existen otras interacciones intramoleculares que afectan la

energia. tales como repulsiones electrostáticas (coulómbicas)o enlaces

por puente de hidrógeno. los términos correspondientes pueden ser

incluidos en el campo de fuerza.

Desde un punto de vista general. no existen reglas estrictas acerca de

cuántas y cuáles funciones de energia potencial deben utilizarse en la

construcción del campo de fuerza. Debido a ello han sido desarrolladas

diferentes funciones para cada componente energética incluída en la

ecuación (1).

-138­

El valor de E es sólo una medida de la tensión intramolecular relativa

a una situación hipotética. Por si misma. E no posee" sentido físico.

Además. los componentes que ia definen variarán con la forma funcional y

con los parámetros escogidos. El objetivo buscado es la suma de los

componentes: diferencias en E para distintas geometrias de la misma

molécula son apropiadas para la comparación con propiedades fisicas

experimentalmente observables. tales comobarreras rotacionales o

poblaciones de confórmeros.

La forma funcional exacta de los potenciales puede variar. Una vez que

el campo de fuerza ha sido construido y se han escogido parámetros

adecuados para las longitudes de enlace naturales. ángulos de enlace

naturales. etc.. se procede a definir una geometria molecular de partida

en término de coordenadas atómicas y se calcula su energia estérica. A

continuación utilizando una técnica analítica adecuada. se optimiza la

geometria molecular (la energia E es minimizada) y la tensión estérica es

llevada a su valor más bajo y distribuida sobre todo el sistema.

Los cálculos de mecánica molecular suelen brindar excelentes

concordancias para geometrias moleculares. energias conformacionales

relativas, calores de formación y aún estructuras de estados de

transición.

Construcción (M (flag gg fuerza

Si bien inicialmente se desarrollaron diversos programas de

computación para el cálculo de mecánicas moleculares. cada uno con su

particular mezcla de funciones potenciales. con el tiempo todos ellos han

ido convergiendo y actualmente se diferencian muy poco entre si. El

programa de computación utilizado en nuestros cálculos es el conocido como

-139­

MHz. que por otra parte es uno de los más ampliamente utilizados [144].

Es sabido que la longitud de enlace entre átomos de carbono "típica" o

"natural" para un alcano se encuentra alrededor de 1.53 Cualquier

compresión o estiramiento del enlace producirá un aumento de la energia

del sistema. De la misma forma, un ángulo de enlace C-C-C de un alcano se

ubica generalmente entre 109° y 114°, y toda desviación de este valor

natural conducirá a un incremento energético. Para un número considerable

de moléculas es completamente razonable el considerarlas como una

colección de 'masas' mantenidas unidas por resortes. y por aplicación de

la ley de Hooke es posible calcular cuánta energía está involucrada en el

apartamiento de longitudes de enlace y ángulos de enlace de sus valores

naturales. Las ecuaciones que definen estas energias son:

NE: ¡csi-1°?- as En 1(1 l) ()1:1

M bE: k _ 02 3b >3wa“ o“) ()1<J

donde N es el número total de enlaces en la molécula: H es el número total

de ángulos de enlace en la molécula; k5 y kb son las constantes de

fuerza para el estiramiento y la flexión. seleccionadas empiricamente;

ll y o“ son las longitudes y ángulos de enlace reales y 11° y

011° las longitudes y ángulos de enlace ideales.

La ecuación (2) implica que ei cambio energético debido a las

desviaciones en longitudes de enlace de sus valores ideales puede

obtenerse sumando sobre todos los enlaces individuales. Similarmente. la

-1‘}0­

energia de flexión es proporcional al cuadrado de la desviación del ángulo

de enlace de su valor natural, y puede obtenerse sumando contribuciones

individuales.

Los estudios comparativos entre las fuerzas de_estiramiento y las de

flexión han arrojado algunas conclusiones importantes. Por un lado. para

un dado desplazamiento atómico. requiere unas diez veces más energia

estirar un enlace que torcerlo (Rbd-s). Por ello. es razonable que las

distorsiones se presenten fundamentalmente en los ángulos de enlace y no

en las longitudes de enlace. Por otra parte. la ley de Hooke sobreestima

las energias para desviaciones grandes de los valores naturales. Esto se

debe a que, p. eJ., si el ángulo C-C-C de un alcano se deforma de su valor

tetrahédrico hacia 90° ó 180° los orbitales atómicos híbridos sp3

no producen una adecuada superposición, y la constante de fuerza efectiva

de dicho enlace se ve reducida. Las ecuaciones (a) y (3) suponen

constancia en los valores de los parámetros que definen el campo de

fuerza, independientemente de cuán severo es el aleJamiento de la

idealidiad. Para corregir estos defectos de los potenciales del tipo de la

ley de Hooke suelen agregarse términos de tercer grado en dichas

ecuaciones.

Otro punto a considerar es que puede lograrse una mejora adicional en

los resultados de los cálculos de mecánica molecular si es tenido en

cuenta el hecho físico de que cuando un ángulo de enlace es comprimido,

las dos longitudes de enlace asociadas se vuelven más largas. Una forma de

hacerlo es asignar una distancia natural entre dos átomos unidos a otro

átomo común a ellos. En este caso. interacciones geminales contribuyen a

la energia .estérica a través del término de no enlace. Enb. dando lugar

al denominado campo de fuerza de Urey-Bradley. Otra forma de manejar este

-141­

hecho es incluir un término "cruzado". la energía de estiramiento­

flexión, Esb, en la ecuación (1).

El programa MHz utiliza .la ecuación (4):

E = x SD l -l 0+1 —1 ° - ° 4sb E K U ( 1 1 J J HQ“ 0“ ) ( )

1<J

Otra consideración que lleva a un refinamiento adicional consiste en

distinguir entre las constantes de fuerza para la flexión en el plano y

fuera del plano en átomos con hibridación spe.

El término Eu, en la ecuación (i) representa a la función de

energia potencial que describe el hecho de que la rotación alrededor de

enlaces produce cambios en la energia molecular. La rotación interna

alrededor de enlaces es generalmente expresada en términos del 'ángulo

torsional". u. también llamado ángulo dihedro o de giro. Para un

conjunto dado de cuatro átomos unidos covalentemente, A-B-C-D. el ángulo

torsional se define como aquel medido sobre el eJe B-C. desde el plano

A-B-C hacia el plano B-C-D:

Ku)

La contribución energética originada en la rotación alrededor de

enlaces es considerada en el campo de fuerzas. La expresión matemática más

utilizada para describir el cambio en la energia molecular con el ángulo

torsional w es una serie de Fourier:

442­

EN = EIXViüí-COS U) + “veu-cos 20)) + KV3(1+COS 30)) + ...] (5)

En esta ecuación la suma se realiza sobre todas las secuencias de

átomos unidos covalentemente en la molécula.

Para la mayoría de los problemas de la Química Orgánica la ecuación

(5) es truncada luego de su tercer termino. V1, Va y V3 son

parámetros escogidos de forma tal que las conformaciones calculadas

concuerden de la meJor forma posible con datos conocidos experimentalmente

para algunas moléculas de prueba. Una de las caracteristicas del programa

una (y que lo distinguen de su predecesor Hui) consiste en la inclusión de

valores no nulos para V1 y V2 para la rotación alrededor de ciertos

enlaces simples. El parámetro V2 describe la dificultad de la rotación

alrededor de dobles enlaces (es considerablemente mayor que para los

simples).

Generalmente requiere menos energía la distorsión de un ángulo dihedro

de su valor natural (para enlaces simples) que la flexión de un ángulo de

enlace. Por ello. una dada distorsión molecular se reflejará

principalmente en la energia torsional Eu, antes que en ED o ES.

El cuarto término en la ecuación (i). Em). corresponde a la energia

potencial originada en las interacciones entre pares de átomos no

enlazados. como una función de la distancia entre ambos núcleos. Cuando

dos átomos no unidos se aproximan entre si existe la atracción usual

debida a las fuerzas de dispersión de London. que dan lugar a las fuerzas

de repulsión de van der Waals a medida que la distancia entre ellos

disminuye. Entre las funciones de energia potencial más comunes que

describen este comportamiento se encuentran la de Lennard-Jones (ec. 6) y

la de Buckingham (ec. 7):

-143­

VLJ = A/r’e - B/Í‘6 (6)

vBuck : A' exp(B'/r) -_C/r° (7)

Ambas describen la parte atractiva de la curva como dependiente de la

inversa de la sexta potencia de la distancia internuclear, pero difieren

en el tratamiento de la parte repulsiva. En el caso del programa MHZse

utiliza la ecuación de H1“:

Enb : E E' [-C1 (r'/r)6 + c2 exp(-C3 r/r')] (a)

donde C1. Ca y C3 son constantes universales y G' y r' son

parámetros dependientes del tipo de átomo involucrado. El valor de E' es

calculado como [€k€¡]%, donde GKes un parámetro atómico del átomo

lc, frecuentemente llamado su "dureza". 6' caracteriza la profundidad del

pozo de potencial para un dado par atómico. El parámetro r' es la suma

de los radios de van der Waals de los átomos lnteractuantes. La dureza de

un átomo se relaciona con la pendiente del segmento repulsivo del pozo de

potencial. y esto está gobernado en conJunto por las constantes de la

ecuación (8) y los parámetros para un par dado de átomos no enlazados. La

suma en la ec. (B) se realiza sobre todos los pares de átomos que no se

encuentran unidos entre si o a un tercer átomo común. Esta última

exclusión proviene de que tales interacciones son tenidas en cuenta por

Eb. Es importante notar que un potencial de no enlace para interacciones

1.4 no reemplaza al término del potencial torsional; ambos son

necesarios para la descripción adecuada del potencial rotacional.

-14‘}­

uml

Curva de Morse

Desarrollo

Los primeros cálculos se realizaron sobre ió,i7—cetoles con variada

sustitución en los anillos A y B: 3B-hidroxl-5d—; BB-hidroxi—A5—y

38,6d-dihidroxi—5d—.Se concluyó que ellos no ejercían un efecto demasiado

notorio sobre los resultados relativos del cálculo. Asi. la forma más

sencilla de observar el fragmento molecular bajo estudio resultó aplicar

el programa MMEsobre 16.17-cetoles sin sustituir en los anillos A y B

(estructuras A-D). Se incluyó también el enediol E.

De manera adicional, se ¿escogieron dos estructuras para ser utilizadas

como modelo: hidroxiacetaldehldo (F). que presenta el grupo d-hidroxi—

carbonilo libre de cualquier interacción de tipo estérico entre sustituyen­

tes ajenos al sistema en estudio, y acetilmetilcarbinol (G),compuesto que

había sido estudiado por Duculot [145]. Este, por comparación de los

¡espectros en el infrarrojo del acetilmetllcarbinol (normal y deuterado en

la función hidroxilo), con los del 2—butanol (normal y deuterado en la

función hidroxilo) y la butanona, sugirió la existencia de un equilibrio

entre una conformación syn. incluyendo un puente de hidrógeno

intramolecular, Y una anti:

-145­

5-.

O

non

-146­

H0

= ‘-— :l:

MM 92221202En las figuras 28-34 se representan las conformaciones de minima

energía obtenidas para las estructuras A-G, incluyendo gráficas ampliadas

que permiten visualizar la conformación del anillo D ('Ï'l cada uno de los

derivados esteroidales estudiados. En las tablas 7 y 8 se presentan los

valores proporcionados por el cálculo para algunas contribuciones

energéticas y parámetros estructurales significativos.

La comparación de los valores de energia obtenidos para las

estructuras A-D está de acuerdo con los resultados experimentales (al

menos desde el punto de vista cualitativo). ya que establece un menor

contenido energético para el sistema 17B-nidroxi-16-oxo respecto de 16d y

ióB-hidroxi-fl-oxo (ca, 1,5 Kcal/mol de diferencia).

Esta diferencia energética se origina principalmente en el término de

energia torsional, Em. y refleja la mayor rigidez del anillo D en

los i7-oxo-androstanos respecto de los 16-oxo-androstanos.

El análisis conformacional de anillos de cinco miembros no planos es

considerablemente más complicado que el de las 'sillas" de seis átomos.

Estas, debido a su relativa rigidez (alta resistencia a la deformación por

grupos voluminosos). son fácilmente caracterizados por la orientación de

sustituyentes. ecuatoriales o axiales. y por una geometria claramente

definida par cada confórmero.

En contraste. los anillos de cinco miembros son sistemas

pseudorotacionales. en IOSque el 0 IOSátomos plegados van

-147­

PCHODEL(88.B) STRUCTURE IHPHI MODElfibal{a-OH-17-cetoandrostano

SERENA SOFTHRRE

PCHODEL(88.B) STRUCTURI INPUT MODE16-alta-0H-17-cetoandpostanoT

H z) a!"

SERENR SOFTHRRE

Figura 28

PCMODEL(88.B) STRUCTURE IHPUT MODE SERENR SOFTHfiRE16-beta-OH-17-cetoandrostano

l

!

PCHODEL(BB.0) STRUCIURE IHPHI MODE SERENR SOFTHAREló-beta-OH-17-cetoandrost o

' H

-———n

Figura 29

PCHODEL(88.B) STRLICTURE INPHI MODE SERENR SOFTHRRE17-beta-OH-ló-cetoandrostano ‘

I X

PCHODEL(BB.0) STRUCIHRE INP“! MODE SERENQ SOFTHRRE17-beta-0H-16-cetoandrostano .

jfr0—_____‘_ É‘"ñQ0:I____._4

Figura 30

PCHODEL(88.0) STRUCTURE INPUT MODE17-alfa-OH-16-cetoandrostano

SERENR SOFTHRRE

PCMODEL<88.0) STRUCTHRE_INPUT MODE17-alfa-Qfl-16-cetoandrostano

SERENQ SOFTHRRE

Figura 31

PCHODEL(88.9) STRUCTURE INPUI MODE SERENR SOFTHRREandrostano 16,17-enediol

PCHODEL(BB.9) STRUCTDRE INPHI MODEandrostano 16,1?-enediol

L ‘xwfiíï/ H

SERENR SOFIHARE

u HH

Figura 32

SERENR SOFTHRRESIRUCIHRI INPUI MODEPCHODEL(08.0)Hidroxi¡cetaldehido con puente-H

i

Figura 33

PCHODEL(88.0) STRHCTURE INP"! MODE SERENn SOFTHRREneetilnetilcggkinol c/ggente H

¡9fi!

f”

Figura 34

Tabla 7

Estructura A B C D E F G

D1stanc las(A)

:on-H-o- 2.66 2.76 2.62 2.65 2.33 2.26

C:0 1.21 1.21 1.21 1.21 1.21 1.21

O-H 0.94 0.94 0.95 0.94 0.95 0.95

c-OH 1.41 1.41 1.41 1,41 1.41 1.42

-c 1.52 1.52 1.55 1.55 1 51 1.52'13 17

c -c 1.52 1.52 1.52 1.52 1,34 1.52 1.5217 16

c - 1,54 1.54 1.52 1.52 1,51 1.53#16 15

c -c 1.53 1.53 1.53 1.53 1.5415 14

c -c 1.54 1.54 1.54 1.54 1.5414 13

Angulosdlhedros

0:C—C—OH 56.21 64.06 42.95 75,88 20.08 ¿5.57

0:C—C—H 61.54 55.69 76.33 43.31 99.75 90.35139.56==1

Angulos deenlace

13-17-16 109.21 108,96 103,41 103,06 110,74 118.71

17-16-15 105.31 105.47 109.67 110.19 111.75 114.65

16-15-14 102.18 102,23 101,76 1oa.17 98.92

15-14-13 104.75 104.65 104.46 104.51 104.54

14-13-17 99,76 99.67 100.32 101,34 98,78

I distancia He-Czo

# distancia He-COH

-154­

Tabla 8

Estructura A B C D E F G

Interacciónpuente-H 0.0152 0.0089 0.0207 0.0161 0.0719 0.0882

(real/mol)Interacciónpuente-H(valores 0.17 0.10 0.24 0,18 0.82 1.00

relativos)Momentodlpolar 1.67 1,73 2.16 1.55 2.05 2,54 2,45

Calor deformación 134.4 134.5 135.4 135.7 120.8 78.9 99.3

(¡cal/mol)Energiaestérica 21.61 21,46 20,89 20.63 21.63 3.73 2.94

(¡cal/mol)E 2.70 2.69 2.84 2.86 2.74 0,05 0,19

s

Eb 8.91 8,94 9.02 8,76 12.20 0.18 0.58

E b 0.50 0.51 0.46 0,46 0,38 0,03 0.07sE 17.69 17.58 15.52 15.56 8,52 0 29 1.01

w

V. der Waals 10,35 10.24 10.54 10,62 10.11 1.33 1,77

Energia HHX 36,69 36.54 35.07 34.81 33.37 1.99 0.02

alternándose sin la Intervención de altas barreras de energía potencial.

Por introducción. de uno o más sustituyentes o heteroátomos en el anillo se

producen barreras de energia potencial que restringen la pseudorotación.

Sin embargo. un análisis conformacional "clásico", presuponiendo una

geometria definida, sólo es posible si las propiedades del o los

sustituyentes son tales que la barrera inducida sea suficientemente alta

comparada con los niveles pseudorotacionales de energía.

Para describir la conformación de anillos de cinco miembros. la

terminología más utilizada se basa en la existencia de dos conformaciones

básicas: Cs o sobre y C2 o semisula. En la conformación sobre

un átomo de carbono se encuentra desplazado fuera del plano determinado

por los otros cuatro: en la semisula tres átomos de carbono son

coplanares. mientras que un átomo se desplaza sobre dicho plano y otro por

debajo del mismo. En cuanto a la orientación de los sustituyentes respecto

del plano del anillo existen tres posibilidades: a las conocidas

posiciones axial y ecuatorial se suma la orientación 1506111131.En ésta

los dos sustituyentes de un átomo del ciclo se disponen formando

aproximadamente el mismo ángulo con el plano que contiene a dicho anillo.

(figura 35). Claro está que ellas son casos límites y la geometría rea}

será alguna intermedia.

Semisilla C3 Sobre Cs

Figura 35

456­

Altona y colaboradores han estudiado la conformación del anillo D en

una serie de derivados esteroidalea [14°]. Para ollo han enfocado su

atención en los oinco Angulo: torsionalos (dihedros) existentes en un

anillo de ciclopentano. 00-94. definidos en la figura 36. Para

caracterizar una conformación dada del anillo D esteroidai Altona utilizó

dos parametros: un parametro conformacional. el angulo de fue A. y

un PIPIDO'U‘O geometrico. OI ¡DIUIO COI’JIOIJII MINIMO a“.

Convención para la numeración de los ángulos dinedrosdel anillo D esteroldal

Figura 36

Consideremos la forma semisilla. donde el ángulo dihedro alrededor del

enlace C13-C14, oo. se toma igual a om con signo positivo (figura

36). A lo largo del camino pseudorotacionai. oo disminuye (linea entera.

figura 37) hasta que cuando alcanza A:360° se obtiene Dorom.

Una rotación de 720° nos devuelve a la conformación original. Cada uno

de los restantes ángulos dihedros (01-04) sigue una secuencia similar.

difiriendo por la existencia de cierto "retraso" en A (por eJ.. De

en la figura 3T).

Si A toma el valor 0° para una semisilla arbitraria. se vuelven

a producir conformaciones semisilla a A:0°, 72°. 144°. etc. y

formas sobre a A:36°, 108°. 180°. etc.

-157—

Flgura 37

4- '-.‘ s' xxéz\\ I

n \\ g 1\ Íl #0 \ \ z l l J.| A 1 1 40 130 300 5‘0 720

Esta relación entre 51181110Spuede expresarse matemitlcamente de

diversas formas. Un tratamiento simple se basa en las ecuaclones

DJ = Dm [COS(%Á*4WJ/5)] J=0.4 (9)

tan KA = (03+04)-(01+D3)/(3. 0777 Oo) (10)

Con ellas y los valores de 00-64 calculados se han determinado A y

om para las estructuras A-IL Los resultados se presentan en la tabla 9.

Tabla 9

Compuesto A B C D E

oo 42.24 42.77 45.#5 43.95 37.54

01 -27,87 -29.07 -36.51 -35.43 -25,34

qa 3.64 5.05 15.77 15.32 2.98

03 22.46 21.44 11.96 11,38 20.87

94 -40.92 —40.57 —35,51 —34.06 -35.89A —27.55 —23.93 3.94 4.50 -27.66

o 43,49 43.72 45.48 43.96 36.66m

LOSvalores de A obtenldos lndlcan que la conformación de minima

energía de ambos 16-hldrox1-i7-oxo androstanos corresponde a un sobre.

-158­

en el cual los carbonos 13. 17. 16 y 15 son prácticamente coplanares. Los

sustituyentes sobre C-ió no poseen caracteristicas netas axiales ni

ecuatoriales (posiciones isoclinales).

Por otra parte. ambos i7-hidroxi-ió-oxo androstanos adoptan una

conformación semisula en la cual C-i3 yace sobre el plano definido por

los carbonos 15. 16 y 17 y el C-i‘l se sitúa de forma similar pero por

debaJo de dicho plano. El sustituyente 179 posee caracteristicas

ecuatoriales mientras que el i7a es de naturaleza axial.

Es interesante remarcar que resultados similares han sido deducidos

para la conformación del anillo D en ióa- y ióB-bromo-iT-oxo androstanos

utilizando una aproximación enteramente diferente, comoque se han obteni­

do a partir de sus propiedades en dispersión óptica rotatoria [147].

Ho obstante. los cálculos indican una mayor estabilidad para el

sistema fra-hidroxi-ió-ceto. El correspondiente androstano no fue

observado en ninguna de nuestras experiencias cinéticas. si bien el

16.17—enediolseria un intermediario común a los cuatro 16.17-cetoles. La

no observación de este compuesto se debería a factores de tipo cinéticos.

según fue comentado en el capítulo anterior: el gran impedimento para el

acceso del reactivo por la cara beta del sistema 16.17-enediolesteroidal.

Una comprobación de la confiabilidad de los resultados obtenidos para

las conformaciones de minima energia de los ióa- y ióB-hidroxi-i'ï-oxo

androstanos puede lograrse a través de la simulación de la señal

correspondiente al H-ló en RMNH-i. Dicho núcleo corresponde a la parte x

del sistema ABx que forma con los H-iSd y H-iSB. Por aplicación de la

ecuación de Altona [143]. que relaciona las constantes de acoplamiento

con los ángulos dihedros y tiene en cuenta la electronegatividad de los

sustituyentes. seria factible obtener lOSvalores calculados para las

-159­

constantes de acoplamiento entre H-ió y cada H-iS y. a partir de alli.

simular el espectro. en particular la zona X.

Los valores para las constantes de acoplamiento obtenidos mediante

este método se presentan en la tabla io y los espectros reales y simulados

en la figura 36.

Teniendo en cuenta que la parte AB del sistema ABx forma parte de la

zona de absorción de metilenos y no resulta observable en forma clara en

el espectro protónico a 100 MHz.para la simulación de dichos sistemas se

utilizó un valor de JAgzil} Hz. VA:150 Hz y VB:155 Hz. Por la

misma razón no resultó posible efectuar el análisis del espectro experimen­

tal para obtener las constantes de acoplamiento. No obstante, dado que la

zona x (1-1-16)se observa con claridad. es posible evaluar los resultados

del cálculo teniendo en cuenta que en un sistema ABx la diferencia entre

las resonancias a menor y a mayor campo del núcleo x corresponden a la

suma de las constantes de acoplamiento JAx+JBx [149]. Los resultados

se incluyen en la tabla 10; se aprecia una muy buena concordancia entre

lOS valores CBICUIBGOSY lOS experimentales.

Tabla iO

núcleos ión-OH iba-OHHz Hz

H-ió - HiSd 1.71 6.89

H-ib - HISB 7,01 7.61

J +J (calc) 6.72 16,50.Ax Bx

J +J (exp) 9.40 16,60Ax Bx

-160­

Flgura 38

4403Hz ¿36.9Hz 434,2Hz 430°Hz

4016Hz 393.7Hz 3850Hz

168-h1drox1-17-oxo

16a-h1droxi-l7-oxo

Espectros reales

458 448 438 428 418 488

Espectros simulados

De esta forma. se comprueba que lOS cálculos de mecánica DOICCUIBP

realizados reproducen CODconsiderable fidelidad evidencias

experimentales. En base a ello. se puede considerar COIDOválida la

hipótesis 1. es decir. la mayor estabilidad del isómero 17B-h1dPOX1-16-OXO

se relaciona CODel cambio conformacional del anillo D esteroidal.

HIPOTESIS 2: PUENTE DE HIDROGENO INTRAHOLECULAR

La posibilidad de formación de un enlace por puente de hidrógeno

intramolecular en los sistemas a-cetólicos fue analizada mediante diversas

técnicas. que incluyen a) cálculos de mecánica molecular, b) espectros­

copia RMN l-l-i. y c) espectroscopia. IR.

a) La versión del programa de cálculo de mecánicas moleculares utilizado

posee una opción que permite tener en cuenta la formación de enlaces por

puente de hidrógeno. Si se hace uso de ella se adiciona al campo de

fuerzas un término atractivo a través de una función del tipo i/rz.

además de las interacciones dipolo-dipolo existentes. El programa permite,

también, obtener un valor numérico para la interacción entre el átomo de

hidrógeno involucrado y los pares de electrones no enlazados unidos a 0, S

o H.

De todas formas, este valor numérico reproduce las energias de los

enlaces por puente de hidrógeno sólo cualitativamente, no cuantitativa­

mente. Experimentalmente. las uniones de hidrógeno suelen ser algo más

cortas y fuertes que las calculadas por MHZ.A manera de control se

calculó el valor correspondiente para el dimero lineal del metanol. resul­

tando. un valor de 3.5 ¡{cal/mol. Ya que las últimas determinaciones experi­

mentales permitieron obtener un valor de 5.66 ¡(cal/mol, se puede conside­

-162­

rar que el cálculo predice la energia del enlace por puente de hidrógeno

de manera aceptable, al menos en cuanto a su orden de magnitud [15°].

Los valores numéricos significativos obtenidos del cálculo se

encuentran en la tabla 8 (pág. 155). En el meJor de los casos la energía

del enlace por puente de hidrógeno para los cetoles estudiados alcanza al

24! de la correspondiente al acetilmetilcarbinol. que ya es de por si

bastante poco significativa. Esto demuestra la escasa contribución de esta

interacción en la estabilización de los cetoles estudiados.

El análisis de los valores obtenidos para los ángulos torsionales

l-lO-C-Czo(tabla 7. pág. 154) muestra que ellos son demasiado elevados para

permitir la interacción entre el átomo de hidrógeno hidroxílico y un par

de electrones no enlazados del grupo carbonilo.

También se utilizó la estrategia de Hanson y White [151]para

determinar la existencia de puente de hidrógeno intramolecular. Esta

consiste en ubicar al átomo de hidrógeno supuestamente puenteado en cada

una de las tres posiciones sesgadas posibles. y minimizar la energia en

cada caso. Estos cálculos concordaron en señalar las conformaciones antes

presentadas como las de minima energía. Adicionalmente. al rotar la

posición del átomo de hidrógeno en 120° y 240°. el valor de la

interacción se vuelve desestabilizante, debido a la cercanía entre los

electrones no enlazantes del oxigeno carbonilico y los del oxigeno

hidroxílico.

b) Es conocido que en espectroscopía RHN H-i, el desplazamiento quimico

de los protones unidos a 0. H o S se ve influido por la formación de un

enlace de hidrógeno. En especies de bajo peso molecular, donde la

asociación intermolecular no se ve impedida. los protones hidroxílicos

463­

involucrados en uniones de hidrógeno resuenan generalmente entre 3 y 5.5

ppm. En moléculas del tipo de los esteroides. de mayor tamaño, lo nacen a

campos aún más bajos. entre 6 y 8 ppm [152]. En el caso de los cetoles

estudiados. ninguno de ellos presentó señal alguna que pudiera adjudicarse

al proton hidroxilico en ninguna de dichas zonas de sus respectivos

espectros de RHN H-i.

c) La espectroscopia IR ha sido uno de los métodos clásicos para el

estudio de existencia de enlaces por puente de hidrógeno. a través de las

frecuencias de absorción originadas en los estiramientos 0-H y C:0. Si

bien los espectros obtenidos sobre un i7-ceto androstano y los tres

cetoles disponibles mostraron diferencias en las frecuencias adJudicables

a dichos estiramientos. éstas no indicaron claramente la presencia o

ausencia de puente de hidrógeno intramolecular. Es conocido que la frecuen­

cia de absorción del grupo carbonllo en espectroscopia IR se ve modificada

por la sustitución en posición alfa con grupos electronegativos [153].

Adicionalmente, la magnitud del desplazamiento depende del ángulo dinedro

entre el grupo hidroxilo y el carbonllo (HO-C-C:0).de donde es

dificultoso extraer conclusiones para compuestos en que este ángulo varia.

como es el caso de los cetoles estudiados.

A manera de conclusión. los estudios realizados indican que la

formación de un puente de hidrógeno intramolecular no es un factor de peso

en la estabilidad de los cetoles involucrados en nuestro estudio.

HIPOTESIS 3: EFECTOS ESTEREOELECTRONICOS

Si bien existen una serie de evidencias experimentales que apuntan

hacia la existencia de efectos estereoelectrónicos en cetonas sustituidas

-16'}­

con heterOátomos en posiciones alfa. no se ha efectuado ninguna

racionalización al respecto para el caso de las a-nidroxicetonas. La

_dependencia de ias propiedades en espectroscopia UV e IR. DC y ciertas

reacciones químicas. con ei ángulo torsional x-C-Czo han sido obJeto de

variados estudios para el caso xznalógeno.

Resulta útil el concepto de "efecto de palo de hockey“. introducido

por Zefirov [154]. Básicamente. se aplica sobre fragmentos del tipo

x-c-c-x' con conformaciones eclipsadas o gaucne a través del enlace C-C.

En ellas. una superposición de los orbitales atómicos de x y x' debe tener

importancia fundamental en influir sobre la posición de equilibrio

conformacional y determinar la geometría del fragmento. Debido a tal

superposición se originan orbitales de enlace y antienlace ocupados por

cuatro electrones. que producen una inestabiiización de tai conformación.

ÜbHEl programa PCMODEL(88.0) permite construir un modelo CPK, utilizando

los radios de van der Waais correspondientes. y visualizar fácilmente la

ubicación de los pares de electrones no enlazados. Dichos modelos se

presentan en ias figuras 39-42. y se puede apreciar que en las

conformaciones de mínima energia calculadas, los pares de electrones no

enlazados se ubican espacialmente de la manera más alejada posible.

sugiriendo asi una extensión de la regla de Zefirov para sistemas

conteniendo electrones 11'.

-165­

Figura 39: 16aáhidroxi-17—oxo androstano

x 9- x=i.fiiïh :3:

H . — -_.-___—"- f}. _— f­

Figura 40: 16B-hidroxi-17-oxo-androstano

Figura 41: 17B-hidroxi—16-oxo-androstano

Figura 42: 17a-hidroxi-lG-oxo-androstano

Recientemente. Amos B. Smith III sugirió la existencia de efectos

estereoelectrónicos en S-metoxiclclopentenonas para Justificar la elevada

diastereoselectlvidad de este sustrato frente a la adición conJugada de

organocupratos [155]. Según él. un par de electrones no enlazantes en el

átomo de oxigeno de éter podría interactuar con el sistema 11'de la

enona. volviendo la cara opuesta al grupo metoxilo más susceptible al

ataque del reactivo organometálico; o bien, existiría cierta repulslón

electrostática entre los pares de electrones no enlazados del oxígeno del

grupo éter y el reactivo nucleófilo de cobre.

Una tercera posibilidad seria que. debido a una interacción desesta­

bilizante del tipo del efecto de palo de ¡Jockey la barrera energética

para la libre rotación del grupo metoxilo fuera elevada. y éste adoptara

una conformación que dificultase el acceso del reactivo organometálico.

ocasionando una mayor facilidad para el ataque por la cara opuesta.

Para el análisis de la interacción existente entre el grupo carbonilo

y una función alcohólica contigua resultó importante el estudio de los

espectros en el UV de los cetoles involucrados (83, a4 y 69) y su

comparación con los correspondientes desoxl derivados (53 y 90). Los

valores de Amaxy e se presentan en la tabla ii.

H0 H0

53 R1:RZZH 90 R121“!

03 31:11 R2:OH a4 RFOH

-166­

Tabla 11

II II 53 II 63 Il a9 II 90 II a4 II

n->n‘ 272 306 312 I 244(805) (125) (106) (363)

n->u' 218 212 242 204 204(6399) (1648) (529) v (8311) (340)

u no se observa máximo de absorción debido al baJo e de la banda.

Espectros realizados en EtOH.A expresada en nm; e expresado en l/mol cm (entre paréntesis)

De la comparación de los valores de Amexpara las transiciones

n->11"se puede concluir que existe una alteración importante en la

energia de los niveles n y/o 11“a causa de la presencia de un grupo

hidroxilo en posición alfa a un grupo carbonilo. Los desplazamientos

observados son grandes (34 nm para el ión-hidroxi—iT-oxo y 40 nm para el

epimero 169) e indican una variación en el ángulo torsional 0:C—C-0H,

responsable de la diferencia de 6 nm (151 del corrimiento total).

* __.._ 1*nl — 1ï1

1 L -——“ "i

nl __1l'_ 2» 1L ,____ "1C=O ’OH H0-C-C=O

Similares desplazamientos de las bandas n—>n'han sido encontrados

en espectros UV de d-hidroxicetonas ubicadas en anillos de seis miembros.

Se demostró que la absorción de luz UV por estos compuestos depende de la

geometría del sistema [156]. de manera similar a lo comentado para la

-169­

frecuencia del estiramiento C:O en el infrarrojo.

Si bien existe sólo un caso estudiado correspondiente a un sistema

cetólico ubicado en anillo de cinco miembros. se podria esperar un

comportamiento análogo. Para una explicación cualitativa de este efecto

es necesario recurrir a un análisis de los orbitales involucrados en una

transición n-n" (figura l¿3).

Figura 43

El orbital n es un orbital atómico 2p, localizado sobre un átomo de

oxigeno. que yace en el plano YZ. Tiene un plano nodal (XZ) en el cual la

función de onda cambia de signo y la densidad electrónica es nula.

Durante la transición n->1¡"‘un electrón es excitado desde este

orbital a uno 11'antiligante. Este último está constituido por dos

orbitales 2p. uno sobre el carbono y otro sobre el oxígeno. ambos

paralelos al eJe x. El orbital 11"resultante tiene dos superficies

nodales: el plano Yz y una superficie entre el carbono y el oxigeno. y

perpendicular al enlace C-O donde corta a aquel. En consecuencia. en este

orbital hay cuatro lóbulos; los orbitales n y 1:" se dicen

ortogonales: básicamente 81108no interactúan.

-170­

Si un sustituyente es introducido en un sistema de estas caracteris­

ticas en cualquier punto diferente de un plano nodal. el mismo destruye

la simetría existente permitiendo que los orbitales n y 17' inter­

actúen con él. Es entonces razonable suponer que si esta interacción es

energéticamente desfavorable. la moléculatenderá a contrarrestar este

efecto dentro de sus posibilidades. Dada la rigidez relativa del anillo D

de i7-ceto esteroides. no hay grandes posibilidades de un cambio

conformacional. El pasaJe a ió-ceto androstano permite una mayor

flexibilidad y. probablemente. un alivio de esta interacción

desfavorable, que no seria otra que la referida en la regla de Zefirov.

En el caso de la 5-metoxiciclopentenona. este efecto electrónico

desestabilizante llevaria a que el grupo metoxilo presentara barreras

rotacionales de elevada energía. y la reacción ocurriera baJo control

conformaclonal. ingresando el nucleófilo por la cara opuesta debido a

interacciones no enlazantes con el grupo metilo. Así. se podria

Justificar las elevadas diastereoselectividades encontradas en la adición

conJugadas de cupratos.

De esta forma. es probable que existan factores estereoelectrónicos

que Jueguen un dado papel en la estabilidad de los sistemas cetólicos

estudiados. si bien es difícil establecer el peso exacto de estos efectos

desde un punto de vista cuantitativo.

CONCLUSION

En definitiva. tomando las tres hipótesis inicialmente formuladas

respecto del origen del orden de estabilidad relativa de los

16,17-cetoles esteroidales estudiados en el presente trabajo. el cambio

de una conformación sobre. más rígida. a una semlsula. más flexible.

-171­

parece ser el factor de mayor peso. Se puede descartar la formación de un

enlace por puente de hidrógeno intramolecular. ya que los ángulos y las

distancias de unión _entre los sustituyentes anulares no son los adecuados

para permitir dicha interacción. Finalmente, si bien es probable la

existencia de efectos estereoelectrónicos. no es posible efectuar una

evaluación de su influencia en términos cuantitativos.

CAPITULO V

La Resonancia Magnética Nuclear de Carbono-13 se ha convertido en una

herramienta poderosa para la elucidación estructural de compuestos

orgánicos. aún cuando no ha alcanzado la Importancia de su análogo

protónico. Entre las razones que han contribuido a ello se destaca.

inicialmente. que la dependencia de los desplazamientos quimicos con las

variaciones estructurales es mucho más compleja que para RMNH-i. Los

desplazamientos quimicos de RMNC-i3 abarcan un rango mucho mayor (ca.

250 ppm para moléculas orgánicas neutras) y son más sensibles a cambios

estructurales. aún para los que tienen lugar en sitios remotos.

Adicionalmente. la espectroscopia RMNC-l3 refleja el esqueleto molecular

y no su periferia. Si bien esto implica una potencial ventaja respecto de

RHNH-i. se contrapone con la gran cantidad de factores estructurales y

la dificultad de evaluar las contribuciones individuales de cada uno de

ellos sobre las frecuencias de resonancia. Muchas veces suele

desconocerse si estas contribuciones son aditivas, cooperativas o

contrapuestas. Finalmente, la base fisica de estas influencias

estructurales. esto es. los efectos de sustituyente. no está aclaradateóricamente.

Frente a esta situación. hay dos metodologías a las que se suele

recurrir para asignar un espectro de C-l3: una, la comparación con

espectros de compuestos relacionados; otra. el estudio de los efectos de

sustituyente y su dependenciaestructural.

Respecto de la primera. en el curso del presente trabajo se

sintetizaron una serie de androstanos variadamente sustituidos. Dada la

inexistencia de antecedentes sobre sus propiedades en HHH C-l3. y como un

aporte a la colección.de datos necesaria para la elucidación estructural

de compuestos relacionados. se registraron los correspondientes espectros

-173­

y se intentó su completa asignación. Las estructuras de los compuestos

estudiados se presentan en la figura 40. Todos ellos fueron preparados a

partir de 3B-hidroxi-androst-5-en—i7—ona(53) utilizando las secuencias

de reacción descriptas en el capitulo II.

Los valores de desplazamiento quimico de los productos analizados se

presentan en la tabla 12. La asignación de las señales se llevó a cabo

mediante el uso conjunto de técnicas de irradiación selectiva (Single

Frequency Decoupling, SFD). desacople selectivo fuera de resonancia

(Single Frequency Off Resonance Decoupling. SFORD).ecos de espín con

desacople alternado (Attacned Proton Test. APT).deuteración, análisis de

los desplazamientos por acetilación de grupos hidroxilo (acetylation

shift) y comparación con datos de literatura de compuestos relacionados

[157],

Los espectros de los compuestos acetilados se han registrado en

cloroformo-di. Los de los derivados hidroxilados se realizaron en una

mezcla de benceno-dbzmetanol—d4 (1:1), fundamentalmente para

lograr una adecuada solubilidad. El uso de diferentes solventes puede

conducir a dificultades o incongruencias en la comparación de los valores

de desplazamiento quimico para un dado carbono. Si bien una parte de esta

variación es debida al cambio de la frecuencia de resonancia de los

átomos de carbono del tetrametilsilano, utilizado siempre comoreferencia

interna. este efecto suele ser muy pequeño. La mayor parte de este cambio

tiene lugar en aquellos átomos de carbono que se encuentran sustituidos

con o son adyacentes a grupos polares, y debe su origen a interacciones

soluto-solvente especificas. Para dichos carbonos las variaciones de

desplazamiento quimico pueden ser del orden de 2 ppm. Por ello. a lo

largo de nuestros estudios espectroscópicos se han comparado espectros

-174­

realizados en el mismo sistema de solventes.

Dada la caracteristica de hidroxi y/o ceto-esteroides de los

compuestos estudiados, su conc_entración se mantuvo aproximadamente

constante (80 - 120 mg por 0,4 ml de solución. ca. 0.5 H). De esta

forma son minimizadas las variaciones de desplazamiento quimico

originadas en un cambio de concentración. típicas de compuestos con

grupos funcionales polares.

Los datos de desplazamiento químico son expresados con una precisión

de 0.1 ppm. Si bien es posible obtener mejor resolución, mayor precisión

en estos valores tiene escaso significado en un uso comparativo si no se

trabaja a una concentración exacta Y a una temperatura constante.

Figura 40

Ac

R1 g ACO :

R2 3 A R1 2 B

R3 R2

Compuesto Estructura base R1 Re R3 Solvente

1 50 A OH H H b

a 50 A OH H H a

3 53 A OH A5 D

4 91 A OH H 0H c

5 92 A om: H H a

6 55 A OAC A5

7 93 A OAC H OAC

a 94 B H H

9 54 B A5 a

10 95 B H OAC a

Solventes: a:CDCl3; D:C5D6:CD30D (1:1); c:CDCl3:CD30D (9:1)

-176­

Flaura 40 (continuación)

o

... R4

R1 :

R2 R3

Compuesto Estructura base R1 R2 R3 R“ Solvente

n 96 c H H a

12 97 C H OAc a

13 as D OH H H OH b

14 60 D OH A5 OH b

15 52 D OAc H H OAC D

16 52 D OAC H H OAC a

17 59 D OAc A5 OAc a

18 55 D OAc H OAC OAc a

33 9a D OH A5 Br

34 99 D OH H OH Br a

Solventes: a:CDCl3; b:C6D6:CD3OD (1:1)

Flgura 40 (contlnuaclón)

R4

o

R1 í

R2 ¿a

Compuesto Estructura base Bi Ra R3 34 Solvente

19 ¡oa E ou H H ou b

ao a: E on A5 OH D

21 101 E OAc A5 ou a

az 102 E OH A5 OAC a

23 51 E OAC A5 OAC a

a4 51 E OAc A5 OAc n

25 56 e OAc H H OAC a

ao 57 E OAc OAc OAc a

27 ao P on u H on n

ae a4 F ou A5 on b

a9 103 F OAc H H OAc a

3o. 104 r OAC A5 OAc a

31 105 F OAc H OAc OAC a

32 106' F OAc H OAc ou a

Solventes: a:CDCl3: b=C5D62CD30D(1:1)

-17B­

Figura 40 (continuación)

o/ïo

c

Ho s .

R1 Í

R2

Compuesto Estructura base R1 R2 Solvente

35 107 G A5 a

36 ¡aa G H ou c

Solventes: a:CDCl3; C:CDCl3:CD3OD(9:1)

Carbono

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

gu3coon

cn3goon

LOSvalores entre paréntesis pueden SCP intercambiados.

37.5

(32.1)

70.9

38.3

45.3

29,0

35.4

54.9

36,0

20.9

31.6

48.1

51.7

22.0

36,0

221,5

13,9

12.4

36.9

31,3

70.8

37.9

44,8

28.3

30.6

35.0

54.4

35.5

20.4

31.5

47.7

51.3

21,7

35.8

221.0

13.8

12.3

Tabla 12

3

37.7

(31.9) (31.8)

71,4

42,5

141.6

120,8

(31.7)

31.6

50.7

37.0

20.7

(31.1) (31.5)

47,8

51.9

Espectro

4

37.4

70,7

(30.6)

(51.3)

68.7

40,0

34.0

54,0

36.4

20.5

48.0

(51,7)

-180­

36,6

27.3

73,3

33.9

44,6

28.2

35.0

54,3

20,4

31.5

47.6

51.3

170,2

36.9

27.7

73,6

‘38,!

139,8

121.7

170,0

7

36,

27,

72.

28.

48.

71.

36.

33.

53,

36,

20.

31.

47,

50.

21.

35.

219.

13,

13.

21.

21.

170.

170,

7

0

3

2

4

7

4

6

5

36.5

27.4

73.4

33.5

44,8

26.4

(33.3)

21,1

168.4

170,2

Carbono

10

11

12

13

14

15

16

17

16

19

gu3coon

CH3goon

36,

27.

73.

38.

139.

122.

30.

30,

50.

36.

20.

(33.

44.

54.

(29.

iiL

LOSvalores entre

Tabla 12 (continuación)

10

9 36.8

6 27.1

8 72.9

i 28.4

9 46.7

1 71,9

9 36.8

0 32.3

6 53.7

8 36,9

4 20.6

4) (33.2)

7 44.8

1 54.2

0) (28.8)

1 110,9

4 159,2

4 15.5

2 13,2

1 21.0

4 21.2

21.3

5 168.3

2 170.4

170.4

Espectro

11 12

36.5 (36.6)

27,3 27.0

73.4 72,8

33.9 28.2

44,6 48.4

28.3 71,7

31.2 (36.7)

33.7 32.3

54.5 53,9

35.5 36.6

20.5 80.4

(31.2) (31.0)

42.8 42.8

46. 2 46. 0

(26.4) (26,3)

59,7 59.5

90.7 90.7

14,6 14.5

12.1 13.2

21.0 21.0

21,3 21.2

21.3

168.6 168.6

170,2 170.2

170.5

45.2

28.9

(31.6)

35,3

54,8

36,0

20,6

(31.9)

48.0

48.8

(31.1)

71.3

219.3

14,4

12.4

14 15

37,8 37,

32.1 27,

71,7 74.

42.6 34,

141,7 44.

121.2 28.

(32.1) (31.

31.8 35,

51,0 54,

37.2 35,

20.7 20,

(31,8) (30.

48.0 48,

49.5 49.

(31.1) 29.

71,7 73.

220.0 214.

14.2 14.

19.6 12.

20,

2L

170,

171.

paréntesis pueden ser Intercambiados.-181­

0

9

9)

2

Carbono

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

gH3coon

CH3goon 169.

170.

27,6

73.5

36.0

139.6

121,4

31.1

31.4

49.9

36.6

19.9

30,4

47.3

48.8

29.6

72.2

213.5

13,9

19.3

20.8

170.0

170.2

Tabla 12 (contlnuaclón)

169.9

170.3

170.6

Espectro

19 20 21

37,4 37.8 36.8

(31.6) 31,6 27,6

71.1 71.7 73.5

38,3 42.6 38,0

45,6 141.7 139,6

29.4 121.2 121,5

(31.4) (32,4) 31.6

35.5 31,2 30.5

55,1 51.1 50,3

36,1 37.3 36.6

20,6 20,7 20.0

(31.4) (31,5) 30.9

47,5 47.2 46.6

44.8 46.3 45.6

31,6 31,7 30,6

75.3 75,2 75.1

218.2 220.8 220,1

14,4 14,4 14.6

12.5 19.6 19.3

21.3

170,3

LOSvalores entre paréntesis Pueden ser intercambiados-182­

Carbono

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

gn3coon

cu3goon

23

27.7

73.6

139,1

20.7

21,4

170,0

170,2

24

37.

26,

74,

38,

140.

122.

(32.

3L

50.

37.

20,

(31.

4

6

4

Tabla 1

169.8

170.2

2 (contlnuaclón)

Espectro

26 27 28 29

36.6 37.3 37,3 (3m

26.9 31.6 31,6 27.

72.6 71,1 71,7 71

28.2 38.3 42.6 3m

46.3 (45.2) 141.8 44,

71.4 29.0 121.2 28.

36.4 32,2 32.1 31,

32,7 34.8 31,6 34.

53,6 54,6 50.9 54.

36,6 36.1 37.3 35.

20.0 21.0 21.0 20.

31,4 36.9 36,8 (3@

46,9 42.9 42,6 41,

45.4 (45.3) 45.6 45.

29.0 36.2 36,3 (36,

74.2 217,6 217.6 210,

213.5 86.6 66,6 85.

14.4 11,8 11,7 12.

13.1 12.5 19.7 12.

20,6 20.

21.1 21.

21.2

169.7 170.

170,0 170.

17o,q

Intercambiados.LOSvalores entre paréntesis Pueden SCP-183­

4)

Carbono

30

1 36.6

2 27.6

3 73.5

4 37.9

5 139.0

6 121,3

7 31,4

a 30.9

9 49.7

10 36.6

11 20.1

12 36,0

13 41,3

14 45,4

15 36,0

16 210.4

17 65.4

18 12.2

19 19.3

gH3coon 20.6

21.3

CH3goon 170.0

170.2

ROQHZCHZOR

Tabla 12

Espectro

32 33

4 36,5 37,1

9 26.9 31,5

7 72,7 71.3

8 28.2 42,1

2 48.3 141.0

4 71.4 120,4

0 (35.3) 32.2

9 32.9 30.7

2 53,4 50.0

6 36.6 36.6

1 20.3 20.3

8 (37.3) 30.6

6 42.4 47.5

9 44,6 46.3

9) (36.2) 34,1

0 216.3 46,2

2 86,0 213.3

3 11,3 14.0

1 13,2 19,4

6 21.1

1 21,3

3

O 170.3

3 170,5

6

—184­

34

37.

(32.

70.

(39.

51,

66,

40,

33.

53.

36,

20.

30.

47.

47.

34,

46.

212.

14.

13,

1­

1)

8

6)

(continuación)

35

37,3

(31.2)

71.3

42.2

140,7

121.1

(31.6)

32.2

50,0

36,5

20.5

30.6

45.7

50.6

22.8

119.3

14.2

19.4

64,4

65.0

36

37.4

31.8

70.8

31.6

51,6

68.9

40.5

34.7

53.7

36,4

20.6

30,6

46.0

50.2

22,7

64,6

65,2

La segunda aproximación.el estudio de los efectos de sustituyente y

su dependencia estructuraL busca lograr un mayor conocimiento de los

factores que influyen sobre los valores de desplazamiento quimico en RMN

C-il La asignación de los espectros obtenidos permitió obtener un

conjunto de valores autoconsistente. apto para extraer información sobre

el efecto producido por la introducción de un grupo ióa- o ióB-acetoxuo o

un grupo 6a-acetoxih: y los correspondientes hidroxi-derivados.

Básicamente. el reemplazo de un átomo de hidrógeno en una molécula

orgánica por un sustituyente x cambia el entorno electrónico de núcleos de

carbono unidos directamente o más remotos Las resonancias sufren

desplazamientos hacia campos mayores o menores;la diferencia entre el

desplazamiento quimico ó de un dado carbono en el compuesto sustituido

y en el no sustituido es llamada efecto de sustituyente

(substituent-induced chemical shift, SCSN

SCS : 6 (C-X) - 6 (C-H)

El átomo de carbono observado que es influenciado por el sustituyente

es indicado de acuerdo con su posición relativa a x. según el número de

enlaces existentes entre enos:

X-C(G)-C(B)-C(Y)-C(6)-C(€)- - ­

Para una evaluación de los efectos de sustituyente es necesario que el

esqueleto hidrocarbonado de la molécula no se deforme significativamente

por la sustitución. De otra forma,los despdazamientosquímicos tendrian

una contribución de los cambios conformacionales Si bien pequeñas

distorsiones geométricas por introducción del sustituyente X son

inevitables, utilizando moléculas con relativa rigidez ellas suelen ser

despreciables. En este sentido.los esteroides derivados de 5a-androstano

estudiados en el presente trabajo constituyen una serie de compuestos

-185­

adecuados para el estudio de la influencia de factores geométricos Y

estereoquimlcos en lOS efectos de sustituyentes en sistemas CÍCllCOS.

Efecto de sustltuclón en C-16 con un grupo oxigenado

El anáusls del efecto de sustituyente acetoxno o hidroxuo en C-16

se uevó a cabo comparando las resonanclas de los slgulentes pares de

compuestos:

Efecto de acetoxllo 160

a. 3BJGB-dlacetoxl-Sa-androstan—17-ona y 39-3cetoxl—5a-androstan—17-ona

(espectro 25 - espectro 5)

b. 36468—dlacetox1—androst—5—en—17-onay 36-acetox1-androst-S-en-i7-ona

(espectro 23 - espectro 6)

c. 38.6a,168-tr1acetoxl-Sa-androstan-l'ï-ona y 39.6o-dlacetox1-5a­

androstan-17-ona (espectro 26 —espectro 7)

Efecto de acetoxdlo 16a

d. 3BJóa-d1acetox1—5a—androstan-i7-ona y 3B-acetox1-5a-androstan-17—ona

(espectro 16 - espectro 5)

e. 3BJ6a-dlacetoxl-androst-S-en-i?-ona y 3B-acetox1-androst-S-en-i7-ona

(espectro 17 —espectro 6)

f. 38.6o,16a-trlacetoxl-Sa-androstan-17-ona y 3B.6a—dlacetox1—5a­

androstan—17—ona (espectro 18 —espectro 7)

Efecto de nldroxilo 168

g.3BJóB-d1h1drox1-androst-5-en-17—ona y 3B-h1drox1-androst-S-en-17-ona

(espectro 20 - espectro 3)

n. 3B-acetoxl-loa-hidroxleandrost-5—en-17—ona y 3B-acetox1-androst-5-en­

17-ona (espectro 21 —espectro 6)

-186­

Efecto de hidroxdjo 16a

i. 36.16d-dlhldroxi-Sa—androstan-l'ï-ona y SB-hldroxl-Su-androstan-l'ï-ona

_ (espectro 13 —espectro l)

1 3BAód-dinldroxl-androst—5-en-l7-ona y SB-hidroxi—androst-S-en-17-ona

(espectro il} —espectro 3)

Los valores obtenidos se presentan en las tablas 13 y 14.

Si bien se encuentra fuera del marco del presente trabajo encontrar

una Justificación rigurosa de los efectos de sustituyente observados.

resultan validas las siguientes observaciones.

De la tabla 13 se puede observar que por introducción de un grupo

acetoxilo en C-16 se originan dos situaciones diferentes:

1. Carbonos que. dentro de la precisión lograda, no varían

significativamente su desplazamiento quimico independientemente de la

configuración del C-ló. En este grupo se encuentran C-i a C-7, C-9 a C-la

y C-l9. Este comportamiento es el esperado teniendo en cuenta la relación

espacial entre ellos y C-io. y la escasa transmición conformacional

existente desde esta posición.

2. Carbonos cuyo desplazamiento quimico se altera. Ellos son C-8 y (2-13

a C-la. La magnitud del cambio observado depende de la configuración en

C-ió.

Para destacar más claramente este último efecto, en la tabla 15 se

presentan las diferencias entre los efectos de sustituyente ibB-acetoxi y

loa-acetoxi para los carbonos afectados. Ellos se calcularon restando de

la tabla 13 los correspondientes valores de a-d. b-e y c-f.

-187—

Carbono

10

11

12

13

14

15

Tabla 13

Estudio comparativo

-188­

Tabla 14

Estudio comparativo

Carbono

G h 1 J

1 0. 1 -0. 1 -0. 1 0. 1

2 -0. 1 -0. 1 O, 1 0. 2

3 0. 3 -0, 1 -0. Z 0. 3

4 0. 1 -0. i 0. 1 0. 1

5 0. 1 0, 0 -0, 1 O. 1

6 0.4 -0. 2 -O. 1 0.4

7 (0.7) (0.1) (0.3) (0.4)

6 -0.6 -1.0 -0,1 0.0

9 0. 4 0. 1 -0. 1 0. 3

10 0. 3 -0, 1 0, O 0. 2

11 O. 0 -0. 3 -0, 3 0, 0

12 (0.4) (0.1) (0.3) (0.7)

13 -0.6 -1.2 -0. 1 -0.2

14 -5. 6 -5, 9 -2. 9 -2. 4

15 9. 7 6, 7 9, 1 9. 1

16 39. 3 39. 3 35. 3 35. 8

17 -0. 1 -O, 1 -2. 2 -0. 9

16 0. 9 1. 1 0. 5 O. 7

19 0.1 0. 0 0, 0 O. 1

Los valores entre paréntesis corresponden a carbonos cuyasasignaciones pueden ser intercambiadas.

-189­

Tabla 15

Carbono a-d b-e c-f

8 -0.7 —O,7 -0,6

13 -0.5 -0,5 -0.7

ill -2.8 -2.6 -3,0

15 -0,2 —0,2 —0,5

16 2.3 2,4 2.0

17 0.4 0,5 0,3

18 0.3 0.4 0,2

El efecto de sustituyentes en RMNC-i3 ha sido racionalizado, general­

mente. a través de interacciones de van der Waals y efectos estéricos

entre núcleos espacialmente cercanos. Han sido realizados diversos

estudios. entre los cuales sobresalieron Inicialmente los trabajos del

grupo de Grant [158460]. Posteriormente. Beierbeck [161]modificó

profundamente el concepto sobre el origen de los efectos de sustituyentes

en RHNC-13. Es importante destacar que la mayor parte de estos trabajos

se han realizado sobre sistemas conformacionalmente rígidos de anillos de

seis miembros. Dado que en nuestro caso el anillo D esteroidal es de cinco

átomos y no tan rigido desde el punto de vista conformacional, los

argumentos de dichos autores sólo podrian utilizarse en forma cualitativa.

En las tablas 13 y ill se observa que el efecto de sustituyente de los

grupos hidroxilo y acetoxilo es similar en lo que se refiere al sentido

del desplazamiento hacia campos altos 0 bajos. Sl bien las magnitudes son

-190­

ligeramente diferentes debido al conocido efecto de desplazamiento por

acetilación. que produce desprotección sobre posiciones a y y y

protección sobre posición B [163].

Efecto G

El desplazamiento de la resonancia del carbono a queda determinado

fundamentalmente por la electronegatividad del sustituyente [163].

Adicionalmente. en compuestos de naturaleza asimétrica existe cierta

influencia de la relación geométrica adoptada por el sustituyente. Esto

se verifica en nuestro caso. donde el efecto a del grupo oxigenado con

orientación iba es ca. 2.0 ppm mayor (para los acetatos) y ca. 3.5

ppm mayor (para los alcoholes) que el de los correspondientes epímeros

160.

Respecto del origen de esta diferencia. se podrian argumentar

variados factores. según que método semiempírico sea elegido. Teniendo

siempre presente que ellos se han desarrollado para el caso de anillos de

seis miembros, con geometria rígida, su aplicación es de naturaleza

cualitativa. De esta forma. la mayor desprotección de los epimeros

ibB-oxigenados podria relacionarse con la interacción presente en ellos

entre el l-l-ilid y el H-ióa (Beierbeck [161])o con las interacciones

quasi-syn-dlaxia! entre el C-iB (metilo angular) y el grupo

ióB-hidroxilo o acetoxilo y gaucne H-H con c-15 (Eggert [1541).

Efecto B

En este caso los carbonos afectados son C-i'ï y C-iS. Los grupos

carbonilo de C-i7 se protegen en ca. 6,1}ppm por un grupo ióB-acetoxllo

y ca. 6,6 ppm por un grupo iba-acetoxilo. Este efecto es similar al

causado por otros sustituyentes de elevada electronegatividad [165].y

-191­

se puede explicar en base a la menor densidad electrónica del C—16

producido por el grupo acetoxilo. fuertemente atractor de electrones. El

C-i7 reacciona atrayendo hacia si los electrones de la nube 11'.con la

consecuente protección.

Para el caso en que el sustituyente es un grupo iba-hidroxilo. el

efecto de protección producido se encuentra entre 0.9 y 2.2 ppm mientras

que para el epimero 168 no existe practicamente cambio en el valor de

desplazamiento quimico. Estos hechos indicarian la existencia de factores

adicionales (probablemente de tipo estereoelectrónico) que influyen en el

efecto del sustituyente hidroxilo sobre un grupo carbonilo vecino.

Respecto de C-iS. sufre una fuerte desprotección tanto para los

acetatos (ca. 7.5 ppm) como para los alcoholes (ca. 9 ppm). Este

comportamiento está de acuerdo con los efectos B del grupo hidroxilo.

estudiados por Eggert [15"]. si bien existe una diferencia cercana a

las 2 ppm en la magnitud del desplazamiento. que podria adjudicarse al

cambio en la conformación del anillo D producida POP el grupo 17-0X0.

Efecto y

Los efectos y corresponden a las diferencias de desplazamiento

químico de C-13 Y C-il}. C-13 sufre desplazamientos muy pequeños: si el

sustituyente oxigenado (hidroxilo o acetoxilo) se encuentra en posición

16a. el efecto de sustituyente es prácticamente nulo. mientras que para

el caso 166 ocurre una protección de ca. 0,5 ppm.

Más importante es el efecto y sobre C-ill. Si bien siempre tiene

lugar un efecto de protección. ésta es mayor para los isómeros iba (ca.

5,5 ppm) que para iba (2.5 - 3,0 ppm). Esta diferencia no es debida a

algún efecto del grupo acetilo. ya que acetatos y alcoholes exhiben

desplazamientos similares. Estos valores están de acuerdo con los efectos

-192­

de sustituyente observados en alcoholes esteroidales y decaloles. que

oscilan entre -3,3 y —7,3ppm [164465]. Es interesante notar el amplio

rango mostrad’o por el efecto y. hecho que fue adjudicado a diferente

grado de distorsión del esqueleto hidrocarbonado o a un aumento de la

distancia entre el sustituyente y el carbono observado por "flexión hacia

el exterior". Independientemente del origen de este efecto y del modelo

utilizado para su Justificación. los valores obtenidos concuerdan con el

rango informado en literatura. Los mecanismos de transmisión de los

efectos y no son completamente entendidos al presente, y su

interpretación continúa abierta a la especulación.

Efecto ó

En general. los efectos de sustituyente sobre posición 6 suelen

ser despreciables. En el caso que nos ocupa. dicho efecto involucra a C-8

y C-lB.

Respecto de C-B. un grupo oxigenado en posición 169 produce un efecto

de protección algo menor q_uei ppm. Por otra parte. la sustitución en

posición 16a no produce desplazamiento alguno dentro del error

experimental. Esto podría relacionarse con la ubicación syn de los

H-B y H-ioB existente en los lóa-hidroxi o acetoxi compuestos, que

desaparece en los epimeros 169.

En cuanto al C-ia (metilo angular). se observa un efecto de

sustituyente muy similar para ambos epimeros. ca. 0.9 para

orientación 168 y 0,5 ppm para orientación 16a. La similitud entre los

efectos ó de los 168 y loa-derivados indicaria una interacción débil

entre el sustituyente 168 Y C-ifi.

-193­

Efecto de sustituyente de un grupo 6a-oxigenado

De manera similar a lo efectuado sobre posición 16, los cambios en

los valores de desplazamiento quimico ocurridos por introducción de un

grupo oxigenado (hidroxiio o acetoxilo) en posición 60 se calcularon

restando las resonancias de cada carbono de ios siguientes pares de

sustancias:

k. 38.6a-dlacetoxi-5a-androstan-i'r-ona y 39-acetoxi-5a-androstan-i7-ona.

(espectro 7 - espectro 5)

¡­ n 38.6o.”—triacetoxl-Sa-androst-ió-eno y 39,17-0iacetoxi-Sa-androst­

ló-eno, (espectro 10 - espectro 8)

m. 38.6a.178-triacetoxi-iba.i7u-epoxi-Sa-androstano y 36,178-diacetoxl­

16a.17a-epoxi-5a—androstano. (espectro 12 - espectro il)

n. 38.6a,16a—triacetoxl-5a-androstan-17-ona y 3B,ióa—d1acetoxi-50—

androstan-i'ï-ona. (espectro 18 —espectro 16)

o. 38.6a.168-triacetoxl-Sa-androstan-i'ï—ona y 3B.ióB-diacetoxi—5a—

androstan-i'ï-ona. (espectro 26 —espectro 85)

38.6u,17B-triacetoxi-5a—androstan-ió-ona y 3B.i'ïB-diacetoxi—5a—'P

androstan-ió-ona. (espectro 31 - espectro 29)

Para evaluar el efecto del grupo 6a-hidroxi sólo se dispuso del par

q. 39,6u-dihidroxi-Sa-androstan-fl—ona y 38-nidroxl-5a—androstan—17—ona.

(espectro Ii - espectro 1)

Una inspección de los valores presentados en la tabla 16 permite

apreciar que el efecto producido por la introducción del grupo hidroxllo

es similar al del acetoxilo. en el sentido del desplazamiento hacia

-194­

Carbono

10

11

12

13

14

15

16

43,5

Tabla 16

EStUle comparativo

43.4

-195­

43,2

campos altos o bajos. La diferencia entre las magnitudes de dichos

desplazamientos pueden adjudicarse al efecto de desplazamiento por

acetilación, anteriormente comentado. Dado que para el estudio de efectos

de sustituyente del grupo ód-hidroxi sólo se dispuso de un par de

compuestos. resulta más adecuado realizar el análisis siguiente sobre los

compuestos acetilados, para lo cual se dispuso de seis pares de

compuestos (k-p).

Nuevamente, se distinguen dos comportamientos diferentes:

1. Un grupo de carbonos cuyo desplazamiento quimico es insensible a

la introducción del sustituyente 6d-acetoxilo. Ellos son C-i. c-a y C-ii

a c-1a. Si bien algunos átomos de este grupo presentan ligeras

variaciones en su desplazamiento quimico (c-z. c-12, C-ill). ellas pueden

originarse esencialmente en pequeñas variaciones conformacionales

producidas por la introducción del nuevo sustituyente antes que en

interacciones no enlazantes.

2. Un conJunto de señales que sistemáticamente muestran un efecto de

sustituyente aproximadamente constante. dentro del error experimental.

Ellos son C-3 a C-10 Y C-19.

Efecto a

En los derivados de 50-androstano estudiados el sustituyente 60

presenta orientación ecuatorial. La introducción de un grupo acetoxilo en

dicha posición produce un efecto a desprotector que oscila alrededor

de 43.4 ppm. Para el caso de un grupo hidroxilo. el único valor

disponible es 39.7 ppm.

Schwenzer [157] postuló una ecuación empírica para el cálculo de

efectos a del sustituyente hidroxilo en anillos A o B de monohidroxi­

-196­

esteroides. Al valor base postulado (36.9 ppm) se adicionan las

influencias de tres interacciones no enlazantes diferentes. definidas en

la fisura Ili: interacciones gaucne H-H (I). Interacciones

yt“,ch O-C (Il) e interacciones 6-syn-ax1a1 0-C._Laecuacion de Schwenzer es:

a-scswm = 30.9 + 1.9 n¡ - 1.1 nu + 4.5 nm

donde D1 es el número de veces que ll interacción I ocurre.

r‘ H H CH3 H3CH H H H

tu _’. __.

I II III

Figura 41

En el caso bajo estudio. un sustituyente 60 presenta tres

interacciones gaucne con hidrógenos vecinos (nl) y una interacción

ygaucne 0-C (nn). Por aplicación de la ecuación anterior se

obtiene un valor para el efecto a de l“.5 ppm. Dado que el margen de

error de dicha ecuación es de 1.2 ppm, vemos que el valor calculado

concuerda aceptablemente con el experimental (39,7 ppm). Adicionalmente.

si al valor calculado se le adiciona el efecto desprotector producido por

acetilación de un alcohol ecuatorial (2.9 ppm [153]),resulta un efecto

a calculado de 42.6 ppm para el grupo acetoxilo. bastante cercano al

experimental (43.4 ppm).

-197­

Efecto B

Los carbonos afectados en este caso son C-5 y C-7. Si bien ambos

presentan un efecto de desprotección, su magnitud es mayor para C-7

(ca. 5.6 ppm) que para C-5 (ca. 3.6 ppm).

Eggert [164] estudió el efecto B producido por un grupo acetoxilo

en una serie de derivados esteroidales. y obtuvo la ecuación

BSCS(0AC) = 5.3 - 1,2 q

donde q es el número de Interacciones yegua”, O-C existentes.

La aplicación de esta ecuación predice desplazamientos de 4.1 ppm

para C-5 (una interacción vgaucne O-C) y 5.3 ppm para C-7

(ninguna de tales interacciones). Por lo tanto. los resultados obtenidos

concuerdan apreciablemente bien con los calculados utilizando dicha

expresión.

Efecto y

C-Il. C-B y C-iO se encuentran en relación y respecto de C-6. Por

introducción del grupo 6a-acetoxilo C-‘l y C-B sufren una protección

de magnitud apreciablemente diferente (ca. 5.5 ppm y i,5 ppm.

respectivamente), mientras C-io resulta desprotegido en 1,0 ppm.

Esta diferencia de comportamiento podria vincularse con interacciones

y‘aucne 0-9 o yan“ 0-C (átomo de carbono gauche

o anti a un grupo hidroxilo. respectivamente) y con el grado de

sustitución de cada carbono: C-ll. secundario: C-B. terciario y C-iO.

cuaternario. De todas formas. se requerirán estudios adicionales para

poder determinar claramente que factores y en que magnitud intervienen en

la determinación de los efectos y.

Es interesante notar la buena concordancia entre los desplazamientos

-198—

predicnos por las reglas de Beierbeck para hidroxicompuestos [161]

(-5,63 para C-ll y -i,28 para C-B) y los experimentales (-7.7 y -i,ll.

respectivamente).

Efecto 6

Los átomos de carbono situados en posicion 6 corresponden a C-i.

C-3. C-9. C-ill Y C-i9. Dada la relación espacial existente entre ellos y

el sustituyente en oa. las variaciones de desplazamiento quimico no

se originarian en interacciones no enlazantes. Un factor que podria tener

influencia seria la existencia de pequeñas variaciones conformacionales.

El desplazamiento del metilo angular C-ig (1.0 ppm) coincide con los

valores hallados por Grover y Stothers (1,1 ppm) [15°]. y pone en

evidencia la naturaleza ecuatorial del sustituyente ya que para su

epimero 68 (hidroxilo axial). los desplazamientos de C-19 son de ca.

3,5 ppm (interacción syn-dlaxial).

CONCLUSION

En general. se puede ver que los efectos de sustituyente calculados a

partir de los espectros asignados de compuestos polifuncionales

sintetizados en el presente trabajo concuerdan absolutamente con los

antecedentes existentes (básicamente en compuestos monofuncionales) en el

sentido de determinar un efecto de protección o desprotección sobre los

carbonos adyacentes. Las magnitudes de los desplazamientos resultan

bastante aproximados a los obtenidos por otros investigadores en dichos

estudios sobre compuestos monofuncionales.

Una excepción interesante es el C-i'ï (carbonilo) en los ió-acetoxi­

17-030 derivados estudiados. que presenta un efecto B de protección en

-199­

lugar de la desprotección que ocurre sobre C-15 en esos mismos compuestos

o sobre C-i'l y C-15 en ió-monohidroxicompuestos [154]. La gran

diferencia desde el punto de vista electrónico originada por introducción

de un carbono carboníuco. con hibridación spa, en lugar de un

grupo metileno, sp3. sumado ai cambio conformacional producido por

dicha variación. podrian relacionarse con este diferente comportamiento.

PARTE EXPERIMENTAL

L. Generalidades.

Los puntos de fusión (pf) se determinaron en un aparato Fisher-Johns y

no están corregidos.

Las mediciones de poder rotatorio se realizaron utilizando una fuente

a 254 nm, en un polarimetro Perkin-Elmer modelo 141. en microceldas de

1 dm de longitud y a temperatura ambiente.

Los espectros de absorción en el infrarrojo se realizaron con un

espectrofotómetro Perkin-Elmer modelo 710-B, sobre una dispersión de la

muestra en nuJol. en pastillas de cloruro de sodio.

Los espectros de absorción en el ultravioleta fueron realizados en un

espectrofotómetro BeclflnanDK-EAo un espectrofotómetro Hewlett-Packard

modelo 8451A. También se utilizó un sistema CLAR-UV, formado por un

cromatógrafo liquido Hewlett-Packard modelo 10848 y detector UV variable

modelo 79875 A.

Los espectros de resonancia magnética nuclear de H-i y de C-i3 se

realizaron a 100.1 y 25,2 MHz. respectivamente, en un espectrómetro Varian

XL-100—15operando por pulsos y transformada de Fourier. acoplado a una

computadora Varian 620/L-100 y una unidad de discos magnéticos Sykes-TOOO.

Se utilizó cloroformo-d1 como solvente. salvo los casos en que se

indica el uso de otro solvente o mezcla de solventes. Los desplazamientos

quimicos se expresan en todos los casos en la escala 6. en partes por

millón respecto de la resonancia del tetrametilsilano. utilizado como

referencia interna (0,00 ppm). Las constantes de acoplamiento (J) se

expresan en Hertz. Las señales se indican en cada caso como singulete (s),

doblete (d). triplete (t). cuarteto (c). doble doblete (dd). multiplete

(m) o banda ancha (ba). Los espectros de RMNH-i se determinaron en tubos

de 5' mm de diámetro, aplicando PUISOSde 90° CODun tiempo de repetición

—201­

de ca. 4,7 s (tiempo de adquisición de 2.66 s y "pulse delay" de 2,0 s),

sobre un ancho espectral de 1500 Hz. Los espectros de RHN C-i3 se

registraron en tubos de 5 mm, empleando Ilo-100 me de muestra disuelta en

0.4 ml de solvente (0,5-i.0 H). utilizando pulsos de 45° con un tiempo

de repetición de 0.7i s. sobre un ancho espectral de 5700 H2.

Los espectros de RMNC-i3 totalmente desacoplados de H-i se obtuvieron

por irradiación de los núcleos de H-i a una frecuencia central correspon­

diente a ll ppm, modulada por un barrido de onda cuadrada.

Los espectros de RHN C-i3 con irradiación selectiva fuera de

resonancia (SFORD)se realizaron por irradiación de los núcleos de l-l-i a

una frecuencia única correspondiente a -ll. 0 ó 10 ppm.

Los espectros de RMNC-13 realizados por la técnica de ecos de espin

con desacople alternado (APT y APT de carbonos cuaternarios) se obtuvieron

utilizando la siguiente secuencia de pulsos:

13C [ 'ra - 90°A - Tb - 10003 - Tc - +FID+Y Jn

ÍH B.A, I L B.A.

u A B FID I+Y

+x +y +_x _Y _+x —y +_x _

Los espectros de masa por introducción directa se realizaron a 70 eV

en un espectrómetro de masa Varian-MAT CH'I-A, comandado por una

computadora Varian-MAT Data System 166, con unidades de salida TRC

-202­

Tektronix 4010 e impresora Tektronix llo3i. Los análisis por CG-EMse

realizaron por acoplamiento de dicho espectrómetro de masa a un

cromatógrafo gas-líquido Varian 1440 utilizando una columna de vidrio

(1,8 m x 2 mm) rellena con fase ov-17 (3X) y utilizando helio como gas

portador.

Las mediciones de radiactividad se llevaron a cabo en un espectrómetro

de centelleo líquido Packard Tri-carb 3003. Las muestras se disolvieron en

una mezcla de agua destilada (i ml) y una solución centelladora (14 ml)

conteniendo naftaleno (100 g). 2,5-difeniloxazol (PPO, 7g) y

Lil-bis-2-(l}-metil-5-feniloxazolil)benceno (dimetil-POPOP. 0.3 g) por

litro de solución en dioxano.

Las cromatografías analíticas en capa delgada se realizaron sobre gel

de sílice como fase fiJa (Kieselgel 60 F354, Merck). La detección se

llevó a cabo por inmersión en una solución de ácido sulfúrico 10! en

etanol Y posterior calentamiento a 100°C.

Las cromatografías preparativas en capa delgada se efectuaron

utilizando gel de sílice como fase fiJa (Kieselgel 60 F254. Merck) y

observándolas. luego de desarrolladas, a la luz ultravioleta (254 nm).

Las cromatografías "Flash" se realizaron según la referencia [122],

utilizando gel de sílice (Kieselgel 60. malla 230-400, Merck) y aplicando

nitrógeno para acelerar el paso del solvente.

Las cromatografías liquidas de alta resolución se realizaron en un

equipo Micromeritícs 750 utilizando un detector de índice de refracción

modelo 771. Las columnas utilizadas fueron Altex RSil c-1a HL de 10 um

de tamaño de partícula y longitud de 500 mm x iO mm de diámetro interno

(CLARpreparativa) y Beckman Ultrasphere CDS-2 de 5 um de tamaño de

partícula y 250 mm de longitud x 10 mm de diámetro interno.

-203­

Los solventes para cromatografía en columna o en capa delgada fueron

purificados por destilación fraccionada. Los solventes para CLARfueron

bidestilados y filtrados a través de membranas de teflón de 0.45 um de

tamaño de poro.

Los solventes anhidros se prepararon según las siguientes técnicas:

Cloruro de metileno: se refluJó sobre pentóxido de fósforo. destiló y

guardo sobre tamices moleculares tu.

Metanol: se refluJó ll h sobre torneaduras de magnesio. destiló y guardó

sobre tamices moleculares 3A.

Hexano: se refluJó sobre ácido sulfúrico. lavó con bicarbonato de sodio

(sol. sat.) y agua destilada y secó sobre hidróxido de potasio.

Benceno: se refluJó sobre cinta de sodio. destiló y guardó sobre trozos de

sodio.

Hexametilfosforotriamida: se secó sobre hidruro de calcio. destiló a

presión reducida y se guardó bajo nitrógeno.

Dimetilsulfóxido: se secó sobre hidróxido de sodio. se destiló a presión

reducida y se guardó baJo nitrógeno sobre tamices moleculares 4A.

Iso-Propanol: se refluJó 4 hs sobre torneaduras de magnesio. se destiló

y se guardó baJo nitrógeno.

Trietilamina: se secó sobre hidróxido de sodio. destiló. refluJó sobre un

21 de fenilisocianato. destiló y guardó sobre hidróxido de potasio.

Eter etílico: se pasó a través de una columna de alümina básica y se

refluJó sobre sodio-benzofenona hasta coloración azul. Se destiló antes de

usar.

Tetrahidrofurano: se refluJó sobre sodio-benzofenona hasta coloración azul

y se destiló antes de usar.

El 31-130fue comprada a Merck. Sharp a. Dohme. Canadá y el 3HBO fue

4301}­

obtenida de la Comisión Nacional de Energia Atómica.

Tomatidina y 38-hidroxi-androst—5—en—i7—onafueron adquiridos a Sigma

Chemical C0.. EE. UU.

g Preparación gg reactivos.

Isopropóxido de aluminio: se preparó según la técnica de la referencia

[168].Se destiló a presión reducida antes de usar.

Annidrido metansulfónico: se preparó según la técnica de la referencia

[169].El producto se recristalizó de éter etílico, pf: 69-7i°c;

llt :70-710C.

Borano-tetranidrofurano: se preparó según el procedimiento descripto por

Brown [17°].

Bromuro cüprico: se preparó a partir de acetato cüprico y bromuro de

acetilo [171].

Los compuestos 110 y 111 fueron preparados por reducción de las

cetonas 51 y 52. respectivamente. (NaBflq. THF. temp. amb.). Los com­

puestos 109 y 112 se obtuvieron por saponificación (KOH.EtOH, 2 ns a

ebullición) de 110 y 111. respectivamente. Los valores de desplazamien­

to químico (RMNH-l) significativos se presentan en la Tabla 3. pág 7o.

3_.Preparación gg [2Jl-2Hl- z [2.4-3H]—tomatidina.

Tomatldona (46).

Tomatidina (1, 100 mg) fue disuelta en una mezcla de HMPT (0.48 ml),

CH3c12 (0,46 ml) y DMSO(0,16 ml) anhidros. y la solución se enfrió a

-20°C. Se agregó una solución de anhídrido metansulfónico (83,4 mg) en

-205-—

CHZCla (0,3 ml). y la mezcla de reacción se dejó en reposo a -15°C

por dias. Se agregó HEt3 (0,19 ml) y se dejó llegar a temperatura

ambiente. con constante agitación. La solución se volcó sobre hielo-agua.

separándose un producto aceitoso que cristalizó por agitación. El crudo

(90,6 mg) fue purificado por cromatografía en columna de silica gel l-l.

eluyendo con CH2C12—MeOH-NEt3(99:1:0.á). Se aisló tomatidina sin

reaccionar (22,0 mg) y tomatidona (61.9 mg. 621).

pf: 201-203 °C (HeOH); lit. [76] pf: 195-1970C.

m (cm-1): 1715 (c:0).

RHN H-i (ppm): 0.86 (3H, s. He-iB); 0.87 (3H, d. J:7 Hz, He-Zi); 0.97 (31-1.

d, J:7 Hz, lle-27); 1.04 (31-1,s. lle-19); 2.75 (ZH, d. J:7 Hz. H-EG); 4,16

(iH. m. 1-1-16).

RMN C-i3 (ppm): 11.5 (C-i9); 15.6 (C-Zi); 16.9 (C-iB); 19.3 (C-Z'I); 21.2

(C-ii); 26.2 (C-23); 28,5 (C-24); 26,8 (C-6); 31.0 (C-ZS): 31,9 (C-7);

32,6 (C-15); 34.9 (C-B); 35,7 (C-iO); 38.0 (C-Z); 36,5 (C-i); 40,0 (C-iE);

40.8 (C-i3); lELO (C-EO); 44.6 (C-4); 46.6 (C-S); 50,2 (C-Zó); 53.8 (0-9):

55.5 (C-i‘l); 61.9 (C-i7); 78,3 (C-ió); 99.0 (c-za); 211,4 (C-3).

EH (m/z. X): 413 (Hfl 7); 398 (2); 385 (8); 271 (5); 138 (83);

114 (100).

Tomatldona deuterada.

Una solución de tomatidona (iO mg) en benceno-hexano (0.2 mi; 3:2) fue

filtrada a través de una columna de alümina básica (3.3 g) previamente

equilibrada con 21120 (99.51d. 0,1 ml), eluyendo con la misma mezcla

de solventes a una velocidad de goteo de 30 gotas por minuto. La

tomatidona deuterada obtenida (iO mg, 991) presentó una distribución

isotópica de 47.81 d-o; 40,81 d-1; 10,61 d-Z Y 0,81 d-3,

-206­

correspondiente a un promedio de 16,11de deuteración, que equivale a 0,64

átomos de deuterio por molécula promedio.

Tomatldona trltjada.

Tomatidona (3.5 mg) fue tratada de forma similar al caso anterior.

utilizando 31-120(35 mCi) sobre alümina básica (3 g). Se aisló

tomatidona radiactiva (3.5 mg) de actividad específica 1.0 mCi/mmol.

[2,4-2H]—tomat1d1na.

Tomatidona deuterada (15.1mg) fue tratada con isopropóxido de aluminio

previamente destilado (100 me) en Iso-propanol (i ml), y la mezcla

calentada a reflujo durante 1 h. Se agregó agua (i ml) y la mezcla se

alcalinizó por agragado de solución de NaOl-I(5K. i ml). De esta forma se

disolvió el precipitado de óxido de aluminio y ocurrió el intercambio de

átomos de deuterio en posiciones distintas a c-z y C-li. La solución se

extrajo con Etao (3 x 15 ml). La fase orgánica se lavó con agua y se

secó sobre Hgsoq. Por filtración y evaporación del solvente a presión

reducida se obtuvo una mezcla de epimeros en C-3 (15.0 mg, 99‘). Su

separación se efectuó por CCDpreparativa sobre sillca gel F254,

desarrollando tres veces con CHZCl¿—HEt3(99:1).Este procedimiento

permitió obtener el epimero 3a de tomatldina (determinado por la presencia

de la señal a 66,4 ppm en RHN C-i3 correspondiente a su C-3. 3,0 mg) y

[2,4-3HJ-tomatidina (9.0 mg. 591) con una distribución isotópica de

58.4! d-o; 39,8! d-i; 1.8! d-¿. correspondiente a un promedio

de 10.91 de deuteración y equivalente a 0.43 átomos de deuterio por

molécula promedio.

pf: 204-2080C;llt.[i72k 203-2080C.

IR (cm-1): 3320 (-OH. —NH).

-207­

RMN H-1 (ppm): 0,83 (GH, S, Ide-18 + lle-19); 0,87 (3H, d. J:7 Hz, Me-21);

0,97 (31-1.d, J:7 HZ, lie-27); 2,75 (EH, d, J:7 Hz, 1-1-25); 3,60 (1H, ba.

H-3); 4,16 (1H. ba. H-16).

RMN C-13 (ppm): 12,3 (C-19); 15,7 (C-21): 16,9 (C-18); 19,3 (C-27); 21,1

(C-11); 26,6 (C-23); 28,4 (C-Z‘H; 28,7 (C-6); 30,7 (C-25); 31.1 (C-2);

32,4 (C-7); 32,5 (C-15); 35,1 (C-B): 35,6 (C-10); 37,0 (C-1); 37,8 (C-l-L);

40,2 (C-12); 40.9 (C-13); 42,8 (C-ZO); 44,9 (C-5)i 49.9 (C-26); 54,4

(C-9); 55,8 (C-14); 62,1 (C-17): 70,7 (C-3); 78,7 (C-16); 98,8 (C-22).

[2,4-3HJ-Tomat1'd1na.

Tomatidona tritiada (8,7 mg; 1.0 mCi/mmol)fue tratada con iso-propóxido

de aluminio (100 mg) en Iso-propano] (i ml) como se describió para el

caso anterior. De esta forma. se aisló tomatidina radiactiva (4.5 mg; 0,64

mCi/mmol). Sus propiedades espectroscópicas (RMNH-i y C-iB) y

cromatográficas resultaron idénticas a las de tomatidina.

pf: 205-2080C (MeOH); 111.1172]: 203-2080C.

¡_-.l_.Preparación dj 3g,ióg—d1acetoxi-androst-5-en-i'ï—ona [53).

35,17-D1acetox1—androst-5,16-dIeno (54).

A una solución de BB-hidroxlandrost-S-en-i'ï-ona (2.80 g) en acetato de

Iso-propenilo (20 ml) se agregó i ml de solución catalizadora (5 ml de

acetato de Iso-propenilo y 0,1 ml de Hasog). Durante un periodo de li

h. fueron destilados aproximadamente 5 ml de solvente. Se agregó

nuevamente acetato de Iso-propenilo (20 ml) y solución catalizadora (i

ml). Se concentró la mezcla de reacción hasta aproximadamente la mitad de

-208­

SU volumen. en un periodo de 6 h. La solución se llevó a temperatura

ambiente Y se diluyó CODhexano (100 El); se ÍIItPÓ a través de una

columna de alümina básica (15 B). POP evaporación del solvente a PPCSIÓD

reducida se obtuvo un SÓlldO cristalino. que CORSIStIÓen una mezcla de

3B-acetoxi-androst-S-en-l7-ona (55) Y 38.17-diacetoxi-androst-S.16-dieno

(54). El producto se PUPIÏICÓPOP recristalización con metano] (2.0 e,

521).

IR (cm-1): 1620 (C:C); 1720, 1760 (C:0).

RMN H-i (PPM): 0.92 (3H, S. Pie-18); 1,06 (3H, s. lle-19); 2,04 (3H, S.

ACO); 2,16 (31-1.S, ACC); l¡,60 (iH. ba. H-3); 5.40 (il-I, ba. H-5); 5.50 (il-I.

dd. J:2 Y 3 Hz. 1-1-16).

RMN C-13: ver Tabla 12, pág. 176.

EM (m/z. X): 313 (M-ACO, 70,3); 312 (M-ACOH), 271 (M-ACO-ACOH, 97,7); 270

(70,2); 255 (93,7).

3fl,16fl-Diacetoxi-androst-S-en-17-ona (53).

El enolacetato 54 (3,6 g) fue disuelto en ácido acético glacial (60 ml)

conteniendo anhídrido acético (2 ml). Se agregó tetraacetato de plomo (¡4,5

g) y se agitó en la oscuridad por 14 h. Se diluyó con AcOEt (200 ml) y se

lavó con solución de NaOl-I(SN, 50 ml) hasta que la fase orgánica se volvió

clara. Se lavó con agua hasta neutralidad y se secó (Na3804). Por

evaporación del solvente a presión reducida cristalizó el compuesto 53

(3.5 g, 86X)

pi: las-1630€ (MeOl-l).

IR (cm-1): 1715, 1745 (C:0).

RMN 1-1-1 (PPm): 0.98 (3H, s, lie-18); 1,06 (3B, S, Ide-19); 2,03 (3H, S.

ACO); 2.11 (3H. s, ACO); l},60 (iH. ba, H-3); 5,00 (1B. t, J:8 Hz, 14-16);

-209­

5,40 (il-l. ba. H-S)

RMN C-13: ver Tabla 12. pág. 1'78.

EM (¡n/z, z): 328 (M-ACOH, 92,5); 266 (M-ZACOH. 60,8 ): 21‘} (67,6); 2i3

(61.6).

í. Preparación (lg 3g,169—dlacetox1-5a-androstan-i'ï-ona ‘56).

35-}!1drox1-5a-androstan-17-ona (50).

3B-H1clrox1-androst-S-en-i'ï-ona (53, 2.0 g) fue disuelto en ACOEt (50 ml)

e hidrogenado a preslón atmosférica en presencia de Pd Sil/C (200 mg). Tras

11}h de reacción el catalizador fue separado por filtración a través de

un lecho de Cellte. y el solvente fue evaporado a presión reducida. Se

obtuvo un producto aceltoso. que se cristallzó de MeOH(1,7 g. 84X)

pf:170—173°C (HeOI-I), llt [137]: 172-1740C.

IR (cm-1): 3460 (-OH); 1720 (c:0).

RMN 1-1-1(ppm): 0,83 (BH, s. lle-19); 0,88 (3H, s, lie-16); 3,55 (il-I. ba,

H-3).

RHN C-13: ver Tabla 12, pág. 176.

3fl,17-Djacetox1—5a-androst—16—eno (94).

Se preparó a partlr' del compuesto 50 utilizando la misma técnlca que en

la preparación de 53.

pf: 166-168.5°C (HeOH), llt [104]: 170-1720c.

IR (cm-1): 1600 (C:C): 1725, 1745 (c:0).

.RMH H-i (ppm): 0,86 (3H, s. Me-ia ó lle-19); 0.88 (3H, s, He-19 ó Me-ia);

2,02 (31-1, s. ACO); 2,16 (31-1, S, ACO); 4,66 (1H, ba, H-3); 5.46 (il-l. dd.

-210­

J:2 y 3 Hz. H-16).

RMN C-13: ver Tabla 12. pág. 176.

JB,‘Iófl-Djacetox1-5a-androstan-17-ona (56).

Se preparó a partir del enolacetato (94) utilizando una técnica similar

a la de la obtención del compuesto 53.

pf: 153-155°C (MeOH): lit [103]: 158.2-158,8°C.

IR (cm-1): 1715. 1745 (c:0).

RMN H-l (ppm): 0,85 (3H. s. lie-19); 0.95 (31-1.s. Pie-18); 2,02 (3H. s.

ACO); 2.11 (Sl-I, s, ACO); 4.46 un. ba. H-3); 4.99 un. t, J:8 Hz, 1-1-16).

RHN c-13: ver Tabla 12. pág. 17a.

EM (In/z; x): 39o (14+. 0.o); 33o (M-ACOH, 1,7); 270 (M-ZACOH); 220 (40);

205 (100).

Q: Pregaración (E 3g.6a,16g—triacetoxl-Sa-androstan-l'T-ona ‘57).

35-H1drox1-17—etMendjoxI-androst-S-eno (107).

SEI-Hidroxi-androst-S-en-i7-ona (2,0 g) fue disuelta en benceno (60 ml). Se

agregó etilenglicol (1.5 ml) y la solución se calentó a ebullición en un

aparato de Dean Stark. hasta no más condensación de agua. Se agregó

p-TsOI-l (100 mg) y se volvió a calentar a ebullición hasta no más

condensación de agua en el destilado. Se dejó enfriar y se virtió sobre

NaHC03 (sol. sat... 100 ml) se lav6 con agua hasta neutralidad, se secó

(N32804) y se evaporó el solvente a presión reducida. Se obtuvo 1,8 g

(69,6!) de producto.

IR (cm-1): 3480 (-OH).

-211­

RMN H-i (ppm): 0,82 (BH. S, Me-iB ó lle-19); 0,83 (SH, S, Me-i9 ó lle-18);

3,60 (iH. ba, H-3); 3,84 (41-1.m. etilendioxi). 5.40 (il-I, ba. H-S).

RMN C-13: ver Tabla 12. pág. 179.

EH (m/z; X): 332 (14+, 64.1); 314 (M-Hao, 61,8); 244 (70,6).

35,6a-D1n1drox1-17-et11end10x1-5a-androstano (108).

El compuesto 107 (1.0 g) fue disuelto en THF anhidro y se agregó, gota a

gota, una solución de BH3.THF (2M. 12 ml). La mezcla de reacción se

agitó baJo nitrógeno. a temperatura ambiente. durante ill h. Se enfrió a

0°C y se destruyó el exceso de borano por agregado cuidadoso de agua. La

solución se alcalinizó con KOH (10! en EtOH. 40 ml) y se agregó. gota a

gota. Hzoz (30x. 16 ml). Se 'filtró la suspensión para eliminar el

ácido bórico precipitado y se extrajo con CHÉCla(3 x 50 ml). Se secó

(Nazso4) y se evaporó el solvente a presión reducida. Se aislaron

0.90 g de producto (861).

pf: ZOO-2020€ (CH2C13—hexano).

IR (cm-1): 3300 (-0H).

RMN H-i (ppm): 0,82 (31-1.S. lle-18 ó lle-19); 0.81} (3H, s, lle-19 ó Pie-16);

3,50 (EH. ba, H-3 + H-ó); 3.90 (4B. m, etilendioxi).

RHN C-13: ver Tabla 12, pág. 179.

EH (In/z; X): 350 (14+, 92.4); 332 (H-Hao, 12.9); 305 (10,2).

319,6a-D1n1drox1-5a-androstan-17-ona (91).

El compuesto 108 (500 me) fue disuelto en una mezcla de AcOH-agua (1:1.

8 ml) y agitado por 2 h a temperatura ambiente. El solvente fue evaporado

a presión reducida, obteniéndose un aceite. homogéneo por CCD,que no pudo

-212­

ser cristalizado (400 mg. 91.51).

IR (cm-1): 3300 (-0H); 1710 (c:0).

RMN H-l (ppm): 0.85 (3H. s, Me-m ó Pie-19); 0,86 (3_H.s. lle-19 ó Me-ia);

3.50 (en. Da. H-3 + H-G).

RMN C-13: ver Tabla 12, pág. 176.

33,6a-Diacetoxi-Sa-androstan-fl-ona (93).

El compuesto 91 (400 me) se disolvió en piridina (a ml) y se agregó

anhídrido acético (1.5 ml). La mezcla se dejó en reposo por ill h. Se

virtió sobre hielo-HCl (d) y se agitó hasta cristalización del producto.

Se extrajo con AcOEt (2 x 50 ml), se lavó con NaHC03 (sol. sat., 2 x 50

ml) y luego agua hasta neutralidad. Se secó (Haeso4) y se evaporó el

solvente a presión reducida. Se obtuvo ur, aceite que no pudo der

cristalizado (420 mg, 67 X).

IR (cm-1): 1715 (c:0).

RHN H-i (ppm): 0,66 (3H. s. lle-18); 0,92 (3H. s. lle-19); 2,02 (3H. s,

ACO); 2.01} (3H. s. ACO); 4.70 (ZH. ba, 1-1-3 + H-ó).

RHN C-13: ver Tabla 12, pág. 176.

3fl,6a,17—Triacetox1—5a-androst—16-eno (95).

El compuesto 93 fue tratado en forma similar a lo realizado con 54. Se

obtuvo un aceite, que no pudo ser cristalizado (490 mg, 1001).

IR (cm-1): 1620 (C:C), 173o, 1750 (c:0).

RHN H-i (ppm): 0,88 (3H. S. lie-18); 0,92 (3H. s. lle-19): 2.02 (3H. S,

AcO): 2.03 (3H. s. AcO); 2.14 (3H. s. AcO); 4,70 (al-l. ba, H-3 + 1-1-6); 5.48

(1H. dd. J:2 y 3 Hz. H-16).

RMN C-13: ver Tabla 12. pág. 176.

-213­

EH (m/z; X): 432 (M+, 12,8); 392 (13.7); 375 (13.5); 315 (82,3); 316

(72.5); 266 (76,1).

35,6a,1ófl-Trjacetox1-5a-androstan—17—ona (57).

El compuesto 95 (490 mg) fue tratado de manera slmllar a lO efectuado

COl’l54. Se obtuvo un aceite que no pudo ser crlstallzado (440 mg. 87X).

IR (cm’i): 1740 (c:0).

RMN H-i (ppm): 0.93 (3H, s. Ide-19); 0.96 (BH. s, ¡ae-18); 2.03 (3H. s.

ACO); 2.04 (3H, s. ACO): 2,11 (31-1.s. ACO); 4,70 (en. ba, H-3 + H-ó): 5.00

(m. t. Jza Hz, 1-1-16).

mm c-13: ver Tabla 1a. pág. 17a.

EH (m/z; z): 446 (w. 0.5); 432 ua); 391 (92.3); 390 (72.1); 328 (7.4);

255 (100).

L 3 —Acetox1-16 - 2 —2-bromo P0 IODOXI-5a-androstan-17—ona ‘65).

Tetraacetato de plomo (150 mg) fue disuelto en ácido 2-bromoproplón1co

racémico (4 ml, destilado) y la solución fue agitada a temperatura ambien­

te durante 3 h. Se agregó 39.17—d1acetox1-5a-androstan-l'ï-ona (100 mg) y

la mezcla de reacción se agltó a temperatura ambiente por 14 n. El

producto fue aislado mediante un tratamiento simllar al empleado en la

preparación de 38,168-d1acetox1-androst-5—en—17-ona (53).

pf: 125-135 (HeOH. mezcla de epimeros).

IR (cm‘i): 1740 (c:0).

RHN H-i (ppm): 0.85 (BH. s. lle-19); 0,89 (31-1.s. kde-18); 1,84 (3B, d. J:7

Hz, ¿Le-CHE"); 2,02 (BH, s. ACO); I¿,35 (iH, c, Jz'ï Hz, Me-CEBI‘); 4,50-4,70

(EH, ba, H-3 + 1-1-16).

-214­

g: Preparación (g 3gliba—d1acetox1—5a—androstan—17—ona(52).

3fl,17fl-DIacetoxI—16a,17a—epox1—5a—androstano (96).

38.17-D13cetox1-5a-androst-ió-eno (94, 2.20 g) fue disuelto en cloruro

de metlleno (80 ml). Se agregó NaHC03 (20 ml, sol. sat.) y se agltó

hasta formar una emulslón. Se agregó m-CPBA (652. 2.2 g) y se continuó

la agitación por espacio de 2 h. Se separó la fase orgánlca y se lavó con

agua hasta neutralidad. Se secó (Haaso4) y se evaporó el solvente a

presión reducida, recuperándose 2.00 g (871) de epóxldo.

pf: UPI-1500€ (MeOH); llt [104]: 149-1500C.

IR (cm-1): 1725. 1760 (c:0).

RMN H-i (ppm): 0.83 (3H. s. lie-19); 0,66 (31-1.S. Me-iB); 2.01 (3B. s.

ACO); 2,08 (31-1. 3.. ACO); 3,86 (il-I. s. 1-1-16): 4,68 (il-I, ba. H-3).

RMN C-13: ver Tabla 12. pág. 176.

EH (rn/z; X): 390 (M‘. 2,2); 348 (80.6): 330 (M-ACOH. 10.6); 260 (69,4):

245 (78.6).

35,160-D1366tox1-5a—androstan—17-ona (52).

El epóxldo 96 (1,00 g) se disolvió en cloruro de metlleno (40 ml). Se

agregó una gota de SnClq y la mezcla de reacción se agltó 5 min. Se

virtló sobre solución de NaHCO3,se lavó con agua hasta neutralidad, se

secó (Haasolp y se evaporó el solvente a presión reducida. Se obtuvo

el compuesto 52 (1,0 g, 1002).

pf: 182-1850C (HeOH); llt [104]: 184-1850C.

m (_cm‘1): 1735 (c:0).

RMN H-i (ppm): 0.85 (31-1.s. Pie-19); 0,96 (3H, s. Ide-18); 2,02 (3H. S,

ACO); 2.11 (BH. s, ACO); 4,68 (1H, ba. 1-1-3); 5.38 (il-l, dd, J:0,8 y 6.1 HZ,

—215—

1-1-16).

RMN C-13: ver Tabla 12. pág. 177.

EM (m/z; Z): 390 (M+. 12,3); 375 (M-Me. 1.0); 330 (M-ACOH, 132); 276

(60.7); 270 (M-ZACOH. 12,8).

g Pregaración d_e 3g,6a,16a—triacetoxi—5a—androstan—17—ona (58).

36,6a,17fl-Tr13cctox1-16a,17a-epoxl-Sa-androstano (97).

A partir del enoiacetato 95 (100 mg) se utilizó la misma técnica que

para la obtención dei epóxido 96. Se obtuvo un aceite que no pudo ser

cristalizado (ao mg, 77x).

IR (cm-1): 1730. 1760 (c:0).

mm H-i (ppm): 0,88 (3H. s, Me-m ó Ide-19); 0.39 (3H. s, Me-19 ó lie-16);

2.03 (BH. s, ACO); 2.03 (BH. s. ACO); 3,88 (11-1.s, H-ió); 4.70 (en, ba.

H-3 + H-6).

RHN C-13: ver Tabla 12. pág. 177.

36,641,160'—TrIacetox1-5a-androstan-17—ona (56).

El epóxido 97 (80 mg) fue reordenado a 58 mediante una técnica similar

a la empleada en la obtención de 52. Rendimiento: 30 mg (37,51).

IR (cm-1): 1735 (c:0).

RMN H-i (ppm): 0.88 (3H. s. Pie-19); 0.96 (31-1.s. lie-18); 2.02 (BH, S,

ACC-3 + ACC-6); 2.10 (BH. s, ACC-16); 4,60 (EH, ba. H-3 + H-6); 5.40 (1H,

dd. J:1 Y 8.1 Hz, H-16).

RMN C-i3: ver Tabla 12. pág. 177.

-216­

1_0.Preparaclón (¿É3gliba-dlacetoxl-androst-S-en-l'ï—ona ‘59).

JB-deroxI-16a-bromo-androst-5—en-17-ona (98).

Una solución de 39-n10rox1-androst-S-en-l7-ona (53. 1,60 g) Y CuBrZ

(4,60 g) en HeOH (200 ml) se calentó a reflujo durante 24 h. Se deJó

llegar a temperatura amblente y se dlluyó con agua (200 ml) y se extrajo

con CHECIZ(3 x 100 ml). La fase orgánica se secó 018804), se filtr‘ó

y se destlló el solvente a presión reduclda. El reslduo obtenido se

recrlstallzó con MeOH,obteniéndose 1.53 g (752).

pf: 175-1770C (MeOl-I), llt [108]: 177-1780C.

IR (cm-1): 1735 (C:O); 3400 (-0H).

RMN H-i (ppm): 0.92 (3K. S. lle-18); 1.03 (3B, S. lle-19); 3.60 (iH. ba.

1-1-3); 4,55 (1H. t. le} Hz. 1-1-16); 5.40 (il-I, ba. H-S).

RMN C-13: ver Tabla 12, pág. 176.

3B,16a-DUJIdroxl-androst-S-en—17-ona (60).

El compuesto 98 (140 mg) se disolvió en una mezcla de DMF-agua’w ml,

3:1) y se agregó una solución de NaOH (1.2 eq.). Se agltó a temperatura

ambiente durante 45 mln. Se virtló sobre solución de HC] (ix, 50 ml) y se

extrajo con AcOEt. Se lavó con Hal-¡C03(sol. sat.) y luego agua hasta

neutralidad. Se seco (N32804) y se evaporó el solvente a presión

reducida. El producto se recrlstallzó con HeOH (92.8 mg, 802).

pf: 185-1880C (MeOH); llt [108]: 188-1900C.

IR (cm'i): 1730 (C:O); 3360 (—0H).

RMN H-1 (ppm): 0.96 (3H, S. lle-16); 1,03 (SH, s, lle-19); 3,52 (ll-l. s.

H-3); 4,20 (il-I, dd, J:3 y 6 Hz. 1-1-16); 5,40 (1H. ba. 1-1-5).

RMN C-13: ver Tabla 12. pág. 177.

-217­

EH (rn/z, X): 30‘} (M+, 100); 287 (5,3); 271 (18,7); 232 (88,7).

3fl,lóa—Dlacetox1—androst—5—en-17—ona (59).

El dihidroxicompuesto 60 (100 mg) fue acetilado POPtratamiento con

Aczo (0.5 ml) en Py (1 mi). a temperatura ambiente por ill h. El producto

se aisló de la forma usual y se recristalizó con MeOH(121 mg, 952).

pi: lbs-1670€ (HeOH); lit [132]: 167-1680C.

IR (cm-1): 1735 (c:0).

RMN 1-1-1(ppm): 0.99 (BH, s. ide-16); 1,05 (3B. s. Pie-19); 2.03 (su. s,

ACO); 2.11 (3H, s, AcO): 4,60 (m. ba. H-3); 5.45 (m. dd, J:2 y a Hz.

H-ib).

RMN C-i3: ver Tabla 12, pág. 177.

g Reacción gg Reformatskz entre 2-bromogrogionato d_eetilo x

3Q,ióg—diacetoxi-5d—androstan-17-ona (57).

Zinc en polvo (1.5 g. lavado con HCl) fue agregado a una solución del

compuesto 57 (1,0 g) en una mezcla de benceno-Etao anhidros (50 ml.

1:1).Se agregó 2-bromopropionato de etilo (4,0 ml) y un cristal de iodo.

La mezcla se calentó a reflujo por 1 h, se dejó llegar a temperatura

ambiente. el liquido sobrenadante se decantó del exceso de zinc y éste

último se lavó con Etzo. La fase orgánica se lavó con solución de HCl

(d), luego con agua hasta neutralidad. se secó (¡132804) y se evaporó

el solvente a presión reducida. El residuo resultante se disolvió en

piridina (10 ml) y se agregó anhídrido acético (5 ml). La solución se deJó

en reposo por ill h. Luego de este período se volcó sobre hielo-chd) y se

-216­

agltó durante 30 mln. Se extrajo la fase acuosa con AcOEt (3 x 50 ml), se

lavó con NaHC03 y luego agua hasta neutralidad. La fase orgánlca se secó

(Nat-¿804)y se ellmlnó el solvente a preslón reducida, obteniéndose un

producto crudo (1.2 g). Previo a su separaclón por CLARpreparatlva dlcho

crudo fue cromatograflado en una columna de slllca gel, eluyendo con

nexano-ACOEt (80:20). Así resultó 1,0 e de la mezcla 61-64 apto para la

separaclón por CLAR.La separaclón de la mezcla en sus cuatro componentes

se realizó sobre una columna de fase reversa Ultrasphere ODSde 250 mm por

lo mm, a un flujo de ll ¡nl/mln eluyendo con una mezcla de MeOH-agua

(90:10).De esta forma se obtuvieron los productos 61-64 en una relación

61:68:63:64::15:40:15:30

PPOdUCtO 61

IR (cm-1): 1730 (c:0). 3460 (-0H).

RMN H-i (ppm): 0.85 (3H. s. ¡qe-19); 0.96 (3H. s. ¡qe-16); 1,24 (3H. a.

J:'T Hz. Me-Zi); 1,26 (3H. t, J:7 Hz. cg3cnaom; 2.02 (3H. s, Aco),

2.13 (3H. s. AcO): 2,54 (m. c. J:7 Hz. 14-20); 3.62 (lH. s. —0H); 4.06

(¿HT c, Jz'ï Hz. Rocg¿.CH3); 4.60 un. s. H-17); 4.62 (1H. ba. H-3)

RHN c-13 (ppm): 11.8 (C-iB); 12.1 (C-19); 12.6 (C-21); 14,0

(gu3cnaon); 21.0 y 21.3 (gH3coon); 60.6 (ROCH29H3);73.4 (c-3);

70,2 (C-17); 81,7 (C-16): 170.2 y 170,6 (CH3goon); 175.0 (C-22)

EH (ln/z; Z): 492 (M-HBO. 10): l¿50 (5); 446 (15); 432 (87)

Producto 62

IR (cm-1): 173o (c:0), 3480 (—0H).

mm H-l (ppm): 0.82 (3H. s. ¡»le-19); 0.92 (3H. s. lie-18); 1.27 (3H. t.

Jz'Ï Hz. CIÁ3CH20R); 1,28 (3H. d. Jz'f H2, lle-21); 2.01 (3H. S, ACO);

-219­

2,08 (3B. s. ACO); 2,74 (1B, C. Jz'Ï Hz, H-ZO); 3.03 (iH. S. -OH): 4.11

(EH. C, J:7 Hz, CH3Cl_-I_¿0R);4,65 (iH, ba. 1-1-3); 4.93 (1B. dd, J=6 Y

6 HZ. 1-1-16)

RHN C-13 (ppm): 12,1 (C-19); 14,0 (C-Zl Y 9H3CH20R); 14,5 (C-iB); 21.1

Y 21,4 (QH3COOR); 60.8 (CH3QH30R). 73,4 (C-3); 76.1 (C-ió); 81.8

(C-i'Ï): 169.7 Y 170.4 (CH3QOOB); 176,2 (C-22)

EH (¡n/z; X): 492 (11.3): 450 (76,4); 446 (15,2); 432 (82,1)

Producto 63

IR (cm-1): 1735 (c=0). 3450 (-OH).

RHN 1-1-1: 0.82 (31-1. s. lle-19); 0.91 (314, s. Me-ia); 1.23 (3B. d. J:7 Hz.

¡ue-21); 1.25 (3B. t. J:7 Hz, cg3cnaon); 2,01 (31-1.s, A60); 2.06 (BH.

s. ACO); 2.41 (m. c. Jz'l Hz. 11-20); 3.35 (il-I, s. -0H); 4.06 (en, c, J:7

Hz, CH3C}_¡¿OR):4.55 (1H. s, H-17); 4.65 (m. ba. 11-3)

RHN c-13 (ppm): 12.2 (c-19); 12.6 (C-Ei); 13.2 (C-18); 14.0

(gn3cnaon); 21.0 y 21.4 (gu3coon); 60,6 (CH3QH20R);73,4 (C-3);

78,2 (C-i'ï); 83,6 (C-16); 170.0 y 170,4 (CH3goon); 175.7 (c-za)

EM (m/z; 1): 492 (25.4); 450 (1:4); 446 (24.1); 432 (46,6)

Producto 64

IR (cm-1): 1730 (C:O), 3400 (-OH).

RHN H-i (ppm): 0.83 (3B, S. lie-19); 0.89 (31-1,S. Pie-18); 1,27 (BH. t,

J:7 Hz, Cli3Cl-IZOR); 1.35 (3B, d, J:7 Hz, Pie-21); 2.01 (3H, S, ACO);

2.09 (3H. S. ACO); 2,47 (ll-í, c, Jz'Ï Hz, H-ZO); 4.10 (BH. C. J:7 Hz.

CH3CI_{¿OR);4,40 (il-I. S. -OH); 4.65 (1H. ba. H-3); 5,00 (iH. dd. J:8 Y

10 Hz. H-16)

RMN C-13 (ppm): 12,1 (C-19); 13,9 (QH3CH20R); 14,2 (C-Zi); 14,8

(C-Zl); 14.8 (0-18); 21.1 Y 21,4 (9H3C00R); 60.8 (CH3QH20R); 73.5

-220­

(C-3); 74,3 (C-16); 82,9 (C-17); 170,1 Y 170.4 (CH3QOOR); 177.7 (C-ZB)

EM (m/z; X): 492 (2,1); 450 (28,3); 446 (0,8); 432 (26,3)

g Reacción g: Reformatskz entre 2-bromoEroEionato (Laetilo z

3g,16a—diacetoxi—5a-androstan-i'ï-ona ‘52}.

Se utilizó la misma técnica que para el caso de 3B.168—diacetoxi—androst­

5-en-i7-ona, con un rendimiento de 681. El análisis por CLABen idénticas

condiciones a las del caso anterior mostró la presencia de un único

producto. 66.

pf: 173-175 °C (MeOH); lit [70]: 176-1770C.

IR (cm-1): 3590 (-OH); 1735. 1710 (C:0)

RHN H-i (ppm): 0.61 (61-1,S, Me-18 + lie-19); 1,22 (3H. d, J:7 Hz. Me-Zi);

1.23 (3H. t. J:7 Hz..C¿I_3CH¿0R); 2.01 (3H. s, ACO); 2,02 (3B. s, ACO);

2,75 (il-l. c, J:7 Hz, H-ZO); 3.51 (1H. s. -0H); 4,04 (EH. C. J:7 Hz,

CH3CE20R); 4,70 (iH, ba, H-3); 5,08 (1H. dd, J:3 Y 9 Hz, H-16)

RMN C-13 (ppm): 12.1 (C-19); 12.6 (C-Zi 6 C-18); 13,9 (QH3CH20R); 14.7

(C-iB ó C-Zi); 21,0 y 21,3 (9H3COOR): 60,5 (CH3QH20R); 73.5 (C-3);

78.4 (C-ió); 81,6 (C-17); 170,0 Y 170,5 (CI-1390012); 175,8 (C-ZZ)

1_3¿Pregaración d__e(S)—2-bromoEroEionato (¿e etilo.

ACIdO (S)-2-DPOEOPPOPIÓDICO.

L-alanina (5 g) fue disuelta en una mezcla de HBr (481. 58 ml) y agua (100

-221­

mi). Se agregó hielo (200 g) y una vez que la temperatura de la mezcla

llegó a 2°C se comenzó a agregar NaNOz (10,4 g. porciones de 1 g). con

agitación. ‘seguido de 1133304 (70 g). Cuando la temperatura de la

mezcla llegó a 15°C se separaron los sólidos por decantación y se

extrajo la fase acuosa con Etzo (5 x 50 ml). Se secó la fase orgánica

(1132804 y CaCla) y se eliminó el solvente a presión reducida. El

aceite obtenido se destiló a 22 mm Hg, separándose la fracción de punto de

ebullición 110-1140c (6.4 g, 74,5 X).

[(flDeo = 44.90 (puro). lit [117]: 45.60.

(S)-Z—Bromoproplonato de etuo.

Acido (S)—2—bromopropiónico (9.1 g), EtOH (absoluto. 12 ml), tolueno (50

ml) y 143804 (0.2 ml) fueron calentados a ebullición en un aparato de

Dean Stark. hasta no más condensación de agua en el destilado. Se extrajo

con HaHC03 (sol. sat.. 2 x 50 mi) y se lavó con agua hasta neutralidad.

Se secó (Ha2804) y se eyaporó el solvente a presión reducida. El

líquido obtenido se purificó por destilación a presión reducida (8,0 g.

741).

p. eb.: 70-74°C (30 mm Hg).

[01D20 : 44,80 (puro).

ii: Uso ¿e enolatos d_elitio para l_a introducción (¿e l_acadena lateral

sobre C-i'ï gg ióg-acetoxi-i'ï-oxo-androstanos.

Método genera].

Una solución de diisopropilamina (1 ml) en THF (anh.. 3 ml) se llevó a

-222­

-100°C (baño de ¡ateo-hielo seco). en atmósfera de nltrógeno. Se

agregó, gota a gota. n-butlllltlo (1.714en hexano. 4,5 ml). Se agltó

30 mln y se agregó lentamente una soluclón de proplonato de ter-butllo (l

ml) en THF (2 ml). Se agltó durante 30 mln. Se agregó lentamente una

solución del lóB-acetoxl-l'I-oxo esterolde (ca. 150 mg) en THF (2 ml).

Se agltó a -100°C durante 1 h. Se volcó la reacción sobre HCl (1:10, 20

ml) y se extrajo con CHzCla (a x 30 ml). Se lavó la fase orgánica con

agua hasta neutralldad, se secó (“82804) y se evaporó el solvente a

preslón reducida.

Las mezclas de epimeros en C-20 fueron separadas por cromatografía Flash.

eluyendo con CHZClg-MeOH (96:4).

Reacción sobre 35.16g-dlacetoxl-5a—androstan-i’T-ona.

35,165,17fl-Tr1n1dr'ox1-17—1.so-20—Iso—bjsnor-5a-colanato de t-butjlo,

producto mayorltarjo.

m (cm-1): 1737 (c:0), 3330 (-011).

RMN H-1 (p'pm): 0.80 (3H. s, Me-lB); 0.85 (314. s, ute-19); 1.25 (314, a,

J:'7 Hz, lle-21); 1,44 (9H. s. crm); 2.35 (lH. c, J:7 Hz. H-ZO); 3,60 (1,

ba, H-3); 3.71 (11-1,t. J:8 Hz. H-ló); 5.20 un. s, -0H).

RHN 0-13 (ppm): 12,1 (c-19); 13.3 ((2-21); 15.2 (c-la); 21,1 (c-u); 27.7

(-Cl_¡l_e_3);28.5 (C-6); 31.0 (c-a); 32,0 (c—7); 34.1 (c—15 ó c-12); 34.5

(C-12 ó C-15): 35.1 (c—a); 35.5 (c-10); 36.9 (C-i); 37.6 (0-4); 43.0

(c-20); 44.7 (c-5); 46.3 (c-14);47.4 (C-13); 53.9 (c-9); 70.6 (C-3); 73.3

(C-16); 80,7 (c-17 ó -<_:Me3);81,6 (-gue3 ó c-m; 177,8 (c-22).

EM (m/z; x): 436 (14+. 1.3); 418 (M+-H¿o. 9,4); 330 (66,0); 363

(70,81); 362 (M+-t-BUOH); 345 (67.2): 344 (H+-H20-t-BUOH.

—223­

66,0); 329 (M*-t—Bu0H-H20—Me. 6,0).

35,165.17B-Truudrwu-17-150-b15nor-5a-colanato de t-butllo, producto

minoritario.

IR (cm-1): 1734(c=0). 3363 (-014).

RHN H-i (ppm): 0,81 (3H. s, Ide-19); 0,66 (3H. s, lle-18); 1,28 (31-1.d.

J:7 Hz, He-zn; 1.47 (9K. s. 4123); 2.56 (m. c. J:7 Hz. H-zo); 3,50

(m. s, —0H);3,60 un. ba, H-3); 3,72 un. t. J:6 Hz. 1-1-16).

RMN c-13 (ppm): 12,2 (cz-19); 14,1 (c-1a ó c-21); 14,5 (c-21 ó c-1a); 21.0

(c-u); 27.9 (-cgg); 28.5 (c-o); 31,1 (C-2); 32.0 (c-7); 34,3 (C-15);

35.2 (C-B); 35,5 (c-10); 37.0 (c-1); 37.8 (c-q); 44.9 (C-S); 45.6 (C-ZO);

46.4 (C44); 47,3 (c-13); 54,1 (C-9); 70.8 (c-3); 73.9 (C-16); 81,3 (c-17

ó —(_2Me3);01,5 (-gMe3 ó c-17); 176.3 (c-za).

EH (rn/z; z): tua (W-Hao, 3,2); 330 (66.0); 362 (68,6); 344 (6,8); 329

(4.9).

Reacción sobre 39,169-d1acet0x1-androst-5-en—17 -ona .

3fl,165,17fl-Trlnjdrox1-17-Iso-ao-Jso-blsnorco!—5—enato de t-butUo,

producto mayoritario.

IR (cm-1): 1735 (C:0). 3390 (-0H).

RMN H-i (ppm): 0,89 (3H, S. lle-18); 1,01 (31-1,s, Pie-19); 1,27 (3H, d.

J:7,2 Hz. Pie-21); 1.46 (9H, s, -Clï3); 2,31} (il-I, C. J:7,2 Hz, H-ZO);

3.50 (iH. ba. H-3); 3,72 (ll-I. t, J:8 H2, H-16); 5,20 (iH, s, -OH); 5.36

(1H: ba: 1-1-6).

RMN C-13 (ppm): 13,1 (C-Zi): 14.8 (C-18); 19,0 (C-19); 27,5 (-CH_e_3);

36.2 (C-iO); 46,4 (C-EO); 46,8 (C-13); 71,4 (C-3): 73.3 (C-16); 80,5 (C-17

ó -(_:Me3); 81,3 (-gMe3 ó C-i'Ï); 120.6 (C-ó); 140.1} (C-5); 177.7 (C-ZZ).

4124­

EH (m/z; X): 416 (M+-H20. 4.9); 378 (71,6); 360 (H*-t-BUOH,

70,5); 343 (77,0); 342 (M+-H20-t-BUOH, 100); 327 (M+-H¿O­

t-BuOH-Me. 5,3).

35,163,175-17¡mar-0x14}-Jso-b1snorcoJ-5-enato de t-putuo, producto

minoritario.

IR (cm-1): 1735 (c:0), 3405 (-OH).

RHN H-i (ppm): 0.39 (3B. s, lle-16); 1,02 (3H. s. lle-19); 1.30 (3H. a.

J:7.1 Hz. ¡«e-21); 1.47 (9H. s. 4133); 2,59 un. c. J:7.1 H2. 11-20):

3,50 un. Da. H-3); 3,73 un. t, J:8 Hz. 1-1-16);5,36 un. ba. H-ó).

RHN c-13 (ppm): 14.1 (C-Zi): 14,4 (c-1a); 19,4 (c-19); 26,0 (-cm);

36,5 (c-10); 46,0 (C-EO); 47.0 (C-13); 71.5 (c-3); 75,2 (C-16); 81,3 (c-17

' -<_:Me3);81,5 (-gMe3 ó C-17); 121.0 (C-b); 140,6 (C-5); 176,3 (C-EZ).

Reacción sobre 3glóalióg-tr1acetoxl-Sa-androstan-N-ona.

319,9a,163,17fl-Tetranjdr'ox1-17—.Iso-20-jso-bisnor-Sa-colanato de t-butllo,producto mayoritario.

IR (cm-1): 1740 (C:0), 3370 (-OH).

RMN H-1 (ppm): 0,82 (3H. S, lle-19); 0,86 (3H, S, Pie-18); 1.27 (31-1.d.

J:6.9 Hz. lie-81); 1.47 (9H. S. —CM_e-5);2.39 (iH. C. J:6,9 Hz. 1-1-20);

3,40-3.60 (EH. ba, H-3 + H-6): 3.77 (1H. t. J:8 H2. H-16).

3fl,6a,16t?,17fl-Tetranldroxj-fl—Iso—bjsnor—5a-colanato de t-butilo,

PPOdUCtO MIDOPICBPIO.

IR (cm‘i); 1740 (C:0), 3400 (-OH).

RMN H-i (ppm): 0.82 (3H. S. Me-19); 0,85 (3H. S, lle-18); 1,24 (31-1.d,

-225­

J:6,9 Hz. Me-Zi); 1.47 (9B. S. -CMe3); 2,61} (il-I. C. J:6.9 H2, H-ZO):

3,40-3.60 (EH, ba, 1-1-3 + H-ó); 3.77 (1H, t, J:6 H2, Hfib).

Reacción entre 3Q,ióg—diacetoxi-androst-S—en—17-ona z e_lenolato g_ litio

(M acetato g_et-butilo.

3fl,iófl,17fl-Tr¡hidroxl—5a-pregnan-21—oato de t-Dutuo, ünlco producto.

IR (cm-1): 1730 (C=O), 3400 (-OH).

RHN H-i (ppm): 0.95 (3B. S. 146-18); 1,03 (3H. s, Pie-19); 1,46 (9H. S,

-Cl_ig3); 3,50 (1H. ba. H-3); 4,83 (il-l. dd, J:6 y 8 Hz. 1-1-16):5,34 (1B,

ba. H-ó).

RMN C-13 (ppm): 13,7 ('C-18); 19.3 (C-19): 27,9 (-Cmgg): 36,4 (C-10):

45.8 (C-13); 71.1 (C-3); 76.7 (C-16); 80,9 (C-17 ó -gMe3); 81.7 (-gue3

6 C-i'Ï): 120.5 (C-6): 140.8 (C-5); 172,2 (C-ZZ).

EH (m/z; X): 346 (8,4): 328 (7.0); 287 (79.1); 271 (100).

1_5.Interconversión gg grugos funcionales.

35,165-Diacetox1-17fl-hldroxi-fl—jso—20—jso—bjsnorcoj—5-enato de metilo,

71.

El 39,168.17B-trihidroxi-i'ï-iso-ZO-iso-bisnorcol—5—enato de t-butilo

(250 mg) se disolvió en dioxano (30 ml) y se agregó HCl (1:10, 5 ml). La

mezcla se calentó a refluJo durante 1.5 h. Se enfrió a temperatura

ambiente y se llevó a sequedad a presión reducida. El sólido cristalino

obtenido se disolvió en una mezcla de Et¿0—MeOH(1:1. 15 ml) y se agregó

-226­

solución etérea de diazometano hasta persistencia del color amarillo y no

más desprendimiento de nitrógeno. Se deJó en reposo por 30 min y se

elimino el exceso de diazometano por arrastre con nitrógeno. Se evaporó el

solvente a presión reducida y el residuo obtenido se disolvió en Py (Z ml)

y Aceo (i ml). Se dejó en reposo a temperatura ambiente por ill h. El

producto fue aislado de la forma ya descripta para acetilaciones (235 mg.

85.7X).

pf: iia-1210€ (MeOH).

m (cm-1): 1730 (c:0). 3350 (-on).

RHN H-i (ppm): 0.97 (3H. s, Me-iB); 1,01 (3H. s. lle-19); 1,30 (31-1.d.

J:7 Hz. lle-21); 2,03 (BH. s. ACO); 2,07 (3H, s. ACO); 2.47 (il-l. c. J:7 H2.

1-1-20); 3,69 (3B, s, -C001L0): 4,32 (iH, s. -0H); 4,60 (il-I. ba. H-3); 5,06

(il-l, dd. J:6 y 8 Hz, H-ió); 5.40 (il-l, ba. H-b).

RMN C-i3 (ppm): 14,2 (C-Zi); 14,7 (C-iB); 19.2 (C-19); 21,2 y 21,3

(9H3COOR); 52,0 (-CO0M_e); 73,6 (C-3); 74.2 (C-ió); 82,8 (C-i7): 121,9

(C-6); 139,5 (C-S); 170.1 y 170,2 (CH3QOOR); 178,2 (C-ZZ).

EM (m/z; Z): 476 (Mt 1,2); 458 (M*-H¿0, 1); 434 (71,2); 416

(lv-Aeon. 90.6); 398 (M+—Ac0H-H¿o, 10,3); 356 (M+-2Ac0H, 3,3).

Desnidratación del fl-hldroxléster 71.

El compuesto 71 (100 mg) y p-TsOH (10 mg) fueron disueltos en tolueno

(15 ml). La solución se calentó a reflujo durante 30 min. Se llevó a

temperatura ambiente. se diluyó con Etao (40 ml) y se lavó con NaHC03

y luego agua hasta neutralidad. Se secó la fase orgánica (1132804),se

filtró y se evaporó el solvente a presión reducida. Tras separación

cromatográfica del residuo obtenido (cromatografía Flash) se aisló el

-227­

éster conJugado 72 (20 mg; 211) Y la lactona 78 (35 mg; 43X).

Compuesto 72.­

m (cm-1): 1740 (c=0).

UV un“): 219 (EtOH),

RHN H-i (ppm): 1.02 (BH. s. lie-18); 1,10 (3K, s. lle-19); 1.79 (3K. s.

Me-an; 2,03 (3B, s. ACO); 2.06 (3K. s. A60); 3,76 (3B. s. COOMe); 5.40

un. ba. H-S); 5.50 (en. ba. H-3+H-16).

mm c-13 (ppm): 16.6 (C-iB); 19,2 (C-19); 20.9 y 21.4 (gu3coom; 29.6

(c-zn; 73.7 (c-3); 73.9 (c-16); 121.9 (c-a); 124.7 (c-zo); 139.5 (c-5);

170.3 y 170.4 (CH3goon); 170.9 (C-2a).

EH (¡n/z; X) 398 (M-ACOH: 66.7); 338 (M-ZACOH; 338).

Compuesto 76.

IR (cm-1): 1740 (c:0).

UV un“): 219.5 (EtOH).

RMN H-i (ppm): 1,14 (3K. s,Jle-19); 1.26 (3H. s. ¡ae-13); 1.33 (3H. a,

J:0.5 Hz. lie-21); 2.03 (3K. s. ACC); 4.60 un. ba. 1-1-3);5,25 un. ba.

H-16); 5.40 (m. ba. H-S).

RHN c-13 (ppm): 9.o (c-21); 16,5 (c-1a); 19,2 (c-19); 20.0 (gH3coon);

73.5 (C-3); 82.1 (C-16); 116.0 (c-ao); 121.5 (C-b); 139.7 (C-5); 173.8

(c-m; 170.2 (cu3goon); 176,7 (c-az)

EM (m/z; l): 324 (H-ACOH. 100).

Hidrogenacfin de la lactona 78.

La olefina 78 (30 mg) fue disuelta en ACOEÍ.(5 ml) e hldrogenada a

-228­

presión atmosférica utilizando Pd Sl/C como catalizador (10 me). Tras i h

de reacción se separó el catalizador por filtración a través de un lecho

de Celite y se evaporf: el solvente a presión reducida, obteniéndose la

lactona saturada 75 (30 mg. 992).

IR (cm-1): 1725 (C=O); 1765 (C:O).

RMN H-i (ppm): 0,82 (BH. s. ble-19 ó ¡“le-18); 0.85 (31-1.s. ble-18 ó lie-19):

1.38 (31-1.d. J: 7,4 Hz. lle-21); 2,01 (BH. s, ACO); 2.86 (1H. dc. J:7 y 4

HZ; H-EO); l¡“95 (iH. ba. 1-1-16); 5.50 (il-l. ba, H-3).

RMN C-13 (ppm): 12,1 (C-18 ó C-19); 12.3 (C-19 ó C-ió); 21,4 (QH3COOR);

73,4 (C-3); 83.0 (C-ió); 170,3 (CH3Q00R); 179,6 (C-EZ),

EM (m/z; X): 388 (M‘. 1,3); 328 (M-ACOH. 67,2); 313 (81.8); 274 (12.7).

Isomerlzaclón de ¡a lactona 75 a 77.

La lactona saturada 75 (30 mg) fue disuelta en benceno anhidro (10

ml). Se agregó alümina básica (100 mg) y la suspensión resultante se agitó

por 14 n a temperatura ambiente. Se filtró el sólido y por evaporación

del solvente a presión reducida se obtuvo la lactona 77 (27 mg, 90X).

IR (cm-1): 1725 (c:0); 1765 (c:0).

RMN H-i (ppm): 0.83 (61-1. s. lle-18 + Ide-19); 1.23 (31-1.d. J:7,1 Hz. 1-1-21);

2.02 (3H, s. ACC): 2,50 (il-I. dC, J:7 Y 1 Hz. 1-1-20); lal,50 (1H. ba. 1-1-3);

l¿,99 (1H. ba. H-16).

EM (m/z; l): 328 (H-ACOH, 100); 313 (15.1); 274 (73,5).

Acetato de tigogenlnlactona (36).

Tomatidlna (1) fue degradada al acetato de tigogeninlactona siguiendo

-229­

el procedimiento de la referencia [129].El producto obtenido presentó ias

siguientes propiedades espectroscópicas:

IR (cm-1): 1725 (c:0). 1755 (c:0).

RMN H-i (ppm): 0,74 (3H. s. Me-ia); 0.64 (31-1,s, Me-19); 1.32 (3H. a, J:8

Hz. Ide-21); 2.03 (3a.. s. AcO); 2.57 (1H. dc, J:6 y 1 Hz. 14-20); 4.64 (m.

ba, 14-3); 4.93 (m. aaa, J:5 . a y a Hz, 1-1-16).

RMN c-13 (ppm): 12.2 (c-19); 13.6 (C-iB); 17.9 (c-zi); 21,4 (gn3coon);

73,3 (c—3);82.6 (C-ió); 170.3 (cu3goon); 181,0 (c-aa).

EH (m/z; Z): 326 (14+. 100); 313 (37): 274 (57,8),

1_7_.Experiencias cinéticas p_o_rRMN C-i3.

Método general

Para seguir el curso del reordenamiento de los compuestos 51 y 52

por RMNC-i3 el compuesto en cuestión (ca. 70 mg) fue disuelto en 0.4

mi de una mezcla metanol-dq-benceno—d6 (1:1)conteniendo i! de

TMScomo referencia interna. Los espectros fueron registrados sobre un

ancho espectral de 5852 Hz. utilizando pulsos de 45° y un tiempo de

repetición de 0.701 s. Cada espectro es el resultado de la acumulación de

4000 pulsos, con irradiación del espectro protónico a una frecuencia

central de 4,0 ppm. y posterior transformada de Fourier de la FID

resultante.

Luego de registrar un espectro en dichas condiciones (t:0 n) se agregó

una microgota (50 ul) de D3804 ó KOD (402 en D20) y se comenZÓ

la acumulación consecutiva de las FIDS correspondientes.

-230­

35,163-D1n1‘drox1-androst-5—en-17-ona (65).

33.168-Diacetoxi-androst-5;en-17—ona (51. 1,0 g) fue disuelta en

dioxaho (80 ml) y agua (20 ml). Se agregó 142804 (6N, 10 ml) Y la

mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente por 50 n. Se diluyó con

AcOEt (200 ml) y agua (400 ml). la fase orgánica se lavó con Hal-¡C03 y

luego agua hasta neutralidad. se secó (Haaso4) y se evaporó el

solvente a presión reducida. El residuo obtenido se disolvió en meo y

se dejó cristalizar a 11°Cdurante ill h. El precipitado obtenido se

separó por filtración. y mediante CLARpreparativa (MeOH-agua 65:15.

columna RSil C-ia HL) se pudo aislar el compuesto buscado (150 mg, 11.8%).

pf: 195-1990C (MeOH); llt [172]: ZOO-¿04°C.

IR (cm'ï): 1730 (C:O), 3350 (-OH).

RHN H-i (Ppm): 0.97 (3H. s. Me-ia); 1.05 (3K. s, lle-19); 3,50 (iH. ba,

H-3); 4.97 (il-l, t. J:8.3 Hz. 1-1-16);5.40 (il-l. ba. 1-1-6).

RMN C-13: ver Tabla 12. pág. 176.

33,16a-D1n1drox115a-androstan-17—ona (85).

38.16a-Diacetoxi-Sd-androstan—17-ona (52, 150 mg) fue disuelta en

EtOH-agua (10 ml, 2:1) y se agregó una gota de ¡12804 (c). La mezcla se

agitó a temperatura ambiente por 69 h . Se diluyó con agua y se extraJo

con AcOEt. Se lavó con agua hasta neutralidad. se secó (Naesoq) y se

evaporó el solvente a presión reducida. obteniéndose iio mg del producto

85.

pf: HBO-1830€ (MeOH); lit [108]: 183-185°C.

IR (cm-1): 1735 (c:0). 3400 (-OH).

RMN H-l (ppm): 0.83 (3B. s. lie-19); 0.95 (3H. s. ¡“le-18); 3,50 (il-I, ba.

1-1-3); l4,35 (1H, dd. J:5.8 Y 3.1} HZ, H-ió).

-231­

RHN C-13: ver Tabla 12, pág. 177.

35,17fl-D1n1drox1-androst-5—en—16-ona (84).

3B,ibB-Diacetoxi-androst-S-en-i'ï-ona (51. 200 me) se disolvió en

benceno-metanol (10 ml, 2:1) en un tubo de hidrólisis. Se agregó KOH (EN.

i ml) y la solución se calentó a loo°c en estufa durante llo min. Se deJó

llegar a temperatura ambiente. se diluyó con AcOEt y se lavó con agua

hasta neutralidad. Se secó la fase orgánica (NazSOq)y se evaporó el

solvente a presión reducida. obteniéndose el compuesto a4 como un

sólido cristalino (80 mg, 51,01).

pf: ECO-¿03°C (MeOH); Mt. [108]:204-206°C.

IR (cm‘i): 1735 (C:O); 3400 (-OH).

RHN 1-1-1 (ppm. CDCl3-CD30D 9:1): 0.76 (BH. s. lie-18); 1.06 (3B. S,

Me-i9): 3,50 (il-I. ba, 1-1-3): 3.78 (il-I. S. 1-1-17): 5.38 (il-l. ba. H-6).

RHN C-13: ver Tabla 12, pág. 178.

EM (m/z; X): 30‘} (Mt 86.9); 286 (62,7); 273 (43.3); 271 (53.0); 214

(100).

3fl,17fl-Djnjdroxi-5a—androstan-16-ona, 66.

Se obtuvo a partir de 39,166-diacetoxi-Sa-androstan-i7-ona (56,

200 me), mediante una técnica similar a la utilizada con el compuesto

84. Rendimiento 43%.

IR (cm-1): 174o (c:0). 3400 (-0H).

RMN H-1 (ppm): 0,71 (3H. S. Ide-18); 0.84 (3H, s, ¡de-19): 3,55 (il-I, ba,

1-1-3); 3,80 (1H. s. H-i'Ï).

RHN C-13: ver Tabla 12, pág. 173.

-232­

35-H1droxi-16a-bromo-5a—androstan-17—ona.

Se preparó a partir de 3B-hidroxi-50-androstan-i7-ona (200 mg) utilizando

una técnica similar a la empleada en la preparación del compuesto 98

(180 mg, 70,71).

pf: 165-1660C (MeOH); llt [108]: 164-1650C.

IR (cm-1): 1735 (c:0), 3400 (-0H).

RMN H-i (ppm): 0.83 (31-1,s. lle-19); 0.91 (BH. s. Pie-18); 3.45 (il-l. ba.

1-1-3); 4,55 (1H. t. J=4 H2, H-16).

33,16a-D1h1drox1-17,17-d1metox1-50—androstano (67).

La bromocetona anterior (180 mg) se disolvió en MeOH (anh, iO mi) y se

agregó una solución de NaOMe en HBOH (a partir de 400 mg de N3 Y 10 ml de

HeOH).La solución se calentó a reflujo durante zo min. y se virtió sobre

hielo. El precipitado obtenido se filtró y se lavó con agua hasta que el

filtrado resultó neutro. Se obtuvieron 170 mg (99.6%).

pf: 179-1800C (MeOH): llt [132]: 179-1800C.

m (cm-1): 3330 (-OH).

mm H-i (ppm): 0.76 (3H. s. Me-ia ó Pie-19); 0.78 (3H, s, lie-19 ó Me-ia);

3.35 (3H. s. -0M_e); 3.44 (31-1, s, -01fl%): 3.50 (iH. ba, 1-1-3); 4,24 (iH. ba,

1-1-16).

RHN c-13: ver Tabla 5. pag. 112.

EH (in/z; X): 320 (H*-HeOH. 100), 302 (M+—Me0H-H¿O, 1,5).

Aislamiento del metilnemIcetal 68.

3B,ióa—Diacetoxi-Sd-androst—5—en-i7-ona (100 mg) se disolvió en una mezcla

de benceno-metano! (1:1. i ml) y se agregó stoq (c. 50 ul). Se

-233­

agltó a temperatura ambiente durante 5 dias. Se dlluyó con NaHC03(52,

10 ml) y se extrajo con AcOEt (2 x 50 ml). La fase orgánica se lavó con

agua hasta neutralidad. se secó (¡132504) y se evaporó el solvente a

presión reduclda. La mezcla se separó por CLARpreparatlva (MeOH-agua.

85:15, columna R811 C-18 HL, ioum, 500 x 10 mm) en sus dos

componentes: 38.16a-dih1drox1-5a-androstan—17—ona (15!) y el hemlcetal

60 (85%).

RHN H-1 (ppm): 0.81 (3H, S. Pie-16); 0,87 (3H. 8.- Ide-19); 3.27 (3B, s.

-Ol¿q); 3.60 (iH. ba, 1-1-3): 3.70 (1H, ba, H-16).

EH (m/z; X): 320 (M+-H20, 3,81); 306 (IF-MeOH, 100).

RESUMEN

El objetivo inicial del presente trabajo fue desarrollar métodos

sintéticos que permitieran la preparación del alcaloide esteroidal

tomatldlna marcado isotópicamente en forma apta para el estudio de su

degradación biológica por plantas del género Lycoperslcum.

En la Introducción se describe la ubicación de la tomatidina en el

contexto de los alcaloldes esteroidales; antecedentes existentes respecto

de su biosintesls, catabolismo, métodos de preparación e importancia

biológica.

En base a los conocimientos previos respecto de su degradación

biológica y a un análisis retrosintético de la molécula blanco. se

determina que los carbonos 2 y Il (anillo A) y el carbono 22 (anillo E)

constituyen dos sitios estratégicos para la introducción de la marcación

isotópica.

En el capitulo I se describe la preparación de [2.4-21-11-y

[2.4-3H]—tomatidina a partir del mismo producto sin marcar. Para ello el

reactivo de partida se oxida a la correspondiente cetona. se introducen

isótopos de deuterio (o tritio) en posiciones a y ll y, finalmente. se

reduce el grupo 3-oxo a 38-hidroxi con minima pérdida de la marcación

previamente introducida y evitando la reducción del sistema espiroamino­

cetal.

En el capitulo II se detallan los intentos por preparar el acetato de

tigogeninlactona. intermediario clave para la preparación de tomatidina

marcada en carbono-22. Utilizando 3B-hidroxi-androst-S-en-i'ï-ona como

material de partida. se introduce estereoespecificamente la función

oxigenada en POSICIÓD169. LOS intentos de utilizar la reacción de

-235­

Reformatsxy entre 2-bromopropionato de etilo y un ióB-acetoxi-i'ï-oxo­

androstano conducen a una mezcla de productos donde la unión del reactivo

organometálico ocurre sobre carbono-16 ó 17. Utilizando derivados

organolíticos la cadena lateral de tres carbonos es introducida

regioespecificamente sobre carbono-17. De todas formas. las reacciones

posteriores sólo permiten obtener productos isómeros del acetato de

tigogeninlactona. debido a la inesperada inversión de configuración de

carbono-16 ocurrida en el paso de deshidratación, como fue confirmado

mediante espectroscopia RMNH-i eno-diferencia.

Los resultados 'anómalos' obtenidos en la reacción de Reformatsky

pueden Justificarse a partir del reordenamiento de ióB-hidroxi-fl-oxo­

androstanos a 'sus isómeros i78-hidroxi-16-oxo. De esta forma. la diferen­

cia con el comportamiento de iba-acetoxi-i7-oxo-androstanos. que producen

un ünico producto. conduJo a un estudio del mecanismo de interconversión

de 1647-cetoles esteroidales.

En el capítulo III se describen las experiencias realizadas. que

demuestran que el pasaJe del sistema ióB-hidroxi-i7-oxo al i'm-hidroxi­

16-oxo en medio ácido ocurre por una migración 1.2 de nidruro. En medio

básico el proceso es demasiado veloz para la escala de tiempo de RMNC-i3.

En el caso del epímero ióa-acetoxi-i'ï-oxo. la experiencia en medio ácido

permitió aislar un producto desconocidoque fue caracterizado espectros­

cópicamente como 38.16a-dihidroxi-5a-androstan—i7d-metil hemicetal. Este

resultado marca la tendencia del carbono carbonílico del sistema

lóa-hidroxi-fl-oxo a sufrir procesos de adición. Por otra parte. como

resultado de la experiencia con el epimero iba-acetaxi-i'ï-oxo en medio

básico no es posible decidir entre un proceso de enollzación o una

hidratación-deshidratación. Sl bien se podria descartar una migración 1.2

-236­

de hidruro.

En el capitulo IV se lleva a cabo un estudio sobre los factores que

otorgan mayor estabilidad a i7B—hidroxi-ió-oxo-androstanos frente a ambos

isómeros ió-hidroxi-i'ï-oxo. Las hipótesis postuladas comprenden cambios

conformacionales en el anillo D, formación de puente de hidrógeno intramo­

lecuiar y existencia de efectos estereoelectrónicos. Los resultados obteni­

dos indican que el pasaJe de una conformación sobre. más rígida. a una

semisula. más flexible. es el principal factor en la estabilización del

sistema i'ïB-hidroxi-ió-oxo. Asimismo. se demuestra la existencia de

efectos estereoelectrónicos en a-hidroxicetonas. si bien es dificil

estimar su peso en la transformación estudiada. Por último. se descarta la

existencia de puente de hidrógeno intramolecular en los sistemas

a-cetólicos estudiados.

Finalmente. en el capitulo V se realiza un estudio de RHN C-i3 sobre

una serie de androstanos variadamente sustituidos. sintetizados en el

presente trabajo. que posibilitan el cálculo de efectos de sustituyente de

GPUPOS160. 168 Y óa-oxigenados.

-237­

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....and the unacknowedgeable, that's the best.

A Cecile du Hortier. Harta Romero. Honi Deluca. Alicia Seldes y Carlos Lima.

A Silvia Cerdeira. Lucio Jeroncic. Laura Schor. Juan Bautista Rodriguez.

Gerardo Caballero, Jorge Aznárez. Lydia Galagovsky. Adriana Brachet--Cota,

Elizabeth Jares. Edith nonteagudo, Daniel Cicero, Rolfi Biekofski, Ramiro

Harch, Carla Harino. Oscar Horadei. Harta Haier, Susana Socolovski. Hugo Caro y

Patricia Eisenberg. por disfrutar de su amistad.

A Gustavo Revelli, Oscar Varela. Griselda De Fina, Harisa Ramirez. Alicia

Couto. Alejandro Nin, Nélida Hazzini. Cristina Hatulewicz, Alberto Cerezo. Rosa

H. de Lederkremer. Carlos P. Lantos. Gustavo Arabenety, Hary Hoglia y Hery

Rivero. por el cálido afecto de nuestra relación.

A los Dres. Gerardo Burton. Oscar Varela, Susana socolovski, Lucio Jeroncic,

Rosa Erra Balsells y Claudio Schteingardt. por sus enriquecedores y siempre

espontáneos comentarios.

A los Dres. L. E. Hichelotti, G. Bukovits. H. Garraffo, A. Baldessari. G.

Dartayet. R. Erra Balsells y A. Frasca. por su guia en las etapas iniciales de

mi trabajo.

A Claudio Scnteigardt. el Gordo Rofi, Eduardo Orti. Arturo Vitale. Daniel

Perez. Carlos Stortz. Jorge A. Palermo. Beto Ghini, Mario González. Patricio Hc

Cormack. Harquitos SZnaidman. el Cabezón Buschi y Adolfo Iribarren, integrantes

del equipo (sic) Kekulé y desconocidos inventores del Totoloto y otras

actividades intelectuales que. se cree, se desarrollaron en ciertos pasajessubterráneos existentes bajo el Departamento de Quimica Orgánica. hoy dia

sepultados por el paso de los años.

Al personal no docente del Departamento de Quimica Orgánica (FCEN - UBA), y muy

especialmente a Don José Ruel, Don Eduardo López. Glorita López y Doña Ilda

Martini. por toda su alegría.