SUSTITUCIÓN DEL DICLOROMETANO POR ETANOL EN UNA ETAPA DEL PROCESO DE SÍNTESIS DE LA

OXIMETOLONA.

Autores: Alain Zarragoitia González, Yoanna M. Alvarez Ginarte, Mayra Reyes Moreno, Harold Curiel Hernández, Eddy

Castellanos Gil, Ulises J. Jáuregui Haza, Jose A. Ruiz García.

Centro de Química Farmacéutica. Calle 200 y 21, Atabey, Playa; P.O. Box 16042, Ciudad de La Habana, Cuba, C.P.11600 Telef.:

(537) 21 7822 / 217809 / 217925. Fax: (537) 33 6471. e-mail: alain@cqf.co.cu

RESUMENEn el CQF se desarrolló un procedimiento para la obtención de oximetolona, esteroide anabólico que se usa en el tratamiento de las

anemias aplásticas. Uno de los intermediarios en su proceso de obtención es la oxima del 5α-16-pregnen-3β-ol-20-ona, en cuya

purificación se emplea el diclorometano (disolvente clase 2)[2]. Teniendo en cuenta que las regulaciones internacionales

recomiendan la retirada paulatina de los disolventes clases 1 y 2 en los procesos productivos de principios activos farmacéuticos,

por su impacto en la salud del hombre y del medio ambiente, se hace necesario modificar la etapa de purificación de la oxima con

disolventes de menor toxicidad. El presente trabajo expone los resultados obtenidos en un nuevo proceso de purificación de la

oxima del 5α-16-pregnen-3β-ol-20-ona al sustituir el diclorometano por etanol de producción nacional. Con el fin de evaluar la

pureza de la oxima del 5α-16-pregnen-3β-ol-20-ona se desarrolló un procedimiento por cromatografía líquida de alta resolución. El

proceso de purificación con etanol garantiza iguales niveles de pureza que los obtenidos con diclorometano. Se realizó la

evaluación económica de la nueva variante y se demostró la viabilidad de su empleo en los estudios de escalado y ulterior

producción de la oximetolona, de manera que garantice un adecuado rendimiento y la calidad farmacéutica del producto final.

INTRODUCCIÓN

La oximetolona (C21H32O3: 17-βhidroxi-2-(hidroximetilen)-17-αmetil-5α-androstan-3-ona), es un esteroide anabólico empleado en

el tratamiento de las anemias aplásticas. En nuestro país, la oximetolona se importa como forma terminada y se utiliza,

actualmente, en el Instituto de Hematología. En el CQF se desarrolló un procedimiento para la síntesis química de la oximetolona a

partir de la hecogenina, a escala de laboratorio [1]. Uno de los intermediarios en el proceso de obtención de oximetolona es la

oxima del 5α-16-pregnen-3β-ol-20-ona, la cual, por requerimientos del proceso de síntesis, es sometida a una etapa de

purificación, donde se hace uso de diclorometano (DCM) y metanol, ambos disolventes clase 2 [2]. Estos deben ser usados con

mucha precaución en la obtención de sustancias activas debido a los niveles de toxicidad que presentan o a los daños que infringen

al medio ambiente [1]. Por ello, están estrictamente limitados en su uso según los valores de la Exposición Diaria Permitida (PDE)

y la Concentración Límite (CL). Los disolventes de interés en la etapa de purificación de la oxima de la oximetolona presentan

como restricciones: metanol: PDE = 30 mg/día, CL = 3000 ppm y diclorometano: PDE = 2 mg/día, CL = 3000 ppm. El objetivo de

este trabajo fue desarrollar una nueva variante de purificación que posibilitara la sustitución de los disolventes antes mencionados

por etanol, de producción nacional, el cual se obtiene a partir de una fuente natural. El etanol no está incluido en el listado de

sustancias tóxicas prohibidas, la oxima se solubiliza en él a su temperatura de reflujo (79 ºC) y cristaliza a 0 °C. Igualmente se

evaluó la factibilidad técnica y económica del nuevo procedimiento.

MATERIALES Y MÉTODOS

Atendiendo a que la oxima es soluble en compuestos polares, se comenzó el estudio de sustitución utilizando etanol 96%. Con el

fin de evaluar la factibilidad técnica del proceso se realizaron experimentos en dos escalas de laboratorio, a 500 mL y 1 L. Una de

las limitaciones principales para el uso del etanol es la menor solubilidad de la oxima en dicho disolvente que en DCM, por lo que

era de esperar que el volumen de etanol a usar sería mayor. Considerando los precios de compra de los disolventes se fijó un nivel

máximo de volumen de etanol a utilizar en la purificación, de tal forma que no afectara la economía del procedimiento global y

que, a la vez, permitiera asemejarr los rendimientos obtenidos con el DCM.

Descripción de la Instalación Experimental

Para la realización de las corridas experimentales, se utilizó un sistema que consistió en un matraz reactor de fondo redondo de 2

bocas (500 mL ó 1 L) con condensador. El calentamiento se realizó con una plancha AGIMATIC-N con agitación magnética. La

instalación experimental permitió operar con régimen de reflujo o de destilación según la disposición del condensador. El

procedimiento de purificación requiere de una filtración en caliente para la cual se utilizó un filtro Büchner con papel de filtro y

Celite como ayuda filtrante, y un segundo filtrado de la oxima cristalizada a 0 °C que se llevó a cabo en un embudo Büchner con

placa filtrante de vidrio aglomerado N° 3. El secado de los productos se realizó en un horno de aire recirculado a 70 °C. Todas las

pesadas se realizaron en balanza analítica.

Organización de los Experimentos

Para la escala de 500 mL se realizaron experimentos con incremento progresivo del volumen de etanol, utilizándose 115 mL, 230

mL, 345 mL, 400 mL y 460 mL del alcohol, que corresponden a una relación volumétrica de DCM:Etanol de 1:1, 1:2, 1:3, 1:3.5, y

1:4 respectivamente, considerándose la unidad como el volumen total de DCM utilizado en el procedimiento inicial para disolver la

oxima. Los experimentos se realizaron una sola vez, con excepción de la relación 1:4 a 500 mL de la que se desarrollaron 4

réplicas, y 3 réplicas en la escala de 1 L con el objetivo de comprobar la reproducibilidad del método. En la figura 1 se muestra el

nuevo esquema de purificación propuesto.

Determinación de la pureza de la Oxima por HPLC

Los análisis se realizaron utilizando una bomba inteligente L-6200A (Merck-Hitachi, Darmstadt, Alemania) equipada con un

inyector Rheodyne (USA) con volumen de inyección de 20 µL y un detector L-4250 UV-Vis (Merck-Hitachi) fijado a 245 nm

acoplado a una PC compatible con el programa BioChrom 1.2 (CIGB, La Habana, Cuba). Se utilizó una columna preempacada

LiChroCART 125x4 mm (LiChrospher 100 RP-18, 5 µm, Merck, Darmstadt, Alemania). La fase móvil fue una mezcla de

Figura. 1– Esquema de purificacíón de la Oxima del 5α-16-pregnen-3β-ol-20-ona con etanol

OXIMA CRUDA

AGITACION

FILTRACION

DESTILACION Etanol (Recuperación

de disolventes)

T= 00C

OXIMA PURIFICADA

Tref = 79 °C EtanolCarbón activado

Etanol (Recuperación dedisolventes)

FILTRACION

Etanol T= 70 °C

Torta (residual)

SECADO

ENFRIAMIENTO

metanol/agua (75:25, v/v) previamente filtrados y desgasificados y el caudal fue de 1,5 mL/min. Todos los reactivos empleados

fueron de calidad analítica.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Al evaluar las cinco relaciones de volumen

estudiadas a escala de 500 mL, se observó que al

utilizar 460 mL de etanol se obtuvo una

recuperación en oxima de 77.24 ± 2.72 %, similar a

la obtenida cuando se utilizó DCM que fue de 76%

aproximadamente [1]. La relación de sustitución

DCM:Etanol 1:4 se verificó a la escala de 1 L con

resultados satisfactorios. La figura 2 muestra una

comparación de los cromatogramas obtenidos para

las oximas purificadas por ambos métodos. Siendo

el pico correspondiente a la oxima de magnitud

similar en los dos cromatogramas. Esto sugiere que la modificación en el procedimiento de purificación garantiza niveles similares

de pureza.

El análisis económico del proceso demostró que el cambio de

disolvente es viable (tabla 1). Considerando que el consumo

potencial de oximetolona es de 120 000 tabletas/año de 50 mg

la dosis [1], lo cual requiere una producción de 6 kg de

oximetolona al año, y conociendo que para satisfacer esa

necesidad es necesario contar anualmente con 15 kg de oxima

purificada [3], puede estimarse un ahorro potencial de más de

10700 $/año, únicamente por concepto de sustitución de DCM y

metanol por etanol. Esto influye de manera directa en los costos

globales del proceso de síntesis de la oximetolona y en un

incremento de la eficiencia del proceso.

CONCLUSIONES

Se desarrolló un procedimiento para la purificación de la oxima de la oximetolona con buenos rendimientos y pureza, que permite

sustituir el DCM y el metanol, disolventes clase 2, por etanol de producción nacional. El proceso es factible tanto desde el punto de

vista técnico como económico.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1- Ruiz J. A., Reyes M., Álvarez Y. Reglamento de laboratorio para la síntesis de oximetolona. JR-035-007-002-04. CQF 2000.

2- European agency for evaluation of medical products. Human medicines evaluation unit. Consensus guideline. 1998.

3- Jáuregui U., Zarragoitia A., Ruiz J. A. Factibilidad técnica para el escalado del proceso de obtención de oximetolona en la

planta piloto del CQF. UJ-035-010-005-01.CQF 2000.

Tabla 1- Resultados del ahorro introducido por elcambio de disolventes

GASTOS PARA CADA VARAINTE

GASTOS POR USO DE DCM Y METANOL

(Por cada 5.6 g de oxima sometida a purificación)5,87 $

GASTOS POR USO DE ETANOL

(Por cada 5.6 g de oxima sometida a purificación)1,84 $

AHORRO INTRODUCIDO

(Por cada 5.6 g de oxima sometida a purificación)

4, 02 $

Figura 2- Comparación de los cromatogramas

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0

Im p u re z a

O x im a /E ta n o l (1 .0 0 3 m g /m L )O x im a /D C M (1 .0 0 7 m g /m L )

T ie m p o (m in .)

ESTUDIO DE LA REACCIÓN DE NITROSACIÓN EN FLAVONOIDES FRENTE A UNA MOLÉCULA DEAGUA

Autores: Elismary Rodríguez y Gerardo Gonzáles

Institución: Departamento de Química. Facultad de Ingeniería Química- Farmacia. Universidad de Camagüey, C.Cir,Km 5 ½ , C.P 74650, Camagüey, Cuba. e-mail: elismary@reduc.cmw.edu.cu

RESUMEN.

Los flavonoides son compuestos que aparecen en una gran variedad de vegetales, generalmente se cree que son

beneficiosos sobre un gran número y sistemas de órganos del cuerpo humano, sin embargo se ha encontrado que varios

de estos compuestos pueden presentar acción mutagénica en el ensayo de AMES cuando se someten a una reacción de

nitrosación, en este trabajo se hace una valoración de las características de los Complejos Intermediarios y Estados de

Transición formados en la reacción de nitrosación frente a una molécula de agua, particularmente de la Energía de

Activación encontrándose resultados similares a los alcanzados en fase gaseosa, es decir, un proceso libre sin Energía

de Activación que hace aconsejable el uso de un mayor número de moléculas de agua.

INTRODUCCIÓN

Los flavonoides son metabolitos de una amplia distribución en el reino vegetal y por este motivo se encuentran entre las

sustancias que más intervienen en la dieta del hombre desde los tiempos más remotos. Normalmente el hombre y otros

mamíferos los excretan tal y como los consumen pero también puede glicosilarlos o conjugarlos con el ácido

glucurónico e incluso transformarlos en alguna extensión para lograr una mejor excreción.

Se le atribuyen o se le han comprobado a los flavonoides, una multitud de efectos beneficiosos y curativos que van

desde antibacteriales hasta broncodilatadores y han sido objetos de manipulación química para mejorar sus propiedades

y quizás el ejemplo clásico sea la síntesis del Dicromoglicato Sódico (DCGS), fármaco usado en la prevención de los

ataques de asma, a partir de una modificación química de la estructura de la khelina.

En trabajos previos (González,2000 y Rodríguez,2001) han calculado el proceso de interacción de diversos flavonoides

con HNO2, reacción importante que puede ocurrir a nivel estomacal y que explican el carácter mutagénico de varios

flavonoides según (Rueff, Gaspar y Laires, 1995), habiéndose obtenido evidencias de que el proceso en fase gaseosa era

espontáneo, aunque con pequeñas diferencias no conclusivas apuntando a la mutagenisidad o no de estos compuestos.

En el presente trabajo pretendemos extender el estudio a un sistema que contenga una molécula de agua para modelar

en cierto sentido (aunque insuficiente) el efecto del solvente sobre esta reacción.

MATERIALES Y MÉTODOS

Nombre 3 5 7 2' 4' 5' Activ.1) Morina OH OH OH OH H OH 48002) 3-Oh Flavona OH H H H H H 03) Luteolina H OH OH H OH OH 46004) Flavona H H H H H H 0

O

O

A C

B12

345

6

78

1'2'

3'

4'5'

6'

Se utilizaron 4 de las estructuras de los flavonoides bajo estudio en el trabajo de Rueff, Gaspar y Laires,1995. Los datos

generales de estos compuestos se muestran en la Tabla I.

Tabla I. Datos estructurales y actividades para los flavonoides bajo estudio.

*La actividad está dada por el número de revertantes por placas en el ensayo de Ames (Rueff, Gaspar y Laires, 1995).

Las estructuras fueron generadas utilizando el programa Moby 1.50 3.92 de Udo Höeler, se fijaron parámetros

obtenidos del análisis estructural reportados por van Acker et al. 1996. Se realizó la optimización mediante el uso del

programa MOPAC 6.0 usando las palabras claves:AM1 o PM3 para identificar el método de cálculo, EF, el

procedimiento de optimización, VECTORS, salida de información de los coeficientes orbitálicos, GEO-OK, que no

chequee la geometría inicial

En la búsqueda de los posibles Estados de transición se utilizaron las siguientes palabras claves:SADDLE,

especificando el cálculo del estado de transición y POINT y STEP, cuando se hallaba el camino de reacción,

especificando por su parte la coordenada por estudiar con el valor de -1 en la matriz de entrada, XYZ, para especificar al

programa que realice la optimización de geometrías en coordenadas cartesianas cuando fue necesario.

RESULTADO Y DISCUSIÓN.

En la figura I se muestra los resultados obtenidos en nuestros cálculos, la Morina es la única molécula que presenta una

barrera de activación alta pero esta es de solo 2,4 Kcal/mol, que a temperatura ambiente no es de consideración. En

todos los demás casos se encontraron comportamientos idénticos a los descritos previamente por nuestro grupo de

trabajo, siendo la reacción un proceso libre sin energía de activación y con una caída continúa de energía hasta el

complejo intermediario tetrahédrico.

-100

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1

Distancia (Angstrom)

DH

f(kc

al/m

ol)

Flavona

3-OHFlavona

Luteolina

Morina

150

Figura I: Avance de la reacción frente a una molécula de agua.

Estos resultados señalan la conveniencia de ejecutar el cálculo con un mayor numero de moléculas de agua para obtener

una descripción más adecuada de la reacción de nitrosación de este tipo de sustrato, sobre todo la posible diferenciación

de sus reactividades en el caso del ataque al anillo C, siendo esta la principal fuente de diferencia en las reactividades

según resultados previos(González,2000 y Rodríguez,2001).

Sin embargo, no se debe esperar una Energía de activación muy grande para este tipo de reacción, pues los flavonoides

son compuestos insolubles en agua, al menos los que no presenta grupos carbohidratos unidos a su

estructura(agliconas), sin embargo, la reacción transcurre en poco menos de una hora a temperatura ambiente, con

solubilización total de la cantidad de reactivo utilizada, aunque esto puede estar dado a una codisolución de los

flavonoides no nitrosatados por los si nitrosatados en forma de emulsión, aunque también se pudiera pensar que se deba

a la solubilidad del producto obtenido.

CONCLUSIONES

1. En trabajos previos fueron optimizadas las estructuras de 8 flavonoides encontrándose diferencias marcadas en la

estructura de los Complejos Intermediarios y Estados de Transición formados para los compuestos activos y los

inactivos, siendo los resultados obtenidos muy semejantes.

2. Por ello se realizó un estudio de la posible influencia de una molécula de agua para la reacción teórica de 4 de estos

flavonoides encontrándose resultados similares a los alcanzados en fase gaseosa, es decir, un proceso libre sin

energía de activación que hace aconsejable el uso de un mayor número de moléculas de agua.

BIBLIOGRAFÍA.

1. Höeler, U. Moby 1.50 3.92. 1992

2. Liehr, J.G., European Journal of. Cancer Prevention. 6:310, 1997.

3. Morrison, R.T. y Boyd, R.N. Química Orgánica Addison-Wesley Iberoamericana. Wilmington. 1990

4. Rueff, J.; Gaspar, J. Y Laires, A.; Mutagenesis. 10 (4):325. 1995.

5. Stewart, J Manual de usuuarios MOPAC v 6.0, 1989

6. Van Acker, S.A.B.E.; de Groot, M.J.; van den Berg, D.; Tromp, den Kelder, G.D.; G.R.M.M. van der Vijgh, W.J.Fy Bast, A.; Chem. Res. Toxicol. 9:1305. 1996.

7. Van Acker, S.A.B.E.; Tromp, M.N.J.L.; Haenen, G.R.M.M.; van der Vijgh, W.J.F y Bast, A.; Biochem andBiophys. Res. Comm. 214(3):755. 1995.

8. González,G. Tesis Presentada en Opción al Grado de Maestro en Química. Universidad de la Habana, 2000

9. Rodríguez,E. Tesis de Grado. Universidad de Camaguey,2001.

10. Avendaño, M. Principios de Química Farmacéutica. Ediciones Alhambra, Madrid. 1986

11. Foyé, W.O. Principios de Química Farmacéutica, Edición Revolucionaria, La Habana, 1985.

DESARROLLO DE UN MODELO ALTERNATIVO (QSAR) DE

REEMPLAZAMIENTO PARA PREDECIR RIESGO INMUNOTOXICO

AUTORES: MSc Esvieta Tenorio*, Lic Alfredo Peña**,Dr Antonio Perez*, Lic

Edisleidy Aguila*,Msc Rafael Sosa*, Dr Mv Osmany Marrero*, Dr Remigio

Cortes*,Dr Mv Armando Morales*.Osvaldo Norman*

*Centro de Bioactivos Químicos

** Universidad de Granma

RESUMEN

El QSAR es un método alternativo desarrollado actualmente y que por su

aplicabilidad fue introducido en los estudios toxicologicos con la finalidad de reducir el

tiempo y los costos de estos ensayos además de reducir el empleo de animales de

laboratorio, la naturaleza de una acción tóxica esta relacionada con la estructura molecular

del químico. Nuestro trabajo esta encaminado a predecir de forma teórico práctica

empleando un diseño molecular con una base grafo-teórica la actividad inmunotóxica de la

molécula de G-1 por lo que desarrollamos un modelo basándonos en las técnicas

bioinformaticas capaz de discriminar adecuadamente entre fármacos inmunosupresores y

aquellos que son inactivos, este modelo posee un porciento de clasificación de 98.6 % por

lo que se considera adecuado.

Palabras Claves: QSAR, Métodos alternativos

Introducción

La actividad de un químico sobre un organismo viviente depende de la acción física

o química en los tejidos biológicos y la naturaleza de tal acción esta relacionada con la

estructura molecular del químico, este fundamento fue denominado Relación Estructura

Actividad y se estableció desde hace 100 años atrás pero especialmente en las dos última

décadas se han efectuado muchos intentos para comprobar lo anterior planteado empleando

para ello varias vías cualitativas y cuantitativas. [1,2,3]

En el caso del compuesto objeto de estudio el cual pertenece a los vinilfuranos, uno

de los aspectos que más polémica ha provocado entre los especialistas es la confusión de

estos con los nitrofuranos los cuales son susceptibles a generar especies radicalarias

durante el proceso de reducción que sufre el grupo nitro por la acción de las nitroreductasas

causando daños genético y contribuyendo al desarrollo de tumores.

Las técnicas en que se basa la relación estructura actividad son variadas, y la

actividad biológica de interés puede ser un efecto o una acción tóxica específica

usualmente bioquímica relacionada con la toxicidad[4]

Nuestro trabajo esta encaminado a predecir de forma teórico práctica empleando

un diseño molecular con una base grafo-teórica la actividad inmunotóxica de la molécula

de G-1 por lo que desarrollamos un modelo capaz de discriminar adecuadamente entre

fármacos inmunosupresores y aquellos que son inactivos.

MATERIALES Y MÉTODOS

En el desarrollo del modelo para predecir la actividad inmunosupresora se tomaron

más de 8000 fármacos representantes típicos con esta propiedad farmacológica

(compuestos activos) y un número elevado de fármacos que no poseen esta actividad

(compuestos inactivos), con estos dos conjuntos activos e inactivos se construyó la serie de

entrenamiento y la de aprendizaje con la cual se construyó el modelo luego de un análisis

estadístico. Para el cálculo de los momentos espectrales se empleo el software TOSMODE.

Calculándose los momentos espectrales ponderando los grafos moleculares con el momento

dipolo estándar de enlace.

El modelo de clasificación se obtuvo empleando el análisis discriminante, para el

que se empleo el Statistica Ver. 5.0, el mismo fue validado empleando una serie de

predicción con moléculas de fármacos con acción inmunosupresora y un conjunto de

fármacos inactivos, para la evaluación de las moléculas con el modelo encontrado y

validado se empleo el Microsoft Excel 200

RESULTADOS

En la tabla # 1 que se muestra a continuación se puede apreciar las características

del modelo encontrado, el mismo es capaz de discriminar adecuadamente entre fármacos

inmunosupresores y aquellos que son inactivos.

Tabla #1 Matriz de clasificación del modelo

Matriz de clasificación del modeloPorcentaje declasificación correcto

G-1:-1 G-2:1

G-1:-1 100 152 0G-2:1 95.01 2 38Total 98. 9 154 38

En la tabla numero 2 se observa el comportamiento de la familia G la cual posee un

amplio espectro terapéuticos con una doble acción anibacteriana y antifungica.

Tabla # 2 Comportamiento de los porcientos de probabilidades calculado por

el modelo TOSSMoDe de la Actividad IM. (inmunosupresora)

Estructura Activ. IM %Base1 6.34G-0 39.35G-1 46.99MBr, (5) 42.90MBr, (C) 43.44

Leyenda:

mBr (5) monobromado en posición 5 del furano

mBr (C) monobromado en cadena.

DISCUSION

Se nota que la clasificación para los inactivos es superior a los activos con un 100%

y un 95.01 respectivamente, esto pudiera parecer una desventaja cuando se analiza que

algunos fármacos activos pudieran ser clasificados como inactivos (falsos inactivos)

perdiéndose la posibilidad de identificarlos, sin embargo es una ventaja al asegurar que la

mayoría de los compuestos que son clasificados como activos realmente lo sean,

eliminando o reduciendo al mínimo los posibles falsos activos[5,6].

Se entiende por un falso activo aquel compuesto que siendo inactivo el modelo lo

reconoce como activo y falso inactivo es aquel que el modelo lo clasifica como inactivo

siendo realmente activo. La función discriminante fue validada con una serie de predicción

en la que se comprobó que el mismo reconoció correctamente el 100% de los compuestos

tanto activos como inactivos. Con el modelo validado fue posible calcular la contribución

del la estructura básica de los vinilfuranos, evaluándose tres moléculas de la serie G, los

resultados obtenidos se muestran a continuación en la tabla 2 se muestra que el porciento de

probabilidad de una actividad inmunosupresora relativa en la serie fue calculado por el

modelo y que su valor es de 46.99 % para la molécula objeto de estudio, y siguiendo los

criterios emitidos por la bibliografía especializada donde solo los valores mayores a un 75

% son considerados significativos valoramos estos resultados y consideramos que es baja

la probabilidad de que esta molécula exprese la actividad inmunosupresora.

Debe notarse además que el porcentaje de clasificación total del modelo es de

98.9%, este resultado es muy importante toda vez que en la literatura un modelo se

considera adecuado si su porcentaje de clasificación es superior a 85%. [3]

Como se puede observar la estructura base de los vinilfuranos Fig 2

O

tiene una contribución relativa importante en la actividad inmunosupresora con un valor de

contribución de 6.24%, sin embargo la presencia del grupo nitro es quizás el hecho más

importante debido a la gran contribución a la actividad Inmunosupresora que este confiere a

la estructura, como se muestra en la tabla anterior el valor de esta propiedad es de 39.35 %.

La presencia de un átomo de bromo tanto en la cadena como en la posición 5 del

anillo furánico producen un ligero incremento de esta actividad, aunque se puede notar que

la presencia de un átomo de bromo en la cadena produce in incremento mayor. Esto

explica el hecho de que en el caso del G-1 se observa el mayor valor calculado de la

actividad Inmunosupresora en esta serie de compuestos.

CONCLUSIONES

1. El porcentaje de clasificación total del modelo desarrollado es de 98.9%

considerándose adecuado para la predicción

2. El porciento de predicción de la actividad inmunosupresora de la molécula G-1

empleando el TOSMODE fue de 46.99% considerándose no significativa.

BIBLOGRAFIA

1. Turner L.,Choplin P. Structure- Activity Relationsships in Toxicology and Ecotoxicology: an

Assessment. Toxic in vitro Vol (1): 143-171.1987.

2. Estrada, RE. Spectral Moment of edge adyacency matrix. No. I, J. Chem. Inf. and Comp. Sci.

31-32 1995.

3. Gálvez. J., García R. Diseño de fármacos por conectividad molecular. (Monografía). p.355-

384 Ed. Farmaindustria. Madrid 1994.

4. Randic, M., J. Math.Chem. 7 155 1991.

5. Gálvez, AJ. Diseño de Fármacos por Conectividad Molecular. (Monografía) p 357. Ed.

Farmaindustria. 1994.

6. Balaban, AT. J. Chem Inf. and Comp. Sci. 25, 334. 1985.

Diseño, síntesis y evaluación biológica “in vivo” de nuevos compuestos Antitumorales. Parte I.

Dr. Enrique Molina Pérez.

Universidad de Camagüey.

Resumen

En el presente trabajo se utiliza una serie de nuevos descriptores moleculares, denominados momentos espectrales, los que

fueron correlacionados con la actividad biológica de los compuestos seleccionados. El estudio permitió la obtención de un

modelo capaz de clasificar y predecir correctamente la actividad antitumoral de los compuestos a partir de la utilización de

la técnica estadística ADL, implementada en el paquete de programas STATISTICA. Las contribuciones de los diferentes

fragmentos y grupos sustituyentes son calculadas por el programa TOSS MODE, resultado que permitió el diseño de los

nuevos compuestos antitumorales.

Se sintetizaron los compuestos diseñados y se caracterizaron inequívocamente con el empleo de las técnicas

espectroscópicas más modernas, lográndose obtener un total de 15 nuevas benzofurocumarinas. La construcción del

esqueleto tetracíclico se realizó mediante la vía retrosintética.

Los compuestos sintetizados fueron evaluados biológicamente, estudio que permitió corroborar los resultados de la

predicción realizada a partir del modelo antitumoral, observándose una relación mayor del 80 % entre lo predicho

teóricamente y lo obtenido experimentalmente, resultado que es considerado de muy alta correspondencia.

Los estudios de actividad biológica “in vivo” y de toxicidad, mostraron que las benzofurocumarinas son más activas y

menos tóxicas a diferencia del 8-MOP, fármaco utilizado en la terapia actual contra el Cáncer. Las benzofurocumarinas 1 y

2 se corresponden con los compuestos más prometedores, presentando una buena capacidad de inhibición del crecimiento

celular aún en ausencia de radiación y no manifiestan fototoxicidad cutánea a altas dosis, convirtiéndolas en compuestos

con un gran perfil farmacológico.

Introducción

En décadas pasadas, la búsqueda de nuevos fármacos estuvo basada en los métodos de prueba y error que necesitaban

ensayar sobre 10 000 compuestos, de los cuales 10 superaban todos los ensayos y sólo uno lograba convertirse en un

medicamento de prescripción,1 lo que condujo a grandes pérdidas de recursos.

En los últimos años se han desarrollado los métodos de Diseño Racional de Fármacos, los que se basan en el estudio de las

relaciones entre la estructura química de los fármacos y la actividad biológica, conocido con las siglas QSAR.

El paso más crítico en el descubrimiento de un fármaco sigue siendo la identificación y optimización de compuestos líderes

de forma rápida y costeable, que se logra a través del enfoque conocido por CADD (Computer-Aided Drug Discovery) que

ofrece una alternativa al mundo real de la búsqueda y la síntesis2 y comprende “todas las técnicas asistidas por computación

usadas para descubrir, diseñar y optimizar compuestos con propiedades y estructura deseadas”.3

La obtención de un nuevo fármaco se puede lograr a partir de una fuente natural, por síntesis orgánica o biotecnológica. En

este sentido, el uso de la síntesis orgánica constituye la vía que aporta el mayor número de nuevos productos al cada vez

más próspero mercado farmacéutico. 4

Las cumarinas, que constituyen las materias primas de las estructuras tetracíclicas obtenidas, son compuestos de origen

natural y sintético con interesantes propiedades farmacológicas; estas son usadas en el tratamiento de enfermedades severas

de la piel,5 como antioxidantes y anticoagulantes,6 como agentes fotoquimioterápicos,7 entre otras.

Este trabajo esta basado en la utilización de una nueva metodología desarrollada con el objetivo de diseñar, sintetizar y

evaluar biológicamente nuevos compuestos con posible actividad antitumoral con el empleo de descriptores moleculares

novedosos.

Materiales y métodos

Los momentos espectrales se calcularon con el uso del paquete informático TOSS MODE.8

El análisis estadístico se efectuó utilizando el paquete de programas para el procesamiento estadístico STATISTICA9 para

WINDOWS, versión 4.3. El modelo cualitativo de clasificación y predicción se obtuvo con la utilización de la técnica del

Análisis Discriminante Lineal (ADL) conjuntamente con los estadígrafos generados, como son: número de casos (N), la

lambda de Wilk (λ), el cuadrado de la distancia de Mahalanobis (D2) y la razón de Fisher (F).10,11

La síntesis del esqueleto tetracíclico se realizó mediante la vía retrosintética, destacándose cada uno de los etapas y

condiciones de reacción.12

Los compuestos fueron objeto de estudio rutinario por espectrofotometría IR, empleando un espectrofotómetro PERKIN-

ELMER 1640 FTIR. Las muestras se prepararon en pastillas de KBr, utilizando la técnica estándar.

1

El ensayo de proliferación celular se realizó sobre células HL-60 mantenidas en incubación durante 24 h. La sustancia a

examen fue añadida disuelta en etanol. Después de 3 h se irradiaron las células 10 min. y se dejaron durante 21 h incubando.

Las células se contaron con Trypan Blu en cámara de Burker y los resultados se expresan en DI50.

Los experimentos de fototoxicidad cutánea se realizaron sobre piel depilada de cobaya albina, aplicando tópicamente 50

µg/cm2 de las sustancias estudiadas disueltas en etanol. Los animales se mantuvieron 45 min. en la oscuridad y

posteriormente fueron irradiados con un a dosis total UV equivalente 9.9x10-4 J/m2 para ser absorbidos 48 h más tarde.

Resultados y discusión

Previamente se obtuvo un modelo teórico antitumoral capaz de clasificar y predecir correctamente los nuevos compuestos

con actividad deseada. Para ello, se partió de una muestra de entrenamiento (ME) seleccionada, la que contiene tanto

compuestos activos (antitumorales) como inactivos (otras acciones farmacológicas), con gran diversidad estructural. El

modelo obtenido, conjuntamente con sus estadígrafos, se muestra a continuación:13, 14

7061095,610040,015

81078,61471011,4

841027,77022,0 6125,0 4202,0 3242,0 2552,0 1234,1 998,9 .

µµµµµµ

µµµµµµµ

×−⋅+×−×−⋅+×−⋅−

×−⋅+×+×−×+×−×−×+−=Act

N = 222 λ = 0,357 D2 = 5,90 F = 55,33

Se seleccionó una muestra de predicción (MP) con características semejantes a la ME, pero conteniendo otras estructuras no

incluidas en la ME. El porciento de buena clasificación para la ME y la MP fue de 91,9 y 94,4, respectivamente.

Con el modelo antitumoral obtenido, se calcularon las contribuciones de los fragmentos y grupos a la actividad deseada.15, 16

A partir de los resultados de este estudio, se tomaron en cuenta las siguientes consideraciones para el diseño de las nuevas

benzofurocumarinas:

- Al aumentar la longitud de la cadena R, se produce un incremento gradual de la contribución a la actividad antitumoral

- El anillo bencénico A y el anillo furánico C, contribuyen positivamente a la actividad.

- El anillo de lactona B presenta una contribución negativa.

- Cuando el anillo D tiene una insaturación contribuye positivamente y cuando es aromático lo hace negativamente.

Todo lo anterior, permitió el diseño de las nuevas benzofurocumarinas no reportadas en la bibliografía consultada con este

tipo de acción.

La síntesis de las nuevas benzofurocumarinas se realizó mediante la vía retrosintética, las que fueron caracterizadas

inequívocamente, observándose como evidencia espectroscópica significativa la desaparición de la banda del grupo OH en

el espectro IR del compuesto precursor.12

Los compuestos sintetizados fueron evaluados experimentalmente como antitumorales frente a las líneas celulares HeLa

(Human Cervix Adenocarcinoma) y HL-60 (Human Promyelocytic Leukemia) utilizando como patrón de referencia el 8-

MOP, fármaco que se utiliza actualmente en la terapia contra el Cáncer. 12 Los resultados más significativos se recogen en la

Tabla 1.

Tabla 1 Inhibición del crecimiento de las células en presencia de los compuestos sintetizados y del principio activo de

referencia 8-MOP. Clasificación y probabilidad obtenidos a partir del modelo antitumoral para los compuestos examinados.

CI50 (µM)a

Comp. Estructura HeLa HL-60 Clasif. Prob.

oscuro UV oscuro UV

1

O O

CH3

O

R

A BCD

>20 1.1±0.3 5.3±2.1 0.5±0.3 + 98.33

2

O O

CH3R

O

A B

C

D

>20 2.8±0.3 9.2±1.1 0.7±0.2 + 90.87

8-MOP

O O

O

H3CO

>20 10±3.0 >20 5.4±0.7 + 85.12

R = -O(CH2)3N(CH3)2; a Concentración requerida para la reducción proliferativa de las células tumorales al 50 %.

2

La capacidad de inhibición del crecimiento en las células HL-60 es también muy buena; los resultados observados para los

compuestos 1 y 2 son comparables con los obtenidos para el 8-MOP después de la irradiación (ver Tabla 2); pero con las

ventajas, sobre este último compuesto, de: 12

- Ser activos hasta en la oscuridad (ver Tabla 2), que no lo es el 8-MOP y

- No manifestar aparición de eritema cutáneo (característico del 8-MOP), aún a dosis cinco veces superiores (ver Tabla 3).

Tabla 2 Ensayo de inhibición de la proliferación celular.

Compuesto DI50 en ausencia de DI50 en presencia de

radiación (µM) radiación (µM)

1 1.80 1.10

2 2.07 1.15

8-MOP no activo 0.75

Tabla 3 Estudios de fototoxicidad cutánea.

Compuesto Formación de eritema (50 µg/cm2)

1 -

2 -

Compuesto de referencia Formación de eritema (10 µg/cm2)

8-MOP +++

- ausencia de eritema;

+++ evidente formación de eritema con edema.

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SINTESIS DEL 1-O-DODECILGLICEROL.

León J.L., Merchán F., Bilbao M., Nils A.Instituto de Farmacia y Alimentos. Universidad de La Habana.

Introducción. En los últimos años, los éteres de glicerilo han recibido gran atención debido a su granactividad biológica, sus mecanismos de acción constituyen temas actuales deinvestigación. Los efectos de la actividad farmacológica y fisiológica se explican porqueéstos presentan la estructura base de los más complejos éteres de glicerolípidos1

Los 1-o-alquilgliceroles exhiben actividad antimicrobiana, insecticida y herbicida2,3

inmunosupresoras4, antitumorales, promotoras de la absorción5 ,etc. La actividad antimicrobiana de los ésteres del glicerol ha sido ampliamente estudiada yel efecto de la cadena y el grado de esterificación han sido reportados. La actividad antimicrobiana no solamente puede estar asociada a los ésteres del glicerol,sino también a los éteres alquílicos del glicerol, como se reporta en el trabajo de Osanai ycol.6, que plantea que el 1-o-dodecilglicerol, presenta un marcado efecto bacteriostático. Para el 1-O-dodecilglicerol se ha reportado actividad antitumoral por activación demacrófagos7,8

La síntesis de los éteres de glicerilo ha sido abordada con menor o mayor éxito pordiversos autores, en la medida en que se han aplicado diferentes variantes a lo largo delproceso. Un método interesante se reporta por M.M. Ponpipom y col9, para la síntesis del1-o-hexadecilglicerol, preparando “in situ” el 1-o-isopropilidenoxihexadecano a partir deisopropilidenglicerol, hidruro de sodio y bromuro de hexadecilo, utilizando comodisolvente dimetilformamida y posterior hidrólisis del mismo.

Materiales y métodos. Para la síntesis del 1-o-dodecilglicerol se ha utilizado n-dodecanol (alcohol laurílico),dimetilformamida, cloruro de tionilo, todos de la BDH Chemical Ltd. Piridina (paraanálisis) Merck, 1,2-o-isopropilidenglicerol racémico de la Sigma Chemical Co. Con un97% de pureza. Todos los disolventes fueron de calidad analítica. El punto de fusión fue determinado en un equipo ELECTROTHERMAL 9100 defabricación inglesa, realizándose tres determinaciones. Para la espectroscopia infrarroja fue utilizado un equipo SPECOL-80 de la Carl Zeiss. La espectroscopia RMN en un equipo Brucker Ac-250F . Las determinaciones cromatográficas se realizaron por TLC utilizando como soporteSilica Gel 60G y como reveladores cámara de yodo y solución al 10% de ácido sulfúrico yposteriormente solución de permanganato de potasio al 3%.

Parte experimental.Preparación del 1 clorododecano. 20g de n-dodecanol, 8,48g de piridina, se agitan atemperatura ambiente y se añaden 12,76 g de cloruro de tionilo gota a gota. Culminada laadición se calienta en baño de parafina durante 6 horas, se deja reposar durante l2 horas yposteriormente se añaden 5 g de cloruro de tionilo, se refluja durante 8 horas más.Posteriormente se lava con agua, solución de bicarbonato de sodio y agua hasta pH 7. Seseca con sulfato de sodio anhidro durante 24 horas. Rendimiento 95% de 1-clorododecanocon 94% de pureza, determinada por cromatografía gaseosa.Preparación del 1-o-dodecilglicerol. Se mezclan 18,34g de isopropiliden glicerol, 18,0gde 1-clorododecano y 30ml de dimetilformamida, se agita vigorosamente a temperatura de

50ºC . Se añade lentamente 3g de sodio metálico fragmentado en pequeñas porciones. Sedeja a temperatura ambiente durante 12h y consumido todo el metal se calienta a 70ºCdurante 8h . La mezcla de reacción se vierte sobre agua helada y se extrae con 40ml de n-hexano. Se evapora todo el disolvente y el aceite remanente se disuelve en metanol, y seañade 30ml de metanol/HCl al 10% y se refluja durante 30 minutos. Se enfría a 0ºC y seextrae con 20ml de n-hexano frio. La fase alcohólica se evapora totalmente hasta obtenerun aceite amarillo viscoso, el mismo se disuelve en cloroformo se lava con agua , soluciónde bicarbonato de sodio al 5% hasta pH 7. Se evapora todo el cloroformo y se cristaliza den-hexano frio. Se obtienen cristales de punto de fusión 49-50ºC con un rendimiento del48,7%.

Resultados y discusión. La síntesis de 1-o-alquilgliceroles “in situ” es un método práctico que elimina lapurificación de los intermediarios durante la síntesis y sobre todo evita la resinificación dela sal sódica del isopropilidenglicerol , por oxidación en un medio fuertemente alcalino. En el presente trabajo se propone la síntesis “in situ” del 1-o-dodecilglicerol a partir delderivado clorado (menos reactivo que los yoduros y bromuros) y sodio metálico utilizadocomunmente en la preparación de alcóxidos , para hacerlo reaccionar posteriormente conel derivado halogenado y formar el éter. La reacción “in situ” en estas condiciones puedeprovocar si no se toman precauciones, la formación de una parafina , la cual se favorece enhaluros de alquilo de alto peso molecular y número par de átomos de carbono. El método“in situ”descrito por M.M.Ponpipom y col. Para la preparación del 1-o-hexadecilglicerol ,evita la reacción de Wurtz , pero el hidruro de sodio se inflama con facilidad en airehúmedo, lo que dificulta su manipulación. La síntesis propuesta en el presente trabajo limita la reacción de Wurtz, al añadirse elsodio lentamente a la temperatura de 50º C. Por otra parte el 1- clorododecano está enexceso con relación al alcóxido que se va formando, lo que no favorece la reacción deeliminación. Al efectuar la síntesis con el halogenuro de alquilo menos reactivo sedemuestra que aun en condiciones adversas el rendimiento del éter es satisfactorio y conun alto grado de pureza. La temperatura de fusión del éter de glicerilo obtenido por estavía se corresponde con lo reportado en la literatura (49-50ºC) La cromatografía en placadelgada empleando diferentes sistemas de solventes revela la presencia de una solamancha. El espectro infrarrojo presenta las bandas características del enlace C-O-C a 1,010 cm-1

la banda ancha característica del grupo hidroxilo asociado en la región de los 3,200-3,500cm-1 y las bandas características de los grupos metilenos de valencia simétrica 2,850-3,000 cm-1. El espectro de H´ RMN 250 MHz muestra las siguientes señales (CDCl3, δ ppm): 0.86 t3H, 1.26 s 18H, 1.58 t 2H, 3.50 m 4H, 3.66 2H, 3.85 m 1H.

Conclusiones. Se ha sintetizado el 1-o-dodecilglicerol utilizando el método “in situ” en la formación deléter intermediario, limitando las reacciones colaterales que se producen. Se utiliza el 1-clorododecano en lugar del yoduro o bromuro de dodecilo comúnmemte utilizados en lasíntesis de los éteres de glicerilo por ser más reactivos, pero más complejos en supreparación. En consideración al derivado halogenado de partida el rendimiento del 1-o-dodecilglicerol es satisfactorio y se alcanza con facilidad un producto de elevada pureza.

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SISTEMA ACETATO DE VANADILO / CLOROFORMO. POTENCIAL CATALÍTICO PARA PROCESOS DE

ACETILACIÓN DE ALCOHOLES SECUNDARIOS.

Lic. J. L. Leyva 1 *, Dr. J. E. Tacoronte 2, M. Sc. F. A. Verdecia 1, Lic. L. G. Pérez 1, Lic. M. T. Cabrera 2.

1.- Departamento de Investigaciones, Empresa Laboratorio Farmacéutico "Mario Muñoz". QUIMEFA, MINBAS. Hacendado No.

1, Habana Vieja. C. Habana. CP 10200. Cuba. Tef: 863-4269. Fax: 863-1295. E-mail: becerra@infomed.sld.cu;

leyvasimeon@yahoo.es

2.- Laboratorio de Producto Naturales, Fac. de Química. U/H. Zapata y G, Plaza. C. Habana. CP 10400. Cuba.

RESUMEN

La utilización de un sistema heterogéneo tipo VO(AcO)2 / CHCl3 para la obtención de ésteres, acetatos (alcohol secundario +

anhídrido acético, a reflujo, 12-36 h) permitió llevar a cabo una reacción ecológicamente limpia, alcanzándose rendimientos

>70%, minimizando los riesgos de contaminación ambiental al no ser utilizada la piridina o bases amínicas tóxicas, disminuyendo

la carga energética y optimizando el proceso operativo al disminuir el número de etapas y la elaboración de la mezcla reaccionante.

De gran significación metodológica fue la posibilidad de reutilizar el catalizador acetato de vanadilo (V2O5 + (AcO)2O, reflujo, 3

h), que es simplemente filtrado y activado a 50°C durante 1 hora antes de iniciar otro ciclo catalítico.

INTRODUCCION

La acetilación de esteroides y monoterpenos constituye en muchos casos una etapa de síntesis necesaria en la búsqueda de

intermediarios y/o substancias biológicamente activas tipo ecdiesteroides, promotores del crecimiento vegetal y control de

metamorfosis de insectos y derivados hormonales de uso clínico-terapéutico 1.

El uso de la piridina como catalizador y solvente y un anhídrido de ácido o cloruro de ácido para la acetilación de alcoholes es el

método más antiguo conocido. Aunque la acetilación de alcoholes primarios y secundarios presenta pocos problemas, los alcoholes

impedidos estéricamente son resistentes a la acetilación. Es por esto que se desarrollaron otros métodos para la acilación

empleando como catalizadores la 4 -dimetilaminopiridina (DAP) o 4 -pirrolidinopiridina (Ppy) 2, así como otras substancias:

tributilfosfina (Bu3P) 3, cloruro de cobalto (CoCl2) 4, trimetilsililtrifluorometano sulfonato 5, trifluorometano sulfonato de escandio 6,

Sc(NTf)3 7, mediante sílica gel impregnada con Ce(SO4)2 , Ti(SO4)2 , Fe2(SO4)3 , NaHSO4

8, Tl(OEt) 9.

El objetivo de este trabajo fue sustituir la piridina en reacciones de acetilación de

alcoholes por el sistema heterogéneo tipo acetato de vanadilo/cloroformo como potencial

catalítico y anhídrido acético a reflujo para lograr un proceso ecológicamente limpio.

El acetato de vanadilo es una substancia sólida; química y térmicamente estable. No produce alteraciones metabólico-

funcionales del tracto gastro-intestinal en seres humanos, afecciones renales, trastornos hemohepáticos, ni a nivel del

sistema nervioso central 10.

MATERIALES Y METODOS

El control de las reacciones se realizó mediante cromatografía de capa fina, empleándose cromatoplacas de sílica gel 60F254

MERCK de 5 cm de ancho por 10 cm de largo y 0.25 mm de espesor. Como fase móvil se utilizaron diferentes mezclas de

solventes.

El revelado se realizó utilizando una solución de H2SO4(c)/ETOH (96%) (1:1 v/v) y una lámpara UV a λ =365 nm.

El aislamiento y la purificación de los acetoderivados se realizó mediante cromatografía de columna, empleando como fase

estacionaria sílica gel 60 (70-230 mesh ASTM) y diferentes mezclas de solventes como fase móvil.

Las temperaturas de fusión se determinaron en un Electrothermal modelo IA6304, sin corrección. Los espectros infrarrojos se

registraron en espectrofotómetro PHILIPS FTIR PU-9600, las muestras se prepararon en pastillas de bromuro de potasio. Los

espectros RMN-1H y 13C se registraron en un equipo BRUKER ACF-250, utilizando como solventes cloroformo y dimetilsulfóxido

deuterados. Como referencia interna se usó tetrametilsilano (TMS).

Síntesis del acetato de vanadilo.

En un matraz de fondo redondo se colocó 18.2 g (0.1mol) de V2O5 y de 150 ml (1.6 mol) de (AcO)2O. La mezcla reaccionante se

reflujó 3 h, se filtró a vacío y el producto (1, ver figura) se lavó con 105 ml de CHCl3. Luego el mismo se secó a vacío a 60°C.

Método general para la síntesis de acetoderivados.

En un matraz de fondo redondo se colocó 1 mmol de los alcoholes secundarios (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ver figura) y 6 ml de cloroformo,

este sistema se agitó durante diez minutos. Posteriormente se adicionó 5mmol (0.45 ml) de anhídrido acético y 0.5 mmol

(76.45mg) de acetato de vanadilo (1) previamente activado. La mezcla reaccionante se reflujó durante 12-36 h. Luego se filtró a

vacío, el catalizador se lavó con 1.5 ml de cloroformo (en dos porciones), para ser utilizado en otro ciclo catalítico y el filtrado

resultante se retoevaporó a sequedad. De la mezcla resultante se aislaron los acetoderivados de interés (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, ver

figura) mediante cromatografía de columna.

Figura: Estructuras de los substratos y acetoderivados.

VAcO

AcOO

1- Acetato de Vanadilo

O

O

O

H

HecogeninaAcetato de Hecogenina

RO

2- R=H

9- R=Ac 3- R=H (25R)-2α,3α-dihidroxi-espirostan-6-ona 10- R=Ac (25R)-2α-acetoxi-3α-hidroxi-espirostan-6-ona

RO

O

HO

O

OH

4- R=H (25R)-3β,5α-dihidroxi-espirostan-6-ona11- R=Ac (25R)-3β-acetoxi-5α-hidroxi-espirostan-6-ona

O

O

OOHRO

O

OR

TestosteronaAcetato de Testosterona12- R=Ac

5- R=H EstronaRO

O

Acetato de Estrona6- R=H

13- R=Ac

Diosgenina

O

O

RO

Acetato de Diosgenina14- R=Ac7- R=H Borneol

H3C CH3

CH3

H

OR

Acetato de Bornilo8- R=H

15- R=Ac

RESULTADOS Y DISCUSION

La conversión de alcoholes secundarios en sus correspondientes acetoderivados transcurrió en condiciones ecológicas y

metodológicas sencillas y limpias sin el uso de parámetros experimentales extremos. A continuación se presenta una tabla con los

rendimientos y la temperatura de fusión de los acetoderivados obtenidos.

Tabla I. Rendimientos y temperaturas de fusión del acetato de vanadilo y los acetoderivados.

COMPUESTOS RENDIMIENTOS (%) Tf (°C)

1 91 % (16.56 g) > 360 °C9 78.18 % (369 mg) 243-244 °C

10 74 % (330 mg) 260-262 °C11 70 % (311.7 mg) 280-282 °C12 78.58 % (259.3 mg) 154-155 °C13 76.11 % (235.8 mg) 126-128°C14 72 % (299.52 mg) 194-195°C15 70 % (107.98 mg) 206-207 °C

Como se observa en la tabla I, con el empleo de este sistema catalítico se logró alcanzar rendimientos mayores del 70% para los

acetoderivados obtenidos, coincidiendo sus temperaturas de fusión con las reportadas en la literatura.

En la tabla II se presentan algunas características espectroscópicas (IR, RMN1H, RMN13C) de los compuestos sintetizados, lo cual

permitió una adecuada caracterización.

Para los acetoderivados obtenidos en el espectro FTIR se observaron bandas de 1205 a 1249 cm-1 asociadas a νasc-c-o; así como

también en RMN-1H las señales pertenecientes a los protones Hα-3, Hβ-2 y Hα-17 entre 4.30-5.02 ppm todas como multipletes y

en RMN-13 C las correspondientes a los carbonilos de ésteres detectadas entre 168.46-172.34 ppm, corroborándose con todo ello la

formación de los acetoderivados obtenidos.

En el espectro FTIR para productos espirostánicos (9, 10, 11 y 14) se observó bandas entre 987-860 cm-1, típicas para sistemas

espirocetálicos asociados a νC-C y νC-O y entre 890-925 cm-1 que indican la existencia de la serie esteroidal 25R; lo que demostró

que este sistema catalítico no afectó estructuralmente dichos fragmentos moleculares (anillo E y F).

Tabla II. Algunas características espectroscópica de los acetoderivados.

SEÑALES

COMPUESTOS IR (cm-1) RMN-1H (ppm) RMN-13C (ppm)

9 1237.90; 955, 920, 882 4.65 (Hα, m, H3) 172.34 (CH3-CO-O)10 1242; 975, 920, 890, 860 4.60(Hβ, m, H2) 168.46 (CH3-CO-O)

11 1240; 920, 980, 903, 866 5.02(Hα, m, H3) 171.20 (CH3-CO-O)

12 1248.99 4.66(Hα, m, H17) 171.15 (CH3-CO-O)

13 1205.38 - 169.20 (CH3-CO-O)

14 1239.98; 987, 960, 890, 888 4.30(Hα, m, H3) 170.44 (CH3-CO-O)

15 1245.20 4.95(Hβ, m, H2) 171.50 (CH3-CO-O)

Los datos espectroscópicos demostraron que los alcoholes secundarios se acetilaron en estas condiciones empleadas. Derivado

cíclico monoterpénico como el Borneol (8) se acetiló (15), en las mismas condiciones. Alcohol espirostánico terciario α-

carbonílico (4) no se acetiló, lo que permitió utilizar el sistema catalítico selectivamente para alcoholes secundarios.

CONCLUSIONES

1.- El acetato de vanadilo, un ácido de Lewis sui géneris, cataliza la reacción de acetilación de alcoholes secundarios no

impedidos estéricamente, de procedencia natural y derivado cíclico monoterpénico, como el Borneol, en condiciones

heterogéneas y ecológicamente tolerantes en ausencia de piridina y derivados sin generar procesos colaterales.

2.- Se obtienen rendimientos mayores del 70 % en el proceso de obtención de acetoderivados sin la utilización de parámetros

experimentales extremos (atmósfera inerte, elevadas temperaturas o agentes corrosivos).

3.- El sistema desarrollado permite la acetilación selectiva de substratos con sustituyentes OH secundarios en presencia de OH

terciarios α-carbonílicos.

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SÍNTESIS DEL [2,3-d ]-ISOXAZOL-17α-ETINIL-17β-HIDROXI-4-ANDROSTENO

Mayra Reyes; Yoanna Ma. Alvarez; José A. Ruiz; Harold Curiel y Hermán Vélez

Centro de Química Farmacéutica.

RESUMENEl [2,3-d]-isoxazol-17α-etinil-17β-hidroxi-4-androsteno (danazol) es un esteroide sintético obtenido a partir de 4-androsten-3,17-diona (AD). Su uso más frecuente es en el tratamiento de la displacía benigna e hipertrofia pubertal demamas, además de desórdenes como la ginecomastia. En el presente trabajo se presentan los resultados logrados en lasíntesis, así como la elucidación estructural y las temperaturas de fusión de cada uno de los productos.

INTRODUCCIONHoy en día el término esteroide se ha reservado sólo para aquellos compuestos que presentan una marcada acción sobre elorganismo humano, es decir, los esteroides terapéuticamente activos, como las hormonas sexuales, los corticosteroides,anabólicos, todos de gran valor terapéutico. Muchos de estos compuestos se encuentran en los animales (incluyendo alhombre) en muy pequeñas cantidades, por lo que su obtención es muy compleja y costosa a partir de dichas fuentes.El hombre se ha visto precisado a desarrollar otras vías de obtención de dichos compuestos, tales como la síntesis químicay la transformación microbiológica a partir de fuentes vegetales.1

El danazol, es un esteroide de amplio uso en el tratamiento de la endometriosis, la hipertrofia de los senos, el angioedemahereditario, la pubertad precoz y el síndrome premenstrual.2

El propósito de este trabajo es la síntesis de este medicamento y su comparación con lo reportado.4-8

El procedimiento diseñado en este trabajo (figura 1) consta de cuatro etapas de síntesis:

O

O

C2H5O

O OH

C C H

O

OH

C C H

O

HC

OH

OH

C C H

ON

HC(C2H5O)3

Na/MeOHHCOOC2H5/Py

NH2OH.HCl/AcONa

EtOH

MSA/EtOH abs.K/IspOH/C2H2/THF

LiC CH.H2NCH2CH2NH2

ó

1 2

3

5 4 Figura 1 Esquema de obtención del Danazol

MATERIALES Y METODOS

3-etoxi-3,5-androstadien-17-ona.(enol éter de androstendiona) 2: En un matraz de 250 mL, de una boca provisto deagitación se introducen 150 mL de etanol absoluto, 25 g de 1 y 20 mL de ortoformiato de etilo, se agita 5 minutos. A estasuspensión se le adicionan 0,075 mL de ácido metanosulfónico (MSA) y se agita 30 minutos. Se realiza cromatografía encapa delgada empleando como mezcla de disolventes tolueno : acetato de etilo 4:1. Terminada la reacción, se añaden 4,5mL de piridina, se agita 5 minutos y enfría a 0 0C por espacio de 2 horas. Se filtra y seca el producto en el filtro a vacío atemperatura ambiente. Rend. 24,5 g (90%). IR (cm-1) 2900 (f), 1722(f), 1620 (m), 1375 (m), 1360 (m), 1218 (f), 1160 (f),1040 (m). RMN 1H (CHCl3, ppm) 0,92 (3H,s,CH3-18); 1,0 (3H,s,CH3-19); 1,25 (3H,t,CH3-CH2-O); 3,75 (2H,c,R-CH2-O); 5,1(1H, s, H-4); 5,2 (1H,m,H-6). 17α-etinil-17β-hidroxi-4-androsten-3-ona (etisterona) 3.En un matraz de 250 mL de 3 bocas, provisto de agitación magnética y embudo goteador, se adicionan 25 g de acetiluro delitio en etilendiamina y se enfría a 0oC. Se adiciona en 10 min una disolución que contiene 18 g de 2 en 100 mL detetrahidrofurano. Se agita la reacción durante 24 horas cuidando que la temperatura se mantenga entre 5 y 10 ºC.Transcurrido este tiempo se controla la reacción por CCD. Culminada la misma se añaden 60 ml de agua y agita 15 min. Seseparan las fases, el extracto acuoso se extrae con 40 ml de acetato de etilo, se separan las fases y el extracto orgánico seune a la fracción orgánica principal. La fracción orgánica principal se lava con 3 x 40 mL de una disolución saturada de

cloruro de sodio y se concentra a sequedad con vacío. Al residuo obtenido se le adicionan 70 mL de metanol y se agita 30min. Posteriormente, se adicionan 20 mL de agua y 0,5 mL de. ácido metanosulfónico. La mezcla se calienta a reflujo por 1hora, se enfría a 00C obteniéndose un sólido que se filtra y se lava con pequeñas porciones de metanol frío. Se seca enhorno de aire recirculado a 60 ºC. Rend. 16 g (90%). t.f. 255-58 oC. IR (cm-1) 3400 (f), 3250 (f), 2950 (f), 2900 (f), 1640 (f),1370 (m), 1225(m), 1045 (f). RMN 1H (CHCl3, ppm) 0,9 (3H,s,CH3-18); 1,2 (3H,s,CH3-19); 2,15 (1H,s, OH-17); 2,55 (1H, s,H-Alquino); 5,7 (1H,s,H-4). 17α-etinil-17β-hidroxi-2-hidroximetilen-4-androsten-3-ona 4.En un matraz de fondo redondo de dos bocas de 250 ml, provisto de agitador magnético, condensador y tubo de cloruro decalcio, se introducen 40 ml de etanol absoluto y se añaden lentamente 2,25 g de sodio hasta disolución total. Se pasanitrógeno y se adiciona una disolución de 5 g de 3 en 25 mL de piridina seca (KF< 0,7 %). Se agita 30 min. Se adicionan8,5 mL de etilformiato y se continúa agitando por 24 horas a temperatura ambiente. Se realiza el control de la reacción porCCD. La mezcla de reacción se vierte en un vaso de precipitados de 1 L que contiene 400 mL de ácido clorhídrico 6N y seobserva la formación de un precipitado amarillo. La suspensión se extrae con 3 x 50 mL de diclorometano y los extractosorgánicos son extraídos con 4 x 50 mL de una disolución de hidróxido de potasio al 10 %. Los extractos acuosos se enfríanentre 8 y 10 0C y se precipitan con 40 a 45 mL de ácido clorhídrico 6 N hasta lograr un pH igual a 2. Se agita 30 min y sevuelve a controlar el pH. Se filtra y se lava el sólido con agua hasta pH neutro. Se seca por succión y después en horno deaire recirculado a 50 0C. Rend. 3,27 g (60 %). t.f 193-5 oC. IR (cm-1) 3415 (f), 3300 (f), 2938 (f), 2876 (f), 1646 (f), 1192 (f),1061(f). RMN 1H (CHCL3, ppm) 0,88 (3H,s,CH3-18); 1,2 (3H,s,CH3-19); 2,15 (1H,s,OH-17); 2,33 (1H,s,OH-hidroximetileno);2,55 (1H,s,H-Alquino); 5,75 (1H,s,H-4); 7,35 (1H,s,HC=R).[2,3-d ]-isoxazol-17α-etinil-17β-hidroxi-4-androsteno 5.En un matraz de fondo redondo de dos bocas de 100 ml, provisto de agitador y condensador, se adicionan 45 ml de etanolabsoluto y 3 g de 4. Después de disuelto el esteroide se añade una disolución que contiene 0,675 g de hidroxilamina, 0,86g de acetato de sodio en 1,8 mL de agua. La reacción se calienta a reflujo durante 1 hora, se deja enfriar y se viertelentamente y con agitación sobre un vaso de precipitado de 500 mL que contiene 250 mL de agua. El sólido resultante sefiltra, se lava con agua y se seca en vacío a 50 0C. Rend. 2,37 (80%), t.f 225-7 oC. IR (cm-1) 3516 (f), 3262 (f), 2941 (f),2877 (f), 1600 (f), 1470 (f), 1435 (f), 1062 (f), 947 (f), 858 (m). RMN 1H (CHCl3, ppm) 0,95 (3H,s,CH3-18); 0,83 (3H,s,CH3-19); 0,98 (1H,H-6a); 1,3 (1H,H-11a); 1,4 (1H,H-15a); 1,45 (1H,H-14); 1,55 (1H,H-15e);1,6 (1H,H-12a); 1,7 (1H,H-12e); 1,67(1H,H-11e); 1,94 (1H,H-16e); 2,25 (1H,H-16a); 2,35 (1H,H-6e); 2,32 (1H,H-7a); 2,38 (1H,H-7e); 2,43 (1H,H-1a); 2,65 (1H,H-1e); 2,5 (1H,s,H-Alquilo); 6,10 (1H,s,H-4); 7,93 (1H,s,H-vinílico del isoxazol). RMN 13C (CHCl3, ppm) C5, 164,9; C3,154,4; C22, 148,6; C4, 108,7; C2, 107,6; C20, 87,3; C17, 79,7; C21, 74,1; C9, 53,8; C14, 49,8; C13, 46,7; C10, 41,0;C16, 38,9; C8, 36,9; C1, 33,3; C12, 32,6; C7, 32,2; C6, 30,6; C11, 23,2; C15, 21,2; C18, 18,7; C19, 12,7;

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La obtención de 2 consiste en la protección del grupo carbonilo de la posición 3 del compuesto 1 para realizar laintroducción del grupo etinilo en la posición 17. Muchos son los ácidos de Lewis que se utilizan para realizar estaprotección. Después de haber evaluado diferentes catalizadores como ácido p-toluensulfónico, ácido metanosulfónico,ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y disolventes como benceno, tolueno, tetrahidrofurano, dioxano y etanol absoluto, seseleccionó la combinación MSA con etanol absoluto por ser el etanol el disolvente menos tóxico y el MSA un ácido fácil demanipular y cuantificar, además de obtenerse muy buenos resultados con estos reactivos en experiencias anteriores.3

Se comprobó la formación del enol éter por el análisis del espectro IR de 2, donde se mostró la desaparición de la banda de1680 cm-1, perteneciente a las vibraciones de valencia del grupo carbonilo de la cetona α,β-insaturada que se encuentra enel AD de partida.. En el espectro RMN 1H de 2 se observó una señal de multiplicidad cuadruplete, a 3,75 ppm,característica del grupo metileno perteneciente al éter de enol. También, una señal a 1,25 ppm, perteneciente al metilo delmismo grupo que aparece como un triplete por el acoplamiento con el metileno vecino. Todo esto confirmó que laprotección fue completa. Además, aparecieron señales de protones vinílicos de las posiciones 4 y 6 a 5,1 y 5,2 ppm,respectivamente Para la obtención de 3 se ensayaron dos métodos:• La etinilación usando potasio e isopropanol.• El empleo del acetiluro de litio en etilendiamina.El primero de estos métodos consistió en preparar un alcóxido de potasio "in situ", o sea, a partir de isopropanol y potasio.Para esto se empleó 1 mol de isopropanol por mol de potasio. Esta cantidad está en una relación de 1:16,5 con respecto alesteroide. Este exceso se debe a que después de formado el isopropóxido de potasio se pasa corriente de acetileno paraintercambiar las sales y obtener el acetiluro de potasio que es quién finalmente ataca a la molécula de esteroide. Ladificultad de este método radica en la peligrosidad que existe al manipular potasio y además garantizar que el acetilenoutilizado sea filtrado.

En el segundo procedimiento se trabajó con un reactivo comercial el acetiluro de litio en etilendiamina4 y la relación molarfue de 1:5 con respecto al esteroide, todo en atmósfera de nitrógeno y usando como disolvente el tetrahidrofurano. La introducción del grupo etinilo quedó demostrada del análisis del espectro IR de 3 donde se observan dos bandas en 3400y 3250 cm-1 pertenecientes a las vibraciones de valencia del grupo hidroxilo y el grupo etinilo formados. Además,desapareció la banda de 1722 cm-1, que pertenecía al carbonilo de la posición 17 que fue modificado. También se observa labanda en 1640 cm-1, perteneciente a las vibraciones de valencia del grupo carbonilo de la cetona α,β-insaturada de laposición 3. En el espectro de RMN 1H de 3 se observaron señales a 2,15 y 2,55 ppm como singuletes, pertenecientes a losprotones de los grupos hidroxilo y etinilo respectivamente. Además, la señal del protón vinílico del C4, como singulete, a5,7 ppm.La obtención de 4 consistió en la introducción del grupo hidroximetileno en la posición 2 de 35. Por la insolubilidad quepresenta la etisterona en los disolventes que se emplean en este tipo de reacción, se decide hacer la misma en piridina enrelación de 1:25 y emplear etóxido de sodio (que se prepara "in situ" con sodio y etanol), como base fuerte para eliminar elhidrógeno α al grupo carbonilo en una relación con el esteroide de 1:6. El etilformiato se empleó como agente acilante enrelación con el esteroide de 1:6,6. En el caso del espectro IR de 4 la única diferencia significativa además de las presentes en la región dactilar, es la que sepresenta en la banda que aparece en 3415 cm-1 que la misma se ancha de forma apreciable debido a que surge un nuevogrupo hidroxilo en la molécula. En el espectro de RMN 1H de 4, se observaron señales a 2,15 y 2,55 ppm como singuletes,pertenecientes a los protones de los grupos hidroxilo y etinilo, respectivamente. Además, la señal del protón vinílico del C4,como singulete, a 5,7 ppm.La última etapa de obtención del danazol 5 consistió en la formación del anillo isoxazólico para lo que se empleó unarelación esteroide:clorhidrato de hidroxilamina de 1:1,1 y una relación esteroide:acetato de sodio de 1:0,25. El acetato desodio garantiza el tampón para evitar que se deshidrate el grupo hidroxilo de la posición 176,7,8. Se comparó el espectro IR de 5 con el de un patrón internacional Steraloid, existiendo una perfecta coincidencia.Evidencias de que la reacción de obtención de 5 tuvo lugar lo mostró el análisis del espectro de RMN 1H, en donde seobservaron señales a 0,88 y 1,2 ppm como singuletes, correspondientes a los metilos 18 y 19, respectivamente. Un singuletea 2,15 ppm, que corresponde al protón del grupo hidroxilo de la posición 17, otro a 2,33 ppm, perteneciente al protón delgrupo hidroxilo del hidroximetileno y uno a 2,55 ppm, perteneciente al protón del grupo alquino. Además, un singulete a5,75 ppm, producto del protón vinílico en el C4 y por último, la señal a 7,35 ppm como singulete, del protón vinílico en elgrupo hidroximetileno.

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NUEVOS PROCEDIMIENTOS PARA LA FORMACIÓN DEL ANILLO DE 2-AMINOTIAZOL DURANTE LA

SÍNTESIS DEL 2-(2-AMINOTIAZOL-4-IL)-(Z)-2-(HIDROXIMINO) ACETATO DE ETILO

M. González, Z. Rodríguez, B. Tolón, R. Avila, O. Díaz, H. Vélez, M. A. López.(Centro de Química Farmacéutica).

RESUMEN

El 2-(2-aminotiazol-4-il)-(Z)-2-(hidroximino) acetato de etilo (I) es un importante intermediario utilizado durante la síntesis

de antibióticos cefalosporánicos de amplio espectro. Durante el presente trabajo se desarrollaron 2 procedimientos para la

formación del anillo de 2-aminotiazol, fragmento molecular característico de este compuesto, mediante el uso de una

mezcla de THF-agua como disolvente y acetato de sodio como catalizador básico o empleando N,N-dimetilacetamida con

este doble propósito. Ambos métodos permitieron alcanzar rendimientos del intermediario superiores en un casi un 9 % y un

20 % respectivamente, a los alcanzados cuando se utilizan los procedimientos publicados en la literatura.

INTRODUCCION

El 2-(2-aminotiazol-4-il)-(Z)-2-(hidroximino) acetato de etilo (I) es un importante intermediario utilizado durante la síntesis

de antibióticos cefalosporánicos de amplio espectro, el cual se obtiene a partir del acetoacetato de etilo, por formación de la

oxima, halogenación del grupo metilo α-cetónico y formación del anillo de 2-aminotiazol mediante el método de Hantschz.

Los rendimientos que se obtienen, a través de los procedimientos publicados en la literatura1-4 son muy bajos, hecho que

influye negativamente, desde el punto de vista del balance económico del proceso, sobre la preparación de estos

antibióticos. El objetivo del presente trabajo consistió en desarrollar procedimientos para la formación del anillo de 2-

aminotiazol durante la preparación de I que permitieran obtener rendimientos más elevados de este intermediario.

MATERIALES Y METODOS

Las temperaturas de fusión (Tf) se determinaron en un equipo Gallenkamp y no fueron corregidas. Los espectros 1H RMN

fueron registrados en un Equipo Bruker AC 250F utilizando dimetilsulfóxido deuterado (DMSO-d6) como disolvente y TMS

como referencia.

Síntesis del 2-(2-aminotiazol-4-il)-(Z)-2-(hidroximino) acetato de etilo (I)

a) Formación de la oxima. Se disuelven 29,2 g (225 mmol) de acetoacetato de etilo en 29,6 mL de ácido acético glacial, se

enfría hasta 0 OC y se adicionan 18 g (308 mmol) de nitrito de sodio en 40 mL de agua manteniendo la temperatura por

debajo de 10 OC. Se agita 30 minutos a 10 OC y se eliminan el agua y el ácido acético por destilación al vacío. El residuo se

disuelve en 50 mL de acetato de etilo y se lava con una disolución de NaHCO3 al 5 % (2 x 50 mL). Después de separar las

fases, la fase orgánica se seca sobre Na2SO4 anhidro, se filtra y el filtrado se evapora hasta sequedad bajo presión reducida.

b) Halogenación de la oxima. El producto del proceso anterior se disuelve en 23 mL de ácido acético glacial, se calienta

hasta 58-60 OC, se adicionan 23,1 g (171 mmol) de cloruro de sulfurilo, se agita por 1 h a 58-60 OC y se evapora hasta

sequedad al vacío. El residuo se disuelve en 90 mL de acetato de etilo y se lava con disolución saturada de NaCl

(3 x 30 mL). La fase orgánica se separa, se seca sobre Na2SO4 anhidro, se filtra y el filtrado se evapora a sequedad al vacío.

c) Formación del anillo de 2-aminotiazol.

Uso de etanol como disolvente en presencia de N,N-dimetilanilina como base (Método 1, reportado)3.

El residuo obtenido en el paso anterior se disuelve en 50 mL de etanol, se adicionan 7,7 mL (59,3 mmol) de N,N-

dimetilanilina y se incorporan 4,2 g (55,2 mmol) de tiourea. Se agita por 2 h a temperatura ambiente y el precipitado que se

forma se separa por filtración. El sólido obtenido se lava con etanol (20 mL), acetona (20 mL), éter dietílico (20 mL) y se

seca a 40 OC durante 1 h.

Uso de etanol-agua como disolvente en ausencia de una base (Método 2, reportado)1,2,4.

Sobre una disolución de 14,0 g (184 mmol) de tiourea en una mezcla de etanol (42 mL) y agua (84 mL) se adiciona una

disolución de la oxima halogenada (36 g, 186 mmol) en 42 mL de agua. La mezcla se agita por 1 h a temperatura ambiente,

se concentra hasta la mitad del volumen inicial y se ajusta a pH 6 por adición de una disolución acuosa al 5 % de NaHCO3.

El sólido precipitado se colecta por filtración, se lava con éter dietílico (50 mL), acetona (50 mL) y se seca a 40 OC por 1 h.

Uso de THF-agua como disolvente en presencia de acetato de sodio como base (Método 3, desarrollado).

Se disuelven 18 g (93 mmol) de la oxima halogenada en 48 ml de THF, se añaden 48 ml de agua y a continuación de forma

sucesiva se adicionan 8,5 g (111,6 mmol) de tiourea y 15,0 g (182,8 mmol) de acetato de sodio anhidro. Se agita por 4 h a

temperatura ambiente, se ajusta a pH 6,7-6,8 con 5,2 g (61,8 mmol) de NaHCO3 y se extrae con acetato de etilo (2 x 100

mL). Después de eliminar la fase orgánica, el precipitado formado en la fase acuosa se separa por filtración, se lava con una

mezcla de acetato de etilo-agua (1:1) (2 x 20 ml) y se seca a 40 OC durante 3 h al vacío.

Uso de N,N-dimetilacetamida como disolvente y como base (Método 4, desarrollado).

Se disuelven 18 g (93 mmol) de la oxima halogenada en 40 ml de N,N-dimetilacetamida (DMA), se adicionan 4,3 g (56,5

mmol) de tiourea y se agita por 3 h a temperatura ambiente. La mezcla se vierte sobre 200 mL de agua fría, se añaden

200 mL de acetato de etilo y se ajusta hasta pH 6,1-6,2 por adición de 4,3 g (51,1mmol) de NaHCO3. Se elimina la fase

orgánica, el sólido precipitado en la fase acuosa se separa por filtración, se lava con acetato de etilo-agua (1:1) (2 x 20 ml) y

se seca a 40 OC durante 3 h al vacío.

RESULTADOS Y DISCUSION

En la Figura 1 se muestra el esquema para la síntesis de I y en la Tabla 1 los resultados obtenidos mediante los métodos

desarrollados en comparación con el procedimientos reportados en la literatura para la síntesis de este intermediario:

acetoacetatode etilo

CH3OH3C

O O

O CH3N

O

N

SH2N

OH

ClO CH3

O

N

O

OH

CH3OH3C

O O

N

OH

NaNO2HAc / H2O

SO2Cl2 HAc tiourea

oxima oxima halogenada IFigura 1. Esquema general para la síntesis del compuesto I

Tabla 1. Rendimientos obtenidos durante la preparación del compuesto I

Método Disolvente Catalizador Rendimiento de I (%)1 etanol N,N-dimetilanilina 13,92 etanol/agua - 17,23 THF/agua acetato de sodio 26,14 DMA - 36,9

La Temperatura de fusión y las constantes espectroscópicas de los productos obtenidos según las 4 técnicas utilizadas

fueron iguales y coincidieron con las reportadas en la literatura. Tf: 191-193 OC; 1H-RMN (δ ppm): 1,25 (3H,t,CH3); 4,24

(2H,q,CH2); 6,83 (1H,s,H, aminotiazol); 7,20 (2H,s,NH2); 11,65 (1H,s,NOH).

El proceso de obtención de I consta de 3 pasos que implican la formación de la oxima a partir del acetoacetato de etilo por

tratamiento con nitrito de sodio, la halogenación del grupo metilo α-cetónico con cloruro de sulfurilo y la formación del

anillo de 2-aminotiazol por reacción del derivado halogenado con tiourea. En el presente trabajo I se obtuvo de acuerdo al

método reportado con respecto a la ejecución de los 2 primeros pasos de síntesis y sin introducir modificación alguna. La

formación del anillo de 2-aminotiazol inicialmente se realizó por los métodos descritos1-4, basados en el tratamiento de la

oxima halogenada con tiourea utilizando etanol como disolvente y en presencia de N,N-dimetilanilina como base (Método

1)3 o en disolución hidroalcohólica y en ausencia de catalizador básico (Método 2)1,2,4. Aunque en ambos casos, estas

condiciones de reacción permiten preparar el isómero syn, que es el que despliega mayor actividad biológica y por lo tanto

el isómero de interés, también propician la formación de cantidades notables del isómero anti, lo cual se reflejó en los bajos

rendimientos obtenidos y que fueron similares a los reportados (13,9 % y 17,2 % respectivamente con relación al

acetoacetato de etilo).

Como consecuencia, en el presente trabajo se desarrollaron 2 procedimientos para la formación del anillo de 2-aminotiazol

con tiourea, el primero mediante el uso de una mezcla de THF-agua como disolvente y acetato de sodio como aceptor del

cloruro de hidrógeno formado (Método 3) y el segundo utilizando DMA con la doble función de disolvente y catalizador del

proceso (Método 4). Como se observa, con los métodos desarrollados se obtuvieron rendimientos significativamente

mayores a los reportados en la literatura. El mejor procedimiento fue aquel donde se utilizó DMA como disolvente y

catalizador de la reacción. En este caso se alcanzó un rendimiento superior en casi un 20 % (2,14 veces) al reportado en la

literatura. Sin lugar a dudas, en ambos procedimientos se logró un balance más favorable en la proporción isómero syn /

isómero anti. Los resultados obtenidos se pueden explicar si se considera que los isómeros syn y anti se encuentran en

equilibrio, el cual se conoce que está favorecido hacia la formación del isómero anti en medio ácido. De acuerdo al

mecanismo de formación del anillo de 2-aminotiazol por el método de Hantschz, durante el paso del ataque nucleofílico de

la tiourea al átomo de carbono halogenado adyacente al carbonilo cetónico, se genera como subproducto cloruro de

hidrógeno el cual incrementa la acidez del medio de reacción. Por esta causa, el uso de una sal básica como el acetato de

sodio (cuando se utiliza THF-agua como disolvente) o de un disolvente como la DMA, el cual posee propiedades básicas,

contribuyen a reducir la acidez del medio de reacción y por lo tanto a desplazar el equilibrio isomérico hacia la formación

del isómero syn. El uso de la DMA conduce a rendimientos más elevados, debido a que en este caso la reacción transcurre

en un medio homogéneo. Este disolvente es capaz de disolver tanto a la tiourea como al compuesto halogenado de partida,

propiciando una mejor interacción entre los reaccionantes. Cuando se utiliza como disolvente la mezcla THF-agua y el

acetato de sodio como catalizador, la reacción transcurre en un medio heterogéneo constituido por 2 fases: la orgánica

donde está disuelto el derivado halogenado de partida y la acuosa donde se encuentra la tiourea y el acetato de sodio, lo cual

resulta más desfavorable (rendimiento inferior en casi un 11 %). En el procedimiento reportado en la literatura donde se

utiliza etanol como disolvente, a pesar de la presencia de la N,N-dimetilanilina como aceptor del ácido formado, los

rendimientos obtenidos son muy bajos, inclusive inferiores a los que se alcanzan en medio hidroalcohólico en ausencia de

catalizador básico, hecho que ha sido reportado con anterioridad1,4.

BIBLIOGRAFIA

1. Bucourt, R., Heymes, R., Lutz, A., Pénasse, L., Perronet, J. Cephalosporines a chaines amino-2-thiazolyl-4-acetyles.

Tetraedron, Vol. 34, 2233-2243, (1978).

2. Heymes, R., Lutz, A. Akyloxymes of 7-amino-thiazolyl-acetamido-cephalosporanic acids. US Pat. 4 396 618 (1983).

3. Takeda Chemical Industries. Ltd. Thiazoles substitués et leur procedé de préparation. Fr. Pat. 2 357 552 (1978).

4. Ochiai, M., Aki, O., Morimoto, A., Matsushita, Y., Okada, T. New cephalosporin derivatives with high antibacterial

activities. Chem. Pharm. Bull., Vol. 25 (11), 3115-3117, (1977).

SINTESIS DEL HETEROCICLO 11H-PIRIDO[2,1-b]QUINAZOLIN-11-ONA Y DERIVADOS

EMPLEANDO IRRADIACION ULTRASONICA

Maite L. Docampo Palacios y Rolando F. Pellón Comdom

Centro de Química Farmacéutica Apartado 16042, La Habana, Cuba

Telef. (537)217809 Fax (537) 336471 E-mail: pellonrf@cqf.co.cu

RESUMEN

Se reporta un método ventajoso para la síntesis del heterociclo 11H-pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona y

derivados, mediante la condensación de derivados del ácido 2-clorobenzoico y derivados de la 2-

aminopiridina con el empleo de N,N-dimetilformamida como disolvente en presencia de irradiación

ultrasónica. Los derivados fueron obtenidos con altos rendimientos en tiempos cortos de reacción.

INTRODUCCIÓN

En una comunicación previa1 reportamos el empleo de la N,N-dimetilformamida como disolvente en la

condensación de Ullmann- Goldberg entre el ácido 2-clorobenzoico (I) con la 2-aminopiridina (II) para la

síntesis del heterociclo de la 11H-pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona (IV). Esta reacción transcurre a través de la

formación del correspondiente ácido 2-(2-piridilamino) benzoico (III) el cual cicla en el medio de reacción.

N

NCO

NH

N

COOH

COOH

Cl

+N

NH2

I II III IV

Recientemente una serie de derivados del heterociclo de la 11H-pirido[2,1-b] quinazolin-11-ona se han

estudiado como agentes antialérgicos 2, protectores celulares 3 y como agentes hipolipémicos 4.

En el presente trabajo con la finalidad de reducir los tiempos de reacción estudiamos el empleo de la

irradiación ultrasónica en la síntesis del heterociclo de la 11H-pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona y sus

derivados.

MATERIALES Y METODOS

PROCEDIMIENTO GENERAL:

Síntesis de 11H-pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona empleando N,N-dimetilformamida como disolvente.

Una mezcla de ácido 2-clorobenzoico (0.04mol), carbonato de potasio anhidro (0.02mol), 2-aminopiridina

sustituída (0.08mol), cobre en polvo (0.2g) en N,N-dimetilformamida (25mL) fue tratada durante 25 minutos

con irradiación ultrasónica usando una aguja ultrasónica de 20 kHz. La mezcla es lentamente añadida con

agitación en agua (100 mL) y se deja toda la noche en reposo. Precipita el correspondiente derivado del

heterociclo 11H-pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona, el cual es purificado mediante disolución en el disolvente

correspondiente y tratado con carbón a ebullición. Los valores de RF y el disolvente empleado en cada

derivado se presentan en la tabla 1 donde también se reporta el rendimiento, punto de fusión (sin corregir) y

el análisis elemental para cada derivado del heterociclo obtenido.

Tabla 1 Derivados del heterociclo 11H-pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona y resultados analíticos.

R5

N

NCR1

R2

R4

O

R3

No Sustituyente Rend. (%) P.F. (oC)(no corregido)

P.F .(oC)Reportado

Rf

1 R1=R2=R3=R4=R5=H 75 211-12a 2105,6 0,602 R4=CH3 82 151-52b 152-535,7 0,633 R5=CH3 69 90-2a 92-35 0,614 R1=OCH3 79 158-60b 1575,6 0,715 R2=Cl 65 190-91b 191-925,6 0,676 R3=NO2 67 199c 1985 0,697 R1=NO2 78 257-58c 2585 0,708 R1=R3=NO2 89 287-89c 288-895 0,739 R2=NO2 63 207-09b 2085 0,72

Valores del análisis elementalCalculado (%) Experimental (%)

No Fórmula C H C H1 C12H8N2O 73,47 4,08 73,40 4,232 C13H10N2O 74,28 4,76 74,53 5,113 C13H10N2O 74,28 4,76 74,35 4.684 C13H10N2O2 69,03 4,42 68,90 4,255 C12H7ClN2O 62,47 3,04 62,61 3,196 C12H7N3O3 59,75 2,90 59,55 2,847 C12H7N3O3 59,75 2,90 59,88 2,678 C12H6N4O5 50,35 2,10 50,49 1,919 C12H7N3O3 59,75 2,90 59,63 2,63

aCristalizado de etanol/agua; bCristalizado de etanol ; cCristalizado de dioxano/agua.

RESULTADOS Y DISCUSION

En la primera parte de este trabajo estudiamos el tiempo de reacción en presencia de irradiación ultrasónica,

tomamos como modelo la síntesis del heterociclo 11-H pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona, mediante la

condensación del ácido 2-clorobenzoico y la 2-aminopiridina en N,N-dimetilformamida como disolvente. El

tiempo se varió entre 35 y 20 minutos, realizando mediciones cada 5 minutos. Se observó que con 25 minutos

de reacción se obtienen los mejores rendimientos, tiempos superiores permanecen constantes los

rendimientos. Todos los experimentos realizados en este trabajo fueron repetidos 5 veces y los rendimientos

que se reportan representan una media de los rendimientos obtenidos para cada reacción.

En la tabla 2 comparamos los resultados empleando irradiación ultrasónica en 25 minutos de reacción y

empleando reflujo durante 6 horas, en todos los casos los rendimientos obtenidos empleando ultrasonido son

superiores a aquellos que se obtienen usando reflujo de la reacción. Es interesante señalar que en le caso del

compuesto 3 el ácido 2-(2-piridilamino-6-metil)benzoico fue obtenido empleando condiciones de reflujo, este

ácido fue ciclado usando ácido sulfúrico a 1000C a la correspondiente 9-metil-11H-pirido[2,1-b]quinazolin-

11-ona, pero en condiciones donde se emplea la irradiación ultrasónica el derivado de la piridoquinazolona

fue obtenido directamente probablemente debido a las altas temperaturas que se generan por las implosiones

durante el proceso de irradiación ultrasónica.

Tabla 2 Resultados obtenidos irradiación ultrasónica en 25 minutos de reacción a reflujo durante 6 horasempleando dimetilformamida como disolvente.

No Sustituyentes % rendimiento empleandoultrasonido (25 minutos)

% rendimiento en 6 horas areflujo en en DMF como

disolvente

m/e

1 R1=R2=R3=R4=R5=H 75 64 1962 R4=CH3 82 77 2103 R5=CH3 69 48 2104 R1=OCH3 79 72 2265 R2=Cl 65 49 3306 R3=NO2 67 52 2417 R1=NO2 78 72 2418 R1=R3=NO2 89 84 2869 R2=NO2 63 25 241

CONCLUSIONES

Se desarrolló un método para la síntesis del heterociclo 11H-pirido[2,1-b]quinazolin-11-ona y derivados, con

el empleo de N,N-dimetilformamida como disolvente en presencia de irradiación ultrasónica.

REFERENCIAS

1. Pellón, R.; Carrasco, R. and Rodés, L., Synth. Comm., 1996, 26 (20), 3869.

2. Abdel Aziz, M.A.; Daboun, H.A., and Abdel Gawad, S.M., J.Prakt. Chem. 1990, 332,5.

3. Ensinger, H.; Birke, F.; Streller, I. and Schromm, K. Ger. Offen. DE 3,902,639 (Cl.A61K31/645),02 Aug

1990, Appl 30 Jan 1989.

4. Matzkies, F.; Stechert, R.; Rauber, G.and Matzkies, F. Jr. Arzneim-Forsch. 1989, 39,9,1171.

5. Fagundo, J.R.; Pellón, R.; Rosado, A.; Rodés, L., Revista CENIC Ciencias Químicas, 1983, 14(1),183-

196; C.A. 101:170513r.

6. Rodríguez, M.; Fernández-Bertrán, J.; Pellón, R. and Rodés, L., Revista CENIC Ciencias Químicas,

1983, 14(2), 407-11; C.A. 101:184002k.

7. Biere, H. and Kaap, J.F., Ger. Offen. 2739.020 (Cl.C07D 471/04), 01 Mar 1979, Appl. 26 Aug. 1977, 26

pp. C.A. 90:204131m.

SINTESIS DE DERIVADOS DE ACIDO SALICILICO EN PRESENCIA DE IRRADIACION

ULTRASONICA EMPLEANDO AGUA COMO DISOLVENTE

Maite L. Docampo Palacios y Rolando F. Pellón Comdom

Centro de Química Farmacéutica Apartado 16042, La Habana, Cuba

Teléfonos (537)217809 Fax (537) 336471 E-mail: pellonrf@cqf.co.cu

RESUMEN

Empleando cobre y piridina como catalizadores se pudo realizar la síntesis de derivados de ácido salicílico empleando

agua como disolvente en presencia de irradiación ultrasónica con buenos rendimientos en tiempos muy cortos de

reacción. Con el empleo de las condiciones de reacción desarrolladas en este trabajo se logró la síntesis de varios

derivados del ácido salicílico.

INTRODUCCION

El desarrollo de una nueva forma de síntesis de derivados del ácido salicílico es interesante, ya que estos

derivados son ampliamente utilizados en la síntesis orgánica y en trabajos de laboratorio 1.

El aumento de la velocidad de las reacciones orgánicas por el empleo de la irradiación ultrasónica ha sido

ampliamente ejemplificada2 y ha ganado popularidad sobre las reacciones usuales, tanto homogéneas como

heterogéneneas3 estas reacciones pueden ser llevadas a cabo de forma rápida y en muchos casos obteniéndose

productos puros con rendimientos casi cuantitativos, con procedimientos limpios, seguros y operacionalmente

sencillos.

Existen pocas referencias en la literatura relacionadas con la hidrólisis de los ácidos 2-halogenobenzóicos para

la obtención de ácidos salicílicos. La hidrólisis del ácido 2-bromobenzoico se reportó por Listsyn 4 en presencia

de acetato cúprico y piperidina acuosa.

Recientemente, nosotros hemos estudiado el empleo del cobre y la piridina como catalizadores para la hidrólisis

de los derivados del ácido 2-clorobenzoico empleando agua como disolvente5. En la presente comunicación, con

la finalidad de reducir el tiempo de reacción, estudiamos el empleo de la irradiación ultrasónica en la síntesis de

derivados del ácido salicílico.

PARTE EXPERIMENTAL

Procedimiento general:

Síntesis de derivados del acido salicílico empleando agua como disolvente.

Una mezcla de ácido 2-clorobenzoico sustituido, (0.04 mol), carbonato de potasio anhidro (0.06 mol), piridina

(0.02 mol), cobre en polvo (0.2g) y 25 mL de agua como disolvente fue tratada durante 15 minutos con

irradiación ultrasónica. La mezcla de reacción fue enfriada, vertida sobre agua y acidificada con ácido

clorhídrico (1:1) a pH 3, el sólido se filtra y se recristaliza de etanol/agua (1:2). El rendimiento y el punto de

fusión (sin corregir) de cada derivado de ácido salicílico obtenido se reporta en la tabla 3

RESULTADOS Y DISCUSION

Los mejores rendimientos obtenidos en nuestra investigación previa para la hidrólisis del ácido 2-clorobenzoico

en presencia de agua como disolvente se lograron con el empleo de 3 equivalentes de carbonato de potasio, 1

equivalente de piridina y 3% (en peso) de cobre por mol de ácido 2-clorobenzoico en 2 horas de reflujo. Estas

condiciones fueron empleadas para a síntesis de varios derivados del ácido salicílico.

Primeramente estudiamos el tiempo de reacción en presencia de irradiación ultrasónica para lo cual tomamos

como modelo la hidrólisis del ácido 2-clorobenzoico en las condiciones previamente reportadas. Como

podemos apreciar en la Tabla 1 en sólo 15 minutos de reacción se obtuvieron los mejores rendimientos. Todas

las experiencias realizadas en este trabajo fueron repetidas 5 veces. El rendimiento reportado representa una

media de los valores obtenidos para cada reacción.

Tabla 1 Efecto del tiempo de reacción sobre los rendimientos de la reacción empleandoirradiación ultrasónica en presencia de agua como disolvente.

R1

R2

R3

Cl

COOH COOHR3

R2

R1

OH

K2CO3/CuH2O/Pird/)))

Tiempo de IrradiaciónUltrasónica (minutos)

% de rendimiento de ácidosalicílico

Desviación estandard (S)

30 95 2.025 96 1.520 95 1.015 94 2.010 57 2.0

La Tabla 2 muestra los resultados para varios experimentos de la hidrólisis del ácido 2-clorobenzoico con

diferentes cantidades de piridina empleando polvo de cobre (3% en peso) y tres equivalentes de carbonato de

potasio por mol de ácido 2-clorobenzoico, el tiempo de reacción en todos los casos fue de 15 minutos. En estas

condiciones de reacción los mejores resultados fueron obtenidos empleando 0.5 equivalentes de piridina.

Tabla 2 Efecto de la piridina sobre los rendimientos de la reacción empleando irradiaciónultrasónica en presencia de agua como disolvente.

Equivalentes de piridina % de rendimiento de ácidosalicílico

Desviación estandard (S)

1.00 94 1.50.75 95 1.00.50 95 1.00.25 61 1.5

Una vez que se estableció la cantidad de piridina necesaria para la reacción se obtuvo una serie de derivados de

ácido salicílico empleando las condiciones de reacción estudiadas: 3 equivalentes de carbonato de potasio, 1

equivalente de piridina y 3% (en peso) de cobre por mol de ácido 2-clorobenzoico y 15 minutos de irradiación

ultrasónica.

En la Tabla 3 se muestran los derivados del ácido salicílico sintetizados de los correspondientes ácidos 2-

clorobenzoicos, los puntos de fusión (sin corregir) y los rendimientos obtenidos se compararon con aquellos

logrados empleando agua como disolvente a reflujo durante 2 horas de reacción.

Tabla 3 Derivados del ácido salicílico sintetizados a partir de los correspondientes derivados del 2-

clorobenzoico.

COOH

OH

R1

R2

R3

No R1 R2 R3 % de rendimientoempleando ultrasonido

% de rendimiento en 2horas de reflujo

P.F.Sin corregir

1 H H H 95 90 1596

2 H Cl H 95 88 2127

3 H NO2 H 96 90 2258

4 H H Cl 92 84 1719

5 H H NO2 97 95 23410

6 NO2 H NO2 96 93 17011

7 H H CH3 92 87 14112

8 Cl H H 94 85 18713

CONCLUSIONES

Se elaboró un método para la síntesis de derivados de ácido salicílico empleando agua como disolvente en presencia

de irradiación ultrasónica con buenos rendimientos en tiempos muy cortos de reacción.

REFERENCIAS

1. Merk Index Eighth Edition 930

2. Mason, T.J., Chem. Ind., 1993, 47.

3. Einhorn, C.; Einhorn, J. and Luche, J. L., Synthesis, 1989, 787.

4. Logosvskaya, E. K.; Lisetsyn, V. N., Tr. Mosk. Khim.Tekhnol. Inst., 1972, 70, 87.

5. Synthesis of salicylic acid from the corresponding o-chlorobenzoic acids derivatives using water as solvent.

Pellón, R. F.; Docampo M. L., Synth. Comm., (ENVIADA).

6. Korner, B., Ber., 1982, 25, 2189.

7. Ullmann, F. Kopetschni, R.,Ber., 1911, 44, 1911, 428.

8. Hirwe, N.H., Proc Indian Acad. Sci., 1938, 8A, 208.

9. Ullmann, F. and Wagner C., Ann., 1907, 355, 359.

10. Hirsch, M., Ber., 1900,33, 3239.

11. Ullmann, F. and Liebigs, A.,Der. Chemie, 1909,366, 85.

12. Ullmann, F. and Kipper, H., Ber., 1905, 32, 2120.

13. Varnholt, A., J. Practice, ,1945, 36 (2), 22.

LAS REDES DE NEURONAS COMO BATERÍA DE TAMIZAJE BIOLÓGICO VIRTUAL. UN EJEMPLO EN

ANTIBACTERIALES.

Ramón Carrasco1 y Julio C. Escalona2

1Centro de Química Farmacéutica Ave. 21 y calle 200 Atabey, La Habana Apdo. 16040

Teléfono: 271 7925; FAX: 33 6471; Email: carrasco@cqf.co.cu

2Facultad de Farmacia, Universidad de Oriente, Patricio Lumumba s/n Santiago de Cuba

RESUMEN

En el mundo informático de hoy es necesario enfocar la solución de los problemas con esa óptica. Para la búsqueda de

nuevos agentes antibacterianos, es práctica común el disponer de baterías de ensayo microbiológico para la evaluación de

los compuestos frente a la mayor variedad de bacterias. Es lo que se conoce como batería de screening. Por otra parte, las

redes de neuronas (RN) son una herramienta matemática de introducción relativamente reciente en la modelación de

actividad biológica de sustancias activas. Su utilización en este campo se centró en gran medida en la clasificación de

compuestos en clases de actividad (activo-inactivo). A diferencia del Análisis Multivariado tradicional, ellas permiten

obtener simultáneamente más de una respuesta en cada modelo. Esta capacidad se ha aprovechado para proponer un

enfoque de aplicación que permita, a partir de un mismo juego de descriptores estructurales, crear un modelo matemático

que sirva para evaluar teóricamente el potencial antibacteriano de compuestos no incluidos en la muestra, en más de una

actividad biológica. Esta forma de aplicación brinda un modelo de screening virtual de la actividad antibacteriana. Se

presenta un modelo de RN en que las dos neuronas de salida son la actividad frente a S. aureus y E. cloacae de una familia

de cefalosporinas. La correlación entre valores predichos y observados es mayor de 0.98 en ambos casos y el % de error

menor de 3. Se determinó la potencia predictiva Q2 del modelo y resultó mayor de 0.96.

INTRODUCCIÓN

Los modelos de redes neuronales artificiales (RNA) se basan en la interacción colectiva y en paralelo de una gran

cantidad de procesadores simples que simulan la conducta de las neuronas biológicas. Una RNA la podemos considerar una

caja negra que acepta un conjunto de datos, los procesa y brinda una o más salidas. Las RNA’s han sido aplicadas en

química tanto para estudios de relación estructura-propiedad como estructura-actividad biológica, de forma cualitativa y

cuantitativa. En los estudios QSAR y QSPR es de uso común los perceptrones multicapa para ambos tipos de

procesamiento. La selección del tipo de red y la definición de su topología se establece dependiendo del trabajo a realizar.

Una RNA consiste de un número de unidades de procesamiento conectadas entre sí usualmente, pero no siempre en

diferentes capas. En este trabajo se empleó el tipo de red conocida como perceptrón multicapa (PMC) por ser la más

ampliamente aplicada en estudios QSAR y QSPR, en el que la arquitectura es la de una capa de entrada, una oculta y una de

salida.

Las redes de neuronas se han utilizado en estudios de relación estructura química-actividad biológica para la clasificación

en clases de actividad (activos-inactivos). También se han utilizado con más de una neurona en la capa de salida para fijar

diferentes clases de actividad, en estudios vida media-selectividad1 y actividad-selectividad.2 Sin embargo, no han aparecido

reportes del empleo de las redes de neuronas para predecir más de una actividad biológica simultáneamente, aunque si para

propiedades químico-físicas3.

Por otra parte, en el caso particular de los antibióticos del tipo de los β-lactámicos, se plantea que los estudios

cuantitativos de relación estructura-actividad son un sueño imposible4. El objetivo del presente trabajo es demostrar la

posibilidad de realizar estudios QSAR en antibióticos β-lactámicos y a la vez, predecir cuantitativamente la actividad de

estos frente a más de una bacteria de forma simultánea, simulando una pequeña batería de ensayos in vitro.

PROCEDIMIENTO

Se trabajó con una muestra de 65 cefalosporinas con actividad reportada frente a S. aureus y E. cloacae. Para la

descripción estructural de los compuestos se dividieron las moléculas en tres regiones (sustituyente en R7, núcleo central β-

lactámico y sustituyente en R3, fig. 1). A los fragmentos correspondientes a los sustituyentes en 7 y 3 se les calcularon los

índices topológicos y topográficos de Estrada (ε, ερ, Ω, Ωq, ΩqC) y los topológicos de Randi (χ, χV). con el programa

MODEST1. Los descriptores de los sustituyentes en la posición 3 se calcularon a partir de dicho fragmento unido a un grupo

vinilo. Los correspondientes al sustituyente R7 se calcularon en forma de la amida N-metil sustituida. La actividad biológica

se trató como log[1/CMI] en la que CMI es la concentración mínima inhibitoria en términos de concentración µM.

El método de cálculo utilizado para los descriptores

químico-cuánticos fue el PM35,6 incluido dentro del

programa MOPAC 6.07,8. Como entrada de datos a este

programa se utilizó la matriz Z de salida de cada

estructura optimizada por mecánica molecular con el

método MM+ incluido en el programa HyperChem9. Para

la selección de las variables se empleó el método de

análisis cluster empleando RN reportado por Cruz10. Se

seleccionaron las variables 1Ωq, 2Ω, Ω3 y 1Ωq

3C para R7;

la distancia C-N, y 2Ω, 4Ω, Ωq3 y 1χV

3 para R3. El

algoritmo empleado para el establecimiento del modelo

fue el de backpropagation. El número de neuronas en la capa oculta de la red de tres capas fue seleccionada por

minimización del error relativo en el rango de 3 a 13 neuronas en dicha capa, por lo que la arquitectura final es 9:13:2. Para

el trabajo con los perceptrones multicapas (PMC) se empleó el programa profesional NeuroShell 211

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se entrenaron PMC de arquitectura 9-x-2 en las que x tomó valores entre 3 y 13 para determinar el número de neuronas en la

capa oculta. Para el entrenamiento se seleccionaron al azar 5 compuestos para la muestra de validación. Se utilizó como criterio

de parada del entrenamiento, el menor valor del error relativo en forma de porciento. Este se calcula con la ecuación

Error Relativo (%)= (| residual | / | valor experimental |) • 100.

Se seleccionó la red con 13 neuronas en la capa

oculta por ser la que mejor resultado brindó en ambas

actividades (fig. 2). Con arquitectura 9-13-2 se utilizó la

técnica del leave one out para formar un conjunto de 65

redes cuyos valores de predicción se promediaron para

dar el valor definitivo de la misma. Se obtuvieron

coeficientes de correlación entre predichos y

observados de 0.983 para el S. aureus y de 0.979 para el

E. cloacae utilizando los valores promedio de la

N

S

COOH

R3O

R7CONH

Figura 1. Fórmula general de las cefalosporinas. Se señalan

los fragmentos en que se dividieron las moléculas para la

realización de este estudio.

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

5 6 7 8 9 10 11 12 13

E.(s.aureus)

V.(S.aureus)

E.(E.cloacae)

V.(E.cloacae)

Fig. 2 Resultados en la búsqueda de la mejor arquitectura de red

predicción. Se encontraron bajos % de error en la predicción de cada bacteria los cuales son 2,6 y 2,4% para el S. aureus y E

cloacae respectivamente. Estos errores se consideran muy pequeños para este tipo de estudios. Al modelo se le calculó la

potencia predictiva12 Q2 por la ecuación: Q2=1-Σ(real-predicho)2 / Σ(real-promedio)2

Para cada una de las neuronas de salida se encontraron valores de Q2 de 0.966 para el S. aureus y de 0.958 para el E. cloacae.

Estos altos valores de Q2 le confieren una elevada capacidad predictiva al modelo.

Las redes de neuronas han sido catalogadas como cajas

negras de difícil interpretación. Eso ha llevado al

desarrollo de métodos alternativos y no convencionales

para poder interpretar los resultados, que del entrenamiento

y establecimiento de un modelo se deriven. Es así como se

calculan y grafican las contribuciones relativas de las

diferentes variables al modelo. De la figura 3 se observa

que la variable 5 (Distancia C-N en el anillo β-lactámico)

tiene relativamente poca influencia en el modelo. El

entrenamiento de una red con una muestra de validación de

5 compuestos indica que para el S. aureus no hay

modificación en el valor del % de error promedio de la

predicción. Sin embargo, para el E. cloacae aumenta dicho error. Este resultado preliminar sugiere la existencia de diferencias

pequeñas en el nivel de participación de cada variable en cada una de las respuestas biológicas.

CONCLUSIONES

Se presenta un modelo de screening virtual de cefalosporinas empleando redes de neuronas para la predicción cuantitativa

simultánea de actividad antibacterial de estos compuestos. Los magníficos resultados en cuanto a la potencia predictiva del

modelo confirman la múltiple aplicabilidad de las RNA’s en modelos de relación estructura-actividad.

BIBLIOGRAFÍA

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Figura 3. Contribución relativa de cada variable al modelo

ESTUDIO DE LA REACCIÓN DE ALQUILACIÓN DE DERIVADOS DE ACRIDONA MEDIANTE EL

EMPLEO LA CATÁLISIS POR TRANSFERENCIA DE FASES LÍQUIDO-LÍQUIDO

Autores: Rolando F. Pellón Comdom y Lisbet Xuárez Marill

Centro de Química Farmacéutica, Departamento de Química Orgánica.

Calle 200 y 21, Atabey, Playa, Aptdo. 16042, La Habana 11600. Cuba.

RESUMEN

Recientemente ha existido un desarrollo en las investigaciones biológicas de las acridonas, familia heterocíclica que

tiene actividad antitumoral y antiviral. En la estructura base de las acridonas existe un centro duro que es el oxígeno

(átomo más electronegativo) y un centro blando que es el nitrógeno. Por la importancia de propiedades de las

acridonas en este trabajo, se realizó la obtención y el estudio de derivados N/O alquilados de esta familia, con el

empleo de la catálisis por transferencia de fases líquido-líquido como técnica no convencional. En este trabajo se

demuestra que cuando la alquilación se realizó con sulfato de dimetilo se obtuvo el derivado O-alquilado y cuando

se realizó con bromuro de etilo se obtuvo el derivado N-alquilado.

INTRODUCCIÓN

Las acridonas son compuestos heterocíclicos que pueden ser aislados como principio activo de fuentes naturales o

pueden ser obtenidas por síntesis química. En los últimos años varios investigadores han llevado a cabo estudios

relacionados con sus propiedades biológicas y han encontrado derivados con actividad antitumoral (Abadi (1), 1999;

Cholody (2), 1999; Kawaii (3), 1999; Tabarrini (4), 1999) y antiviral (Takemura (5), 1995; Turpin (6), 1998; Vance(7),

1999). Con la finalidad de obtener nuevos derivados de esta familia, en este trabajo se propuso realizar el estudio de

alquilación de la 9(10-H) acridona, la 2-metil-6-cloro-9(10-H) acridona, la 2-carboxi-7-cloro-9(10-H) acridona y la

4-carboxi-1,6 dicloro-9(10-H) acridona con sulfato de dimetilo (electrófilo duro) y bromuro de etilo (electrófilo

blando) con el empleo de la técnica de catálisis por transferencia de fases líquido-líquido para comprobar si en la

reacción de alquilación de acridonas se cumple el Principio de Simbiosis

MATERIALES Y MÉTODOS

Obtención de derivados de la-9-metoxi acridina (1)

En un balón de 100 mL de capacidad provisto de un agitador mecánico se adicionan 1mmol la acridona

correspondiente, 50 mL de una disolución de hidróxido de potasio al 50%, se agita fuertemente durante 20 min. y se

añaden 0,3mmol de bromuro de trietilbencilamonio, 15mmoles de sulfato de dimetilo y 75 mL de butanona. La

mezcla de reacción se calienta a reflujo por tres horas. Al concluir este tiempo se separan las fases. De la fase

orgánica se obtiene por eliminación del disolvente la acridona alquilada, la cual se recristaliza de etanol. 2-metil-6-

cloro-9-metoxi acridina (1) Sólido amarillo claro. Se obtuvo un 89,2% de rendimiento con una Tf (0C): 235-6.

RMN-1H (ppm): 8,30 (d, H-C8); 8,10 (d, H-C1); 7,86 (d, H-C5); 7,65 (dd, H-C3); 7,30 (dd, H-C7); 7,74 (d, H-C4),

3,90 (s, H-OCH3), 2,40 (s, H-CH3). RMN-13C (ppm): 165,50 (COCH3). 142,73 (C4a); 140,29 (C5a); 138,58 (C6);

135,22 (C3); 130,67 (C2); 128,36 (C4); 128,36 (C1); 121,96 (C7); 121,48 (C1a); 120,84 (C5); 119,89 (C8a); 115,96

(C7); 115,21 (C8); 62,05 (OCH3); 19,86 (CH3). De igual forma se obtuvo la 2-carboxi-7-cloro-9-metoxi acridina

(2) con un 85,8% de rendimiento. Tf (0C): 245-6 y la 4-carboxi-1,6-dicloro-9-metoxiacridina (3) con un 80,6% de

rendimiento. Tf (0C): 300

Obtención de la 9-(10-etil) acridona (4) y de la 2-metil-6-cloro-9-(10-etil) acridona (5)

En un balón de 100 mL de capacidad provisto de un agitador mecánico se adicionan (0,01 mol) del derivado

correspondiente de la 9(10-H) acridona, 50 mL de una disolución de hidróxido de potasio al 50%, se agita

fuertemente durante 20 min. y se añaden (0,3.10-3) de bromuro de trietilbencilamonio, (0,015 moles) de bromuro de

etilo y 75 mL de butanona. La mezcla de reacción se calienta a reflujo por tres horas. Al concluir este tiempo se

separan las fases. De la fase orgánica se obtiene por eliminación del disolvente la acridona alquilada la se recristaliza

de etanol Se obtuvo la 9-(10-etil) acridona con un 89,3% de rendimiento. Tf (0C): 235-237. RMN-1H (ppm): 8,35

(d, H-C3); 7,88 (d, H-C4 y H-C5); 7,84 (m, H-C3 y H-C6); 7,34 (m, H-C2 y H-C7); 4,60 (q, H-CH2) y 1,45 (t, H-CH3).

RMN-13C (ppm): 176,40 (C=O); 141,15 (C4a y C5a); 134,22 (C3 y C6); 126,73 (C1 y C8); 121,55 (C1a y C8a); 121,16

(C2 y C7); 115,66 (C4 y C5); 40,12 (NCH2) y 12,30 (NCH3). De igual forma se obtuvo la 2-metil-6-cloro-9-(10-etil)

acridona con un 90,7% de rendimiento. Tf (0C): 187-89 y la 4-carboxi-1,6-dicloro-9-(10-etil) acridona (7) como

sólido amarillo claro. Rendimiento: 65,2 % Tf (0C): 162-164.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En la estructura base de las acridonas existe un centro duro que es el oxígeno (átomo más electronegativo) y un

centro blando que es el nitrógeno. Teniendo en cuenta que existen varios factores que influyen en la reactividad dual

de un compuesto ambidentado como son: la polarizabilidad (carácter duro-blando) del nucleófilo, los efectos de

solvatación y el grupo saliente entre otros, y conociendo el principio de Pearson de clasificación de los ácidos y

bases en duros y blandos se puede clasificar a los nucleófilos y a los electrófilos de acuerdo a esta misma fortaleza.

Según el Principio de Simbiosis que plantea que las reacciones ocurren más rápidamente entre sistemas duro-duro o

blando-blando, esta reacción de alquilación debe ocurrir por el centro del nucleófilo de igual dureza que el

electrófilo.

O

N

C

N

OCH3

(CH3)2SO4

50( % )KOHCTF

1

2

3

45

6

7

8

9

105

8 1

4

a

a aa

R R R RH

1

2

3

45

6

7

8

9

10

(1): R2= CH3, R6= Cl y R7= H; 2): R2 = CO2H, R6= H y R7= Cl; (3): R1 = Cl , R6 = Cl, R4 =CO2H

Esquema 1: Secuencia de síntesis para la obtención de las 9-metoxi acridinas.

En la reacción de alquilación de acridonas el disolvente juega un papel importante, por su influencia sobre la

reactividad del sustrato. En la literatura existen algunos estudios de alquilación de acridonas bajo condiciones de

transferencia de fases(9-12).

En las reacciones de alquilación con sulfato de metilo bajo Catálisis por Transferencia de Fases, se obtuvieron los

productos de la O-alquilación como único derivado, ya que de existir mezcla de isómeros aparecería una señal en el

espectro de RMN1H adicional a δ=2,5ppm correspondiente a los protones del grupo metilo unido al átomo de

nitrógeno, además la señal a 2,40 ppm es característicos de protones metilos unidos a un átomo de oxígeno. Esta

reacción es regioespecífica ya que aunque es posible obtener dos isómeros estructurales (N-alquilado y O-alquilado)

sólo se obtiene el O-alquilado.

Cuando la alquilación se realiza empleando como agente alquilante bromuro de etilo en condiciones de catálisis por

transferencia de fases esta reacción es regioespecífica ya que aunque es posible obtener dos isómeros estructurales

(N-alquilado y O-alquilado) sólo se obtiene el N-alquilado. Esto se comprueba en el espectro RMN1H, la señal de

los protones metilenos aparece en 4,60 ppm y la de los protones metilos a 1,40 ppm lo cual es típico de los

productos N-CH2-CH3, en el espectro RMN 13C, la señales de los carbonos CH2 y CH3 aparecen a 40,12 y 12,30

ppm respectivamente característicos de carbonos unidos a un átomo de nitrógeno. Estos resultados permiten

corroborar la formación del producto N-alquilado.

Al comparar el valor de la temperatura de fusión de estas acridonas con las no alquiladas se observa una disminución

del valor de la temperatura de fusión que se debe a la ruptura de los puentes de hidrógeno intermolecular como

consecuencia de la formación del producto N-alquilado.

O

N

C

N50( % )KOH

CTF

1

2

3

45

6

7

8

9

105

8 1

4

a

a aa

R R R RH

1

2

3

45

6

7

8

9

10

C2H5Br

O

C2H5

(4): R = H; (5): R2 =CH3, R6= Cl, R7= H; (6): R2 = CO2H, R6= H y R7= Cl; (7): R1 = Cl , R6 = Cl, R4 =CO2H

Esquema 2: Secuencia de síntesis para la obtención de las 9-(10-etil) acridonas.

CONCLUSIONES

Se comprobó que en la reacción de alquilación estudiada para las acridonas, con el empleo de la catálisis por

transferencia de fases se cumple el principio de simbiosis de reactividad. Se establece las condiciones de reacción

para la obtención regioespecífica de acridonas N/O alquiladas.

BIBLIOGRAFÍA

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Synthesis of pharmaceuticals and intermediates by Supported Aqueous Phase Catalysis (SAPC).

Ulises J. Jáuregui-Haza1*, Anne Marie Wilhelm2 and Henri Delmas2

1 Centro de Química Farmacéutica, Apdo. 16042, C. Habana, Cuba. Tel: 271-5106, Fax: 336471, e-mail:

ulises@cqf.co.cu2 Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologuiques, 118 route de Narbonne, 31077

Toulouse, France

AbstractSupported Aqueous Phase Catalysis (SAPC) becomes attractive for manufacture of pharmaceuticals and intermediates.

An overview about the synthesis of some pharmaceuticals and intermediates by SAPC is presented. This method has

been successfully used in the asymmetric reduction of 2-(6'-methoxy-2'-naphtyl)acrylic acid to the commercially anti-

inflammatory agent naproxen and in the hydrogenation of retinal. The hydroformylation of α, β-unsaturated esters by

SAPC has been studied also. Several 2-formylpropanoate esters, which are extensively used as intermediates in the

synthesis of pharmaceuticals like rifamicine and vitamin E were obtained using the hydrosoluble complexes. The

perspectives of the SAPC in the hydroformylation reaction for obtaining molecules having a broadspectrum therapeutic

activity, such pheniramines, milverine, lidoflazine and penfluridol are shown.

Introduction.

One of the challenges of the pharmaceutical industry is to find new ways of synthesis for active principles and

intermediates. Among these methods the Supported Aqueous Phase Catalysis (SAPC) seems to be advantageous from

an economical and ecological point of view1. SAPC is a special case of the supported liquid phase catalysis whose

development began according to proposals of Moravec2. Two recent reviews on SAPC show that this process has been

mainly used in the synthesis of bulk chemicals3, 4. The first report of the use of SAPC for obtaining a pharmaceutical

appeared in 19935. In this work, an overview about the synthesis of some pharmaceuticals and intermediates by SAPC

is shown.

Technique of SAPC

In SAPC1, the catalytic phase, immiscible with the organic phase containing the reactant and products, consists of an

aqueous solution of a water-soluble organometallic catalyst. To provide for the necessary interfacial area required for

the reaction to proceed at a reasonable rate, the catalytic phase is immobilized in the pores of a high surface area

hydrophilic support, like controlled porous glass, silica, alumina and phosphate1, 3-6. Reactions of liquid phase, water-

insoluble organic reactants take place at the film-organic interface.

The concept of SAPC is fairly general. It has been proved that supported aqueous phase catalysts can conduct a broad

spectrum of reactions (hydroformylation, hydrogenation, oxidation), and that the organometallic complexes remain

immobilized when the catalysts are appropriately synthesized3-6. Despite promising results, there is not any industrial

process on SAPC. The activity of SAPC is strongly dependent on the water content of the solid particle. The optimum

range is between 3 and 7 wt-%. Decreased activity is observed at higher or lower water-loadings and not due to metal

loss through leaching. Crucial measurement and control of the water content are impossible during continuous

operation modes. Additionally, the water-soluble ligands used, like TPPTS, are to some extent degraded under reaction

conditions. This loss can not be compensated for by simply adding ligand6. Our recent report6,7 about the possibility of

SAPC to take place in the external surface of the support solved above mentioned problems. Therefore, this

modification opens the way to apply SAPC at a commercial scale.

Synthesis of pharmaceuticals and intermediates by SAPC.

Wan and Davis8 used a supported-phase, asymmetric, hydrogenation catalyst (SAP-Ru-BINAP-4SO3Na) for the

reduction of 2-(6'-methoxy-2'-naphtyl)acrylic acid to the commercially anti-inflammatory agent naproxen, using as

support a controlled-pore glass CPG-240. An enantiomeric excess of 96 % was obtained. The supported aqueous phase

catalyst was found to be 50 times more active than its two-phase counterpart and only seven times less active than its

homogeneous analogue. Both the catalytic activity and the enantioselectivity were dependent on the water content of

the support, with the hydrated SAP catalyst being at least 2000 times more active than the dried catalyst. Recycling of

the SAP catalyst was easily achieved without any leaching of ruthenium into the organic phase.

MeO

COOH COOH

MeO+ H2 Me*

Figure 1. Asymmetric synthesis of naproxen

Another example of hydrogenation by SAPC is the synthesis of retinol from retinal using the complex RuH2(TPPTS)4

on silica5. The reaction was carried out in hexane (conversion of 70 %) and methanol (99 %). Although the high

conversions were obtained, the supported aqueous phase catalyst was not stable to be recycled. However, for the high

valuable products the process in one cycle with the regeneration of catalytic system can be considered.

The hydroformylation of α, β-unsaturated esters by SAPC has been studied also9. Several 2-formylpropanoate esters,

which are extensively used as intermediates in the synthesis of pharmaceuticals like rifamicine and vitamin E, were

obtained using the hydrosoluble Rh-TPPTS on silica gel with an exceptionally high initial turnover frequency of 4300

h-1. As it was reported for other SAP systems, the results obtained in this case with silica gel supported catalyst were

strikingly dependent on the water content. The maximum initial activity was obtained for a water content of 37 % by

weight; even slight deviation from this value led to decreases activities.

The synthesis of many pharmaceutical agents and complex molecules from natural sources is strongly dependent on the

availability of intermediate compounds liable to further structural elaboration. In this context, the hydroformylation by

SAPC, especially when catalyzed by rhodium carbonyl complexes, which ensure higher chemo- and regioselectivity

with respect to other metal derivatives under comparable reaction conditions, offers a concrete possibility to obtain a

wide variety of molecules endowed with therapeutic activity. As an example the hydroformylations of styrene and

related vinylaromatics to yield 2-arylpropanoic acids (anti-inflammatory and analgesic agents)10 can be accomplished

by SAPC (Fig. 2).

CO H2 + +Rh o Pt

cat.

CHOCHO

+

Figure 2. Styrene hydroformylation reaction.

On the other hand, hydroformilation is the key step in the synthesis of pheniramine and several structurally related

compounds. For example, N, N-dimethylcinnamylamines would produce by SAPC 2-aryl-4-(dimethyamino)butanals by

Rh complexe-catalyzed reaction; these amino-aldehydes can be converted further in two steps into pheniramines, a well

known generation family of H1 antihistaminic agents. Figure 3 shows the obtention of pheniramines' intermediates

starting from cinnamaldehyde acetals.

CH CH CHO

X

CH CH CH(OR)2

X

CH

X

CH2 CH(OR)2

CHO

CO, H2

Rh cat.

ROH

cat. ácido

Figure 3. Synthesis of pheniramines' intermediates starting from cinnamaldehyde acetals.

These results show the perspectives of the SAPC for obtaining molecules having a broadspectrum therapeutic activity,

such milverine fluspirilene, pimozide and penfluridol (neuroleptics); lidoflazine (vasodilator) and azinothricins

(antitumor antibiotics).

References.

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10. Botteghi, C.; Marchetti, M.; Paganelli, S. Transition Met. Org. Synth., 1, 25-46, Wiley-VCH Verlag GmbH:

Weinheim, Germany, 1998.

Síntesis de oxazolonas bajo irradiación de microondas. (Poster)

Autores: Taimirys Mamposo Pérez, Miriam Mesa Hernandez, Rolando Pellón Comdom, Miguel López López.Centro de Química Farmacéutica. Calle 21 esq. 200, Atabey, Playa, Apdo. 16042, La Habana 11600, Ciudad de laHabana.Teléfono: 271-7809, Fax: 33-6471 Email: taimirys@cqf.co.cu

Resumen:

La búsqueda de compuestos o sustancias químicas con propiedades farmacólogicas ha sido siempre de gran interés. Esto ha

llevado a los químicos orgánicos al desarrollo de nuevas condiciones de reacción sin disolventes y bajo irradiación de

microondas en busca de mayores velocidades de reacción, rendimientos, selectividad y bajos costos, con fáciles

procedimientos de aislamiento y purificación, y una menor contaminación del entorno. Este trabajo se refiere a la síntesis

bajo irradiación de microondas y en ausencia de disolventes, de una serie de oxazolonas derivadas de N-acilglicina,

importantes intermediarios para moléculas con actividad farmacológica reconocida, con el objetivo de estudiar el sistema en

las condiciones seleccionadas.

Introducción.

En los últimos años ha crecido el interés sobre el empleo de la irradiación con microondas en la síntesis orgánica1-3. Se

afirma que en estas condiciones, las reacciones son efectuadas en cortos tiempos de reacción (en pocos minutos) con un

incremento de la pureza y la mejora del rendimiento de los productos orgánicos resultantes, además de que las mismas

pueden realizarse en ausencia de disolventes4.

Las oxazolonas comunmente conocidas como azlactonas, son importantes síntones de moléculas biológicamente activas. En

la literatura se describe la preparación de estos compuestos por condensación de derivados de N-acilglicina con aldehídos

aromáticos en presencia de diferentes catalizadores5-8. En este trabajo se reporta un nuevo método de síntesis de oxazolonas

derivadas de acetilglicina y benzoilglicina utilizando irradiación de microondas y soportes sólidos minerales. Los

rendimientos y pureza de los productos obtenidos son superiores a los reportados por métodos convencionales.

Materiales y Métodos.

Las materias primas empleadas en la síntesis fueron de calidad reactivos. Los puntos de fusión fueron determinados en un

equipo Gallenkamp con calentamiento variable y registro de temperatura, los mismos no fueron corregidos.

En las corridas cromátograficas se utilizaron placas de gel de sílice 60 con indicador de fluorescencia (Merck). Para el

desarrollo de los cromatogramas se utilizó como fase móvil Acetato de Etilo: N-Hexano: Acido acético Glacial (8:6:1

v/v/v). Como revelador se empleo una lámpara UV-Visible a 254 o 366 nm. Las reacciones por el método no clásico se

realizaron en un horno doméstico de microondas a 2450 MHz, en reactores abiertos de 25 mL (PYREX) ocupando un 10 %

del volumen total del recipiente. El disolvente utilizado para el aislamiento y purificación de los productos fue acetona.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el presente trabajo reportamos la síntesis de una serie de oxazolonas derivadas de acetilglicina y benzoilglicina, bajo

irradiacion de microondas y con el empleo de soportes sólidos inorgánicos (Fig. # 1)

Fig. # 1: Esquema de síntesis.

La primera parte de ste trabajo estuvó encaminada a realizar estudios preliminares con el objetivo de seleccionar el soporte

adecuado, optimizar la cantidad relativa de sustrato/soporte y el tiempo de reacción. Para la obtención de las oxazolonas se

escogió como reacción modelo la condensación de benzoilglicina y benzaldehido. Los resultados obtenidos con los

soportes ensayados, se muestran en la tabla I.

Tabla I: Síntesis de 6a bajo irradiación de microondas.

Modo de activación

Microondas Calentamiento clásico*

Soporte (1g) Tiempo de reacción(min.)

Rendimiento 3a (%) Tiempo de reacción(min.)

Rendimiento 3a (%)

Al2O3 básica 1,5 64 60 ≤ 5

120 8

Al2O3 – NH4OAc 1,5 67 60 10

120 13

Al2O3-KF 1 75 60 10

120 15*La temperatura en el calentamiento convencional fue prefijada de 80º - 100º C previendo la descomposición de los productos.

Los resultados obtenidos por este método no convencional de síntesis se compararon con los alcanzados por el método

tradicional, existiendo una diferencia marcada entre los rendimientos de la reacción. El experimento se realizó

reproduciendo las condiciones de reacción utilizadas cuando se usa las radiaciones de microondas, pero empleando

calentamiento clásico (baño de aceite) y en ausencia de disolventes. Todas las temperaturas fueron fijadas tomando cuidado

de que no ocurriera descomposición de los reactivos de partida. Se comprobó que a mayor bacisidad del soporte empleado,

mayor es el porciento de conversión del producto deseado y menor tiempo de reacción.

En la tabla II se muestran los resultados alcanzados para una serie de oxazolonas derivadas de acetilglicina (4) y

benzoilglina (6) respectivamente con las condiciones de reacción establecidas anteriormente.

Tabla II: Resultados obtenidos para oxaolonas derivadas de acetilglicina y benzoilglicina.

R C

O

NH CH2

COOH +

R1

CHO

Al 2O 3/KF

MW 1-3 min.

R = CH 3 (4) C 6H 5 (6)

CH

N O

R

R1

R = H (a), 2-Cl (b), 4-Cl (c), 3-NO 2 (d), 4-NO 2 (e), 4-CH 3(f), 3-OCH 3 (g), 4-N(CH 3)2 (h), 3-OCH 3 4-OH (i), 3,4-(OCH 3)2(j)

1

4(a-j)6(a-j)

Producto Derivados de acetilglicina (4 a-j) Derivados de benzoilglicina (6 a-j)

Tiempo(min)

Rendimiento (%) Tiempo(min)

Rendimiento (%)

MW Baño de aceite (120minutos)

MW Baño de aceite (120minutos)

a 1 80 10 1 75 15

b 1 83 7 1 80 10

c 1 88 10 1,5 85 8

d 1,5 76 8 2 74 12

e 1,5 80 9 2 78 10

f 1 85 10 1,5 80 8

g 1 83 9 1,5 77 10

h 1,5 77 7 2 70 9

i 2 75 8 3 68 10

j 2 79 10 3 72 8

Los resultados presentados en la tabla II proponen al método no clásico como una técnica eficiente y selectiva para la

obtención de oxazolonas. Un efecto específico de calentamiento por microondas lo evidencia el incremeto obtenido en los

rendimientos de la reacción desde 15% en un baño de aceite hasta un 68-85% (irradiación de microonda). Los productos

fueron caracterizados estructuralmente con el empleo de la Espectroscopía Infrarroja, RMN 1H y de 13C, asi como

espectrometria de masas. Los puntos de fusión fueron comparados con los descritos en literatura.

CONCLUSIONES.

Se desarrollo un método para la síntesis de las 2-metil-4-benzol-5-oxazolonas (4 a-j) y las 2-fenil-4-benzol-5-oxazolonas (6

a-j) con el empleo de alúmina/KF como soporte sólido mineral en bajo microondas.

BIBLIOGRAFIA

1.- Galema S., Chem. Soc. Rev., 26, 233 - 238, (1997)

2.- Langa F., De la Cruz P., de la Hoz A., et al., Contemp. Org. Synth. 373 – 386, (1997)

3.- Loupy A., Petit A., Hamelin J, et al. Synthesis, 1213 – 1234, (1998)

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8.- Vanhatratnam R.V., Rao, Y.S., Indian J. Chem., 33-B, 984-985 (1994).

Hidrólisis de oxazolonas bajo irradiación de microondas.

Autores: Taimirys Mamposo Pérez, Miriam Mesa Hdez, Rolando Pellón Comdom, Miguel López López.

Centro de Química Farmacéutica, calle 21, esq 200, Atabey, Playa, Apdo 16042, La Habana 11600, Ciudad de la Habana.Teléfono: 271-7809, Fax: 33-6471. Email: taimirys@cqf.co.cu.

Resumen:

En la última década se ha llevado a cabo un gran número de reacciones de hidrólisis utilizando la energía de microondas,

lográndose una mayor selectividad y un aumento considerable del rendimiento de la reacción. Generalmente estas

reacciones se realizan en presencia de soportes inorgánicos como alúminas y sílica. Con el objetivo de aportar nuevos datos

a las investigaciones sobre este tipo de reacción, se dirigió este trabajo, al estudio de la hidrolisis de oxazolonas utilizando

irradiación de microondas en ausencia de disolventes, no descrito con anterioridad en la literatura. Los experimentos se

realizaron utilizando diferentes soportes sólidos, evitando la descomposición de los sustratos en un horno doméstico a

2450mhz. Se obtuvieron rendimientos cuantitativos con el uso de la alumina impregnada en fluoruro de potasio como

soporte sólido y a una potencia de 800 watts.

Introducción.

El empleo de las microondas como fuente de enrgía ha comenzado a desarrollarse en la última década1-3. El ambito de

aplicación de la radiación de microondas esta aún por delimitar, sin embargo pueden ya indicarse un número de

aplicaciones particularmente importantes como son: equilibrios que suponen la pérdida de moléculas pequeñas4, reacciones

que requieren de condiciones drásticas5, reacciones que utilizan reactivos poco estables en condicones energicas6. Las

oxazolonas son hidrólizadas a sus correspondientes ácidos, con reactivos ácidos o básicos, dependiendo las condiciones de

esta reacción, del sustituyente presente en el anillo de oxazolona7. Con el objetivo de aportar nuevos datos a las

investigaciones a este tipo de reacción, se dirigió este trabajo al estudio de la hidrólisis de oxazolonas derivadas de

acetilglicina y benzoilglicina utilizando irradiación de microondas, no descrito con anterioridad..

Materiales y Métodos.

Las materia primas empleadas en la síntesis fueron de calidad reactivos. Los puntos de fusión fueron determinados en un

equipo Gallenkamp con calentamiento variable y registro de temperatura, los mismos no fueron corregidos.En las corridas

cromátograficas se utilizaron placas de gel de sílice 60 con indicador de fluorescencia (Merck). Para el desarrollo de los

cromatogramas se utilizó como fase móvil Acetato de Etilo: N-Hexanol (8:6 v/v). Como revelador se empleo una lámpara

UV-Visible a 254 o 366 nm. Las reacciones por el método no clásico se realizaron en un horno doméstico de microondas a

2450 MHz, en reactores abiertos de 25 mL (PYREX) ocupando un 10 % del volumen total del recipiente. El disolvente

utilizado para el aislamiento y purificación de los productos fue acetona.

Resultados y Discusión.

La primera parte de este trabajo estuvo encaminada a realizar estudios preliminares con el objetivo de seleccionar el

soporte adecuado, establecer las cantidades realativas sustrato/soporte y tiempo de reacción. Se estudiaron soportes con

características ácidas y básicas para corroborar lo planteado en la literatura7, pero bajo irradiación de microondas y en

ausencia de disolventes. Como modelo de estudio para establecer las condiciones de reacción de la hidrólisis, se escogieron

la 2-metil-4benzol-5-oxazolona (4a) y la 2-fenil-4-benzol-5-oxazolona (6a). Los resultados obtenidos se muestran en la

tabla I.

Tabla I: Condiciones de la reacción hidrólisis.

Soporte (1g) Condicones de la reacción de hidrólisis

2-metil-4-benzol-5-oxazolona (4a) 2-fenil-4-benzol-5oxazolona (6a)

Tiempo (min) Rendimiento de 5a Tiempo (min) Rendimiento de 7a

MW ∆* MW ∆*

Al2O3 básica 4 65 <5 4 70 8

Al2O3 /NaOH 4 70 <5 4 80 10

Al2O3 /KF 3 97 10 3 99 10

K10 8 25 <5 10 10 <5

KSF 10 20 <5 12 15 <5

* La temperatura de calentamiento convencional fue prefijada de 80 - 100oC previendo la descomposición de los productosdurante 120 minutos.

De los resultados mostrados en la tabla I, se observa que los mejores porcientos de conversión de los productos deseados se

obtienen con el empleo de soportes sólidos con características básicas (alúmina/KF). Estabelcidas las condiciones de

reacción, se realizó la hidrólisis de 10 derivados de la 2-metil-4-benzol-5-oxazolona (4a) y 2-fenil-4-benzol-5oxazolona

(6a), respectivamente. (Fig. # 1).

Al2O3/KF

MW 3-5 m inCH

N O

R

R1 R1

CH CCOOH

NH

C O

R4(a-j)6(a-j)

R1= H(a), 2-Cl(b), 4-Cl(c), 3-NO2(d), 4-NO2(e), 4-CH3(f), 3-OCH3 (g), 4-N(CH3) (h), 3-OCH3 4-OH (i), 3,4-(OCH3)2(j)

5(a-j)7(a-j)

R = CH3 (5) C6H5 (7)

Fig. #1: Esquema de hidrólisis de las oxazolonas.

En la tabla II se presentan los resultados obtenidos para 10 derivados de la 2-metil-4-benzol-5-oxazolona (4a) y 2-fenil-

4-benzol-5oxazolona (6a), respectivamente.

Tabla II: Resultados obtenidos para oxaolonas hidrolizadas derivadas de acetilglicina y benzoilglicina.

Producto Acidos α-acetamidocinamicos (5 a-j) Acidos α-benzoilaminocinamicos (7 a-j)

Tiempo(min)

Rendimiento (%) Tiempo(min)

Rendimiento (%)

MW Baño de aceite (120minutos)

MW Baño de aceite (120minutos)

a 3 97 10 3 98 15

b 3 98 7 5 99 10

c 3 98 10 5 99 8

d 3 98 8 5 99 12

e 3 99 9 5 98 10

f 4 99 10 4 97 8

g 4 96 9 3 97 10

h 4 95 7 5 95 9

i 4 96 8 5 99 10

j 4 96 10 5 99 8

Los resultados resumidos en la tabla II, son el promedio de tres replicas realizadas por cada uno de los ensayos y proponen

al método no clásico como una técnica eficiente y selectiva para la hidrólisis de oxozolonas. Se evidenció el efecto

específico del calentamiento bajo microondas con el incremento obtenido en los rendimientos de la reacción desde 10% en

baño de aceite termoregulable hasta 95-99%. Las temperaturas fueron fijadas tomando cuidado de que no ocurriera

descomposición de los productos iniciales. Los productos fueron caracterizados con la combinación de las diferentes

técnicas espectroscopicas. Los puntos de fusión fueron comparados con los reportados en la literatura.

CONCLUSIONESSe desarrollo un método para la hidrólisis de dos familias de ozaxolonas derivadas de acetilglicna y benzoilglina

respectivamente, con el empleo de alúmina/KF como soporte sólido mineral bajo microondas.

BIBLIOGRAFIA.

1.- Galema S. Chem. Soc. Rev., 26, 233-238, (1997).

2.- Langa F., De la Cruz P., de la Hoz A., et al., Contemp. Org. Synth. 373-388, (1997).

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7.- Carter H.E. “Azlactone”, Chapter 5, Org. React. 3, 198-239, (1964).

SNTESIS DE ÁCIDOS 2-CARBOXIDIFENILAMINA EMPLEANDO AGUA COMO DISOLVENTE CON

EL EMPLEO DE IRRADIACIÓN ULTRASONICA.

Rolando F. Pellón Comdom y Maite L. Docampo Palacios

Centro de Química Farmacéutica Apartado 16042, La Habana, Cuba

Telef. (537)217809 Fax (537) 336471 E-mail: pellonrf@cqf.co.cu

RESUMEN

Se reporta un método ventajoso para la síntesis del ácido 2-carboxidifenilamina a partir del ácido 2-clorobenzoico y

anilina, usando agua como disolvente y cobre como catalizador en presencia de irradiación ultrasónica. Se estudia el

efecto del uso de la piridina sobre el tiempo de reacción. Se sintetizaron varios derivados del ácido 2-

carboxidifenilamina con muy buenos rendimientos en tiempos cortos de reacción.

INTRODUCCION

Una inspección a las nuevas y tecnologías ya existentes en la síntesis química nos permite concluir que el uso de

ondas ultrasónicas es un campo reconocido en esta rama con estudios teóricos y prácticos que revelan la complejidad

del fenómeno químico subyacente(1).

El ultrasonido es un método adecuado para reacciones en medio heterogéneo y en algunos casos en sistemas

homogéneos, pero es especialmente efectivo cuando la reacción involucra la presencia de un metal disuelto, pues las

ondas ultrasónicas limpian la superficie del mismo haciéndolo más reactivo y por tanto aumenta la velocidad de la

reacción y los rendimientos de los productos(2-5).

En trabajos anteriores se ha estudiado la influencia de varios parámetros de la reacción de Ullmann-Goldberg para la

obtención del ácido 2-carboxidifenilamina a partir de ácido 2-clorobenzoico y anilina. Se demostró que estos ácidos

se podían obtener satisfactoriamente empleando agua como disolvente, en presencia de cobre como catalizador y

carbonato de potasio como base(6).

El uso de la piridina como cocatalizador ha sido reportado para la obtención de ácidos 2-carboxidifenilamina

empleando como disolventes agua o alcohol amílico con el objetivo de reducir los tiempos de reacción(7).

El presente trabajo tiene como objetivo estudiar el efecto del ultrasonido en la condensación de Ullmann-Goldberg

para la síntesis de ácidos 2-carboxidifenilamina a partir de ácidos 2-clorobenzoicos y anilinas sustituidas empleando

agua como disolvente, en presencia de cubre y con o sin el empleo de piridina como catalizadores de la reacción.

MATERIALES Y METODOS

Procedimiento General

Una mezcla del ácido 2-clorobenzoico sustituido correspondiente (0,04mol), el derivado de la anilina

correspondiente (0,08mol), carbonato de potasio anhidro (0,02mol), cobre en polvo (0,2g), piridina (1 mL) y 25 mL

de agua se trata durante 20 minutos con irradiación ultrasónica en un sonicador a 20 kHz. La mezcla de reacción se

enfría, se vierte sobre agua y se acidula con ácido clorhídrico (1:1). El sólido se filtra, se lava con agua y se extrae

con agua hirviendo, obteniéndose el ácido 2-carboxidifenilamina correspondiente, el cual se recristaliza de

etanol/agua (1:1).

RESULTADOS Y DISCUSION

En trabajos anteriores se optimizó la síntesis del ácido ácido 2-carboxidifenilamina usando la reacción de Ullmann-

Goldberg con el empleo de agua como disolvente. Las condiciones óptimas obtenidas fueron: 1 equivalente de

carbonato de potasio, 3% en peso de cobre, 2 equivalentes de anilina por mol de ácido 2-clorobenzoico y 5 horas

como tiempo de reacción(6).

En el presente trabajo estudiamos el uso del agua como disolvente en la obtención de estos ácidos con el empleo del

ultrasonido. Como modelo de la reacción se tomó la condensación del ácido 2-clorobenzoico con anilina empleando

las concentraciones de reaccionantes y catalizador previamente optimizadas (fig. 1).

NH

COOH

R1 R2

COOH

Cl

R1 +H2N

R2

Cu

H20 / )))

Figura 1: Obtención de ácidos 2-carboxidifenilamina.

Con la finalidad de ajustar el tiempo de reacción al emplear ultrasonido, se realizaron varias experiencias a

diferentes tiempos de irradiación, demostrándose que con 20 minutos se obtienen los mejores rendimientos del ácido

2-carboxidifenilamina como se muestra en la tabla 1, para tiempos mayores los rendimientos permanecen constantes.

Todos los experimentos se realizaron por triplicado y se reportan los valores de la desviación estándar en cada

punto.

En estudios anteriores, con el objetivo de reducir los tiempos de reacción, se demostró que la piridina podía ser

usada como cocatalizador en la síntesis del ácido 2-carboxidifenilamina ntranílico empleando agua o alcohol amílico

como disolvente, reduciéndose los tiempos de reacción de 5 a sólo 2 horas(7). Cuando se empleó la piridina en una

concentración de 0,5 equivalentes por mol de ácido 2-clorobenzoico y las concentraciones estudiadas anteriormente

en la síntesis del ácido 2-carboxidifenilamina con el empleo de irradiación ultrasónica, el tiempo de exposición de la

mezcla de reacción se redujo a sólo 15 minutos y el rendimiento del ácido es semejante a cuando no se utiliza la

piridina (tabla 2). Este hecho demuestra, que en presencia de irradiación ultrasónica, la piridina cataliza la reacción.

Todas las experiencias se realizaron por triplicado reportándose la desviación estándar en cada punto. En todos los

casos se obtuvo como subproducto de la reacción el ácido salicílico.

% de rendimiento del ácido 2-carboxidifenilaminaTiempo de irradiaciónultrasónica (minutos)

Sin piridina Desviación estándar(S)

Con piridina Desviación estándar(S)

30 80 1.0 80 2,125 81 1.5 81 2,120 81 2.0 80 2,015 58 1.5 82 1,010 - - 45 2,0

Tabla 1: Estudio del tiempo de irradiación ultrasónica en la síntesis del ácido 2-carboxidifenilamina con y sin el

empleo de la piridina.

Una vez establecido el tiempo de irradiación, se sintetizaron varios derivados del ácido 2-carboxidifenilamina con y

sin piridina en presencia de ultrasonido (tabla 3). Los resultados obtenidos empleando irradiación ultrasónica se

compararon con los obtenidos empleando 5 horas como tiempo de reacción y sin el empleo de piridina (tabla 3). En

todos los casos los rendimientos de los ácidos con el empleo del ultrasonido son semejantes a los obtenidos con el

método a reflujo, pero la pureza de los productos es mayor al emplear irradiación ultrasónica.

N

H R1

R2

R3

R4

COOH

R % de rendimiento de los ácidos 2-carboxidifenilamina usandoagua como disolvente

No R1 R2 R3 R4 5 horas dereflujo sinpiridina

20 minutos conultrasonido y sin

piridina

15 minutos conultrasonido y con

piridina

Punto de fusiónsin corregir (OC)

1 H H H H 86 88 89 184(2)

2 H H COOH H 63 65 64 289-90(9)

3 COOH H H H 79 81 82 293-94(10)

4 H H NO2 Cl 58 61 60 234-35(11)

5 CH3 CH3 H H 78 79 80 231(12)

6 H OCH3 H H 80 82 83 131-32(13)

7 H H OCH3 H 86 90 92 181-82(14)

Tabla 3: Resultados de la síntesis de los derivados del ácido N-fenilantranílico usando agua como disolvente.

CONCLUSIONES

Se desarrolló un método para la síntesis de derivados del ácido 2-carboxidifenilamina usando agua como disolvente

en presencia de irradiación ultrasónica con o sin el empleo de piridina como catalizador.

REFERENCIAS

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14. Bauer, Chem. Ber. 1950, 83, 10.

Predicción de las interacciones de derivados de ácido barbitúrico con hydroxipropil--ciclodextrina

utilizando una aproximación TOMO-COMD.

Yovani Marrero*,§, †, Leysi N. Reyes§, Mirtha M. Gonzáles†, & Arnaldo García§.§Departmento de farmacia, Facultad de Química-Farmacia. Universidad Central de las Villas, Santa Clara,

54830, Villa Clara, Cuba.†Centro de Bioactivos Químicos, Universidad Central de las Villas, Santa Clara, 54830, Villa Clara, Cuba.*Author to whom correspondence should be addressed. E-mail: yovanimp@qf.uclv.edu.cu

RESUMEN

La interacción entre 33 derivados de ácido barbitúrico con hydroxipropil--ciclodextrina (HPCD) fue

estudiada utilizando un novedoso enfoque topológico-molecular (TOMO-COMD). Usando la regresión

lineal múltiple se desarrollaron modelos cuantitativos para la explicación de la fuerza de la interacción

fármaco-CD. Así, se obtuvieron modelos que describen la hidrofobicidad de los compuestos en estudio

(RMO), el área de superficie hidrofóbica (bE) y la capacidad para la formación del complejo de inclusión con

CD (bH). Los resultados mostraron que la intensidad de la interacción se incrementa con el aumento de la

lipofilia de las moléculas huésped, demostrándose el rol preponderante de las interacciones hidrofóbicas en

la formación de los complejos de inclusión.

Introducción

Las ciclodextrinas forman complejos de inclusión con muchas fármacos de variada estructura química,

modificando sus propiedades. Asi por ejemplo, si se añade ciclodextrina a la fase móbil de un proceso de

separación por HPLC (en fase reversa), se puede observar que decrece el tiempo de retención de las

moléculas que se acomplejan, dependiendo de forma proporcional a la concentración de ciclodextrina y a la

magnitud de la kC [1]. Wang, M et al. establecieron un método cromatográfico sencillo que permite

determinar las constantes de estabilidad para algunos complejos con ß-CD [2]. Frecuentemete se ha

empleado la cromatografía de capa delgada (TLC) para el estudio de interacciones moleculares [3]. Este

método fue usado para la investigación de la formación de los complejos de inclusión de algunos derivados

de ácidos barbitúricos con β-CD polimérica [4] y con HP-b-CD [5] y con Taxol y otras drogas

anticancerigenas [6]. La teoría y los métodos para calcular la fuerza de la interacciín a partir de los datos de

retensión en TLC han sido publicados en la referencia [7].

Materiales y metodos

Los datos de la interacción de compuestos químicos con CDs medidos por TLC de 39 derivados de ácidos

barbitúricos utilizados en el estudio fueron tomados de la referencia [5]. Los índices cuadráticos fueron

calculados con el paquete computacional TOMO-COMD [8] y la regresión lineal multiple con el programa

STATISTICA [9]

Resultados y discusión

Utilizando el procedimiento stepwise se encontraron modelos QSPR que relacionan los índices cuadráticos

totales y locales con los valores de RMO, BE, BH y BBH. Los modelos obtenidos junto con los parámetros

estadísticos se dan a continuación:

RMO=-0.5686+99.122x10-3.eq1(x)–37.88x10-3.eq2(x)+3.19x10-5.eq7(x)-7x10-7.eq9L(x,F1-2) [1]

N=29 R=0.969 F(4.24)=92.707 S=0.344 p<0.00000

RMO = - 2.1565 +28.86x10-3.eq0(x) [2]

N=29 R=0.94 F(1.27)=224.62 S=0.43 p<0.00000

BE = -0.03844 + 12.55x10-3 .eq1(x) [3]

N=29 R=0.953 F(1.27)=269.25 S=0.537 p<0.00000

BH = 3.567 + 1.18x10-7.eq15L(x, F4) – 0.3047.eq2L(x, F4) +043.603x10-3.eq1L(x,F1-2) [4]

–2.1x10-5.eq7L(x,F1-2)–0.258.Xeq0L(x)

N=28 R=0.95 F(5.22)=42.449 S=0.68 p<0.00000

BEH = -0.3016 + 18.542x10-3.eq0L(x, F1-2) + 3.4x10-9.eq14L(x, F1-2)+29.17x10-4.Xeq2L(x) [5]

N=28 R=0.85 F(3.24)=21.272 S=0.28 p<0.00000

Las variables incluidas en la ecuación 1 son los índices cuadráticos totales de orden 1, 2 y 7 y local de

orden 9 para el fragmento 1-2, es decir, en las posiciones 5 del ácido barbitúrico. Como se puede apreciar el

modelo presenta un buen poder predictivo. No obstante, hemos obtenido otro modelo para describir RMO

con una sola variable. La variable incluida es el índice cuadrático total de orden cero, que presenta una

contribución positiva lo cual es lógico si tenemos en cuenta que este descritor es indicativo del tamaño

molécular. El parámetro BE es el coeficiente de la variable concentracioón de alcohol. Los valores de RM de

los compuestos decrecen en cada instante con el aumento en la concentración de alcohol. En la mayoría de

los casos, un incremento en la concentración HP-β-CD puede decrecer en valor RM, indicando la formación

del complejo. Esto presenta gran importancia ya que sugiere que las propiedades biológicas (adsorción,

tiempo de vida media, etc) del complejo fármaco-HP-β-CD puede ser diferente a las de los fármacos

desacomplejados, resultando una modificación efectiva. En esta ecuación, el índice cuadrático local de

orden cero, que tiene en cuenta los heteroátomos en la molécula, contribuye de forma negativa, lo cual es

lógico, debido a que estos átomos aumentan la hidrofilía del compuesto y con esto disminuye la

contribución del efecto hidrofóbico y las interacciones de Van der Waals en el interior de la cavidad de la

CD. BEH es indicativo del impacto de la interacción ternaria etanol-HP-β -CD-Guest en el RM.. Los valores

observados y calculados utilizando las ecuación encontradas para las series de predicción se presentan en

las Tablas 1-5.

Tabla 1. Valores de RMO experimentales y calculados utilizando la ecuacion 1 para la serie de predicción.

Tabla 2. Valores de RMO experimentales y calculados utilizando la ecuacion 2 ara la serie de predicción.

comp obs calc Residual comp obs calc Residual

4 1.29 1.22 0.07 25 *4.82 2.57 2.259 2.87 2.82 0.05 30 3 3.47 -0.4714 1.13 1.12 0.01 33 2.16 2.05 0.1118 2.06 1.10 0.96 34 2.97 3.25 -0.2822 1.27 1.32 -0.05 38 3.14 3.11 0.03

Tabla 3. Valores de BE experimentales y calculados utilizando la ecuacion 3 ara la serie de predicción.

comp obs calc Residual comp obs calc Residual

4 3.37 3.39 -0.02 25* 9.38 5.20 4.189 5.81 5.92 -0.11 30 6.2 6.70 -0.50

14 3.38 3.42 -0.04 33 4.5 4.26 0.2418 4.58 3.29 1.29 34 5.6 5.87 -0.2722 3.77 4.59 -0.82 38 6.31 6.39 -0.084 3.37 3.39 -0.02 25* 9.38 5.20 4.18

Tabla 4. Valores de BH experimentales y calculados utilizando la ecuacion 4 ara la serie de predicción

comp obs calc Residual comp obs calc Residual

4 4.28 4.10 0.18 25* 5.69 2.39 3.309 7.36 5.89 1.47 30 2.44 2.62 -0.18

13* 2.7 4.98 -2.28 33 3.04 3.63 -0.5914 4.53 5.70 -1.17 34* 2.49 -0.02 2.5118 6.13 5.12 1.01 38 4.41 4.19 0.2222 3.92 2.37 1.55

Tabla 5. Valores de BEH experimentales y calculados utilizando la ecuacion 6 ara la serie de predicción

comp obs calc Residual comp obs calc Residual

4 1.25 1.38 -0.13 25 1.06 0.61 0.459 1.81 1.77 0.04 30* 0.62 1.43 -0.81

13 0.52 0.51 0.01 33 0.78 0.77 0.01

comp. Obs. Cal. Residual comp. Obs. Cal. Residual

4 1.29 1.10 0.19 25 4.82* 16.31 -12.499 2.87 2.63 0.24 30 3.00 3.13 -0.1314 1.13 1.16 -0.03 33 2.16 2.16 0.0018 2.06 1.55 0.51 34 2.97 2.79 0.1822 1.27 1.71 -0.44 38 3.14 3.13 0.01

14 1.3 1.25 0.05 34 0.52 0.24 0.2818 1.63 1.38 0.25 38 1.09 1.12 -0.0322 1.44 0.61 0.83

Bibliografía

1. Zarzycki, P. K., Wierzbowska, H., y Lamparczyk, H. Journal of Pharmaceutical and Biomedical

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8. Marrero, Y., Romero, V. TOMOCOND program. Universidad central de las villas. 2002.

9. STATISTICA ver. 5.5, Statsoft, Inc. 1999.

Predicción de la temperatura de ebullición de alcoholes alifáticos utilizando índices cuadráticos

locales.

Yovani Marrero*, †& Vicente Romero.§

* Department of Pharmacy, Faculty of Chemical-Pharmacy. Universidad Central de las Villas, Santa Clara,

54830, Villa Clara, Cuba.†Centro de Bioactivos Químicos, Universidad Central de las Villas, Santa Clara, 54830, Villa Clara, Cuba.§ Faculty of Informatics. Universidad de Cienfuegos, Cienfuegos, Cuba.*Author to whom correspondence should be addressed. e-mail:yovanimp@qf.uclv.edu.cu

Resumen

En este trabajo se establece un enfoque local (invariante local) de los índices cuadráticos. Este enfoque está

basado, en la utilización de una matriz local [Mk(G, Fi)] como matriz de la forma. Esta matriz local es

obtenida a partir de la k-ésima potencia de la matriz M [Mk(G)] de adyacencia entre vértices de un

seudografo molecular (G). Mk(G, Fi) tiene en cuenta los elementos del fragmento de interés y a los que

están enlazados con este, mediante caminos de longitud k. Los índices locales junto con sus análogos

totales han sido utilizados para la obtención de modelos QSPR que relacionan la temperatura de ebullición

(b.p) de 58 alcoholes con su estructura molecular. La comparación con otras aproximaciones topológicas

revela un muy buen comportamiento de la metodología propuesta.

Palabras claves: Indice cuadrático local, QSPR, alcoholes alifáticos, temperatura de ebullición.

1. Introducción.

Hasta el momento existen cientos de descriptores moleculares de variada base teórica1. Los índices

topológicos han sido de los más difundidos demostrando gran eficacia en diferentes aplicaciones QSPR y

QSAR2. En un trabajo reciente, Randic3, propuso una lista de atributos deseables para un índice topológico.

Uno de los criterios importantes es la posibilidad de definir localmente los descriptores. En ocasiones, las

propiedades de un grupo de moléculas esta más relacionado con un fragmento que con la molécula como

un todo, por lo que la definición global no satisface los requerimientos estructurales. Por tal motivo, hemos

tenido como objetivo fundamental, proponer una definición local de las formas cuadráticas moleculares

qk(x), manteniendo la generalización a “análogos superiores” (como una secuencia de números3).

2. Materiales y Métodos

Las estructuras y los datos de la b.p de los 58 alkyl alcoholes fueron tomados de la referencia4 y se

muestran en la Tabla 2. Los índices cuadráticos fueron calculadas con el programa TOMO-COMD5

(TOpological MOlecular COMputer Desing). La regresión lineal fue realizada con STATISTICA6.

3. Enfoque Teórico. índices cuadráticos locales. La definición de este descriptor, invariantes grafo-

teóricas para un fragmento Fi dado dentro de un seudografo específico (G) es la siguiente:

qkL(x)= ∑∑==

m

j

km

i

aijLXiXj11

[1]

Donde m es el número de átomos del fragmento de interés y kaijL es el elemento de la fila “i” y columna “j”

de la matriz MkLMk(G, Fi). Esta matríz se extrae de la matríz k-ésima potencia de M y contiene la

información referida a los vértices del fragmento Fi de interés y también del entorno molecular.

La matriz MkL=[kaijL] y los elementos kaijL son definidos como se muestra a continuación:

kaijL= kaij si tanto vi como vj son vértices contenidos en el fragmento de interés.

=1/2 kaij si vi o vj están contenidos en el fragmento de interés pero no ambos

=0 de otra forma

siendo kaij los elementos de la k-ésima potencia de M. Estos análogos locales también pueden ser

expresados de forma matricial por la expresión: qkL(x) =Xt MkL X. Cada orden de los índices cuadráticos

locales tienen un significado particular, especialmente para los primeros valores de k, contiene información

sobre la estructura del fragmento Fi en sí, para valores mayores, contiene información sobre el entorno del

fragmento Fi considerado dentro del seudografo molecular (G).

4. APLICACION QSPR.

En orden de aplicar esta nueva aproximación se ha escogido un conjunto de moléculas empleadas por

Randic8 y posteriormente por Krenkel et. al.4 de las cuales se han computado la b.p de 58 alcoholes

alifáticos. Utilizando el análisis de RLM se han obtenido dos ecuaciones QSPR.

Bp(oC)=2.8042+4.1936.eq0(x)–0.1167.eq4(x) +2.026.10 -3. eq8(x) – 6.7.10-3. eHq8L(x) [2]

Bp(oC)=26.655+2.56.eq1(x)–0.55.eq2(x) –10-4. eq13(x) + 4.73x10-5 . eq14(x) [3]

+1.4262 . Heq2L(x) –0.0512 . Heq6L(x)

Los parámetros estadísticos (tabla I), demuestran la calidad estadística de los modelos obtenidos, incluso

superiores a los obtenidos con anterioridad. Además con el objetivo de reconocer la mejor calidad de

nuestra predicción se ha considerado el número de predicciones con una desviación mayor que 5oC. En este

sentido, utilizando la ecuación 2 se registraron 7 casos, mientras que la data de Randic presentaron 10. Por

otra parte, la ecuación 3 registra para la serie de predicción un solo caso, mientras que para la serie de

predicción de 29 compuestos propuesta por Krenkel et. al. se registraron 4 casos utilizando la ecuación 114.

Tabla I. Parámetros estadísticos correspondientes a las ecuaciones de regresión.

Equation

Set Regression

Coefficient (R)

Standar Fischer Average

Error (S) ratio (F) Deviation

Eq. 2

Complete 0.9944

3.90 11752.71 2.05

Randic and Basak /8/

Complete 0.9938

4.039 2193 2.90

Eq. 3

Training 0.9981

Test 0.9944

2.8937 980 2.067

3.0198 2405 2.40

Eq. 11 /4/

Training 0.9953

Test 0.9948

2.903 5733 2.20

3.025 2529 2.50

En la tabla II se presentan la Bp Experimental y calculada de alcoholes alifáticos incluidos en la misma

serie de predicción externa utilizada en la referencia 4

Tabla II. Bp Experimental y calculada de alcoholes alifáticos incluidos en la serie de predicción

Alkyl alcohol bp exp bp calc. (eq. 2) % bp calc. (eq. 11)

5. 1-butanol 117.7 116.31 1.39 1.18 116.25 (1.45)

7. 2-methyl-1-propanol 107.9 107.84 0.06 0.06 109.79 (-1.89)

10. 2-pentanol 119 120.54 -1.54 -1.29 117.13 (1.87)

12. 2-methyl-1-butanol 128.7 126.63 2.07 1.61 129.34 (-0.64)

13. 3-methyl-1-butanol 131.2 128.13 3.07 2.34 129.23 (1.97)

15. 3-methyl-2-butanol 111.5 111.34 0.16 0.14 110.67 (0.83)

17. 1-hexanol 157.13 155.75 1.38 0.88 155.13 (1.87)

19. 3-hexanol 135.4 138.75 -3.35 -2.47 136.57 (-1.17)

21.3-methyl-1-pentanol 152.4 147.57 4.83 3.17 148.68 (3.72)

23. 2-methyl-2-pentanol 121.4 126.11 -4.71 -3.88 123.86 (-2.46)

24. 3-methyl-2-pentanol 134.2 131.35 2.85 2.13 130.11 (4.09)

25. 4-methyl-2-pentanol 131.7 134.36 -2.66 -2.02 130.11 (1.59)

28. 2-ethyl-1-butanol 146.5 145.87 0.63 0.43 148.68 (-2.18)

30. 2,3-dimethyl-1-butanol 149 147.00 2.00 1.34 142.22 (6.78)

31. 3.3-dimethyl-1-butanol 143 140.47 2.53 1.77 136.55 (6.45)

32. 2,3-dimethyl-2-butanol 118.6 116.56 2.04 1.72 117.40 (1.20)

33. 3,3-dimethyl-2-butanol 120 121.60 -1.60 -1.33 117.99 (2.01)

36. 4-heptanol 155 158.70 -3.70 -2.38 156.01 (-1.01)

38. 3-methyl-3-hexanol 142.4 146.23 -3.83 -2.69 143.30 (-0.90)

40. 2,3-dimethyl-2-pentanol 139.7 141.51 -1.81 -1.30 136.84 (2.86)

42. 2.2-dimethyl-3-pentanol 136 140.00 -4.00 -2.94 137.43 (-1.43)

43. 2,3-dimethyl-3-pentanol 139 138.85 0.15 0.11 136.84 (2.16)

46. 2-octanol 179.8 179.88 -0.08 -0.04 175.45 (4.35)

47. 2-ethyl-1-hexanol 184.6 186.16 -1.56 -0.84 187.56 (-2.96)

50. 2-nonanol 198.5 199.92 -1.42 -0.72 194.89 (3.61)

51. 3-nonanol 194.7 198.43 -3.73 -1.92 194.89 (-0.19)

54. 7-methyl-1-octanol 206 208.16 -2.16 -1.05 207.00 (1.00)

55. 2,6-dimethyl-4-heptanol 178 189.44 -11.44 -6.43 181.99 (-3.99)57. 3,3,5-trimethyl-1-hexanol 193 195.00 -2.00 -1.04 188.43 (4.57)

5. Conclusiones

Los indices cuadráticos totales junto con los análogos locales, constituyen una importante serie que pueden

ser empleados en estudios QSAR y QSPR. Estos índices locales son de gran importancia en la modelación

de propiedades de moléculas con heteroátomos. Además, utilizando estos descriptores se obtuvieron 2

modelos QSPR que relacionan la b.p de 58 alcoholes con su estructura molecular. La comparación con

otras aproximaciones revela un muy buen comportamiento de la metodología propuesta.

6. Referencias

1. Needham, D., E., Wei, I-Chien, Seybold, P., G. J. Amer. Chem. Soc. 1998, 110, 4186-4194.

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3. Randic, M. Generalized molecular descriptors. J. Math. Chem. 1991, 7, 155-168.

4. Castro, E., A; Krendel, G.. International Journal of Molecular Sciences. 2001, 2, 57-65

5. Marrero, Y., Romero, V. TOMOCOND program. Universidad central de las villas. 2002.

6. STATISTICA ver. 4.13, Statsoft, Inc. 1993.

Screening virtual y Modelación Sub-Estructural (ToSS-MoDe) de Efectos Nocivos Provocados por

Medicamentos sobre el Sistema Sanguíneo e Inmunológico: Trombocitopenia.

Yovani Marreroa,b Humberto González, Luis A. Torres a,b, José A. Marrerob y Mariuchy Mayónb.a Centro de Bioactivos Químicos, Universidad Central de Las Villas, 54830, Cuba.b Departamento de Farmacia, Universidad Central de Las Villas, 54830, Cuba.

* Enviar correspondencia a: yovanimp@qf.uclv.edu.cu

Resumen:

Se realizó un estudio de “Relación Cuantitativa Estructura- Reacción Adversa al Medicamento (RCE-

RAM)” para la Trombocitopenia; mediante el uso de la metodología ToSS MoDe. Se desarrolló un modelo

para la predicción de esta RAM a nuevas entidades moleculares (NEM) y el cálculo de las contribuciones a

la trombocitopenia de grupos químicos frecuentes en los fármacos. Estas contribuciones fueron

interpretadas en términos químico-físicos mediante el Análisis de Componentes Principales (ACP). Por

último pudieron postularse algunos de estos grupos como candidatos a toxicóforos.

Palabras Claves: Trombocitopenia, ToSS MoDe, ACP, Hematología, Reacción Adversa.

1. Introducción.

Una de las reacciones adversas de mayor frecuencia son las alteraciones hematológicas producidas por

los fármacos en especial la trombocitopenia1. Las plaquetas juegan un importante papel en la hemostasia al

formar tampones temporales y participando en la reacción de la coagulación. La trombocitopenia es una

depleción del número de plaquetas circulantes. Entre las causas principales de trombocitopenia están los

fármacos; actuando de forma directa en la medula ósea, comprometiendo la función o el número de

megacariocitos. De lo anterior se deriva la importancia de obtener modelos predictivos, que puedan ser

interpretados en términos estructurales, permitiendo un eficiente diseño de NEM menos tóxicas sin perder

la eficacia farmacológica.

El presente trabajo tuvo como objetivo, con el uso de la aproximación ToSS MoDe2, encontrar una

función que nos permita establecer relaciones lineales entre los momentos espectrales (µk) y la

trombocitopenia. Calcular las contribuciones de diferentes grupos químicos. Interpretar desde el punto de

vista químico-físico la propiedad estudiada y proponer los posibles grupos toxicóforos.

2. Materiales y Métodos.

Los datos de los 133 compuestos utilizados en el trabajo fueron obtenidos del INTERCOM3 y

corroborados en el Diccionario de Especialidades Farmacéuticas4 y Bases Farmacológicas de la

Terapéutica5. Los momentos espectrales (µk) fueron calculados con el programa TOSS-MODE6. El análisis

Discriminante Lineal y el ACP fueron realizados con el programa STATISTICA7.

3. Resultados y Discusión.

En este trabajo se ha contado con una amplia data de 133 compuestos. Esta data fue dividida en dos

subseries, una conteniendo 100 compuestos (serie de entrenamiento) y otra 33 compuestos (serie de

predicción).

Class. Tromb. = -5.4039 + 0.68 µ1 –1.055.10-5 µ8+1.0326 µ1H –0.0422 µ4H

N = 100 λ = 0.37 D2 = 6.75 F (4, 95) =39. 673 p ⟨ 0.000 para todas las variables

Donde λ es la lambda de Wilks, D2 es la distancia de Mahalanobis y F es la razón de Fisher. El

modelo clasifica correctamente el 96.36 % de los compuestos que provocan la trombocitopenia y el

97.77% de los inactivos en la serie de entrenamiento para una buena clasificación global del 97 %. Por otra

parte, se prestó especial atención como criterio final de selección, a la capacidad predictiva del modelo,

caracterizada por el porcentaje de buena clasificación en una serie de predicción externa. El modelo

clasifica correctamente el 94.4% y el 93 % de los fármacos que provocan trombocitopenia e inactivos

respectivamente, para una clasificación global del 93.3 % (ver Tabla 1).

Tabla 1. Resultados del análisis discriminante para la serie de predicción.

Fármacos C.O.a Prob.b Fármacos C.O.a Prob.b

anfotericin b + 1 *ergotamina + 0.95

estrectozocina + 0.96 anrinona - 1

metotrexato + 0.76 acetanilida - 0.99

floxuridina + 0.87 urecilica - 0.75

bromodeoxiuridina + 0.87 carmustina - 0.68

trifluormetildeoxiuridina + 0.94 alopurinol - 0.94

penicilina g + 0.83 menadiona - 0.91

dicloxacilina + 0.99 xilocaine - 0.93

ticarcilina + 1 butazolidina - 0.79

cefalexina + 0.82 teofilina - 0.77

cefoxilina + 1 carbenecillin - 0.99

ceftriaxona + 1 clozapina - 0.95

azatioprina + 0.9 pentamidina - 0.99

vindesina + 0.98 tolueno - 0.99

clindamicina + 0.99 bupivalaina - 0.94

quinaprilo + 0.97 prilocaina - 0.99

nifuratel + 0.99 *melfalan - 0.81

Clasificaciones: * Incorrectas, a Observadas y bProbabilidad posterior.

Al someter a estudio diferentes tipos de sustituyentes, mediante el cálculo de las contribuciones de

estos a la trombocitopenia, encontramos que con mayor incidencia lo hacen grupos que se caracterizan por

presentar una deficiencia electrónica en el átomo central. Para sustentar la hipótesis planteada se realizó un

ACP como se refleja en la figura 1, para dicho análisis se han tenido en consideración diversas constantes

químico-físicas de los sustituyentes y la contribución de grupo a la propiedad. Estos resultados están

estrechamente relacionados con las contribuciones de grupos encontradas y pueden explicarse bajo la

FACTOR ELECTRONICO

FA

CT

OR

ES

TE

RIC

O

-2.5

-1.5

-0.5

0.5

1.5

2.5

-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2

TROMBOCITOPENIA

NH 2

NO 2

CN

COOCH 3

N(CH 3)2

F

OCH 3

CL

Br

I

COCH 3

COOH

t-But

Me

Eti-Prop

OH

Fig.1. Análisis de componentes principales para los factores estéricos y lipófilos de

diferentes grupos químicos y su interrelación con la trombocitopenia.

hipótesis de que grupos con un factor estérico similar al carboxilo e isoelectrónicos con el son los

toxicóforos generales de esta RAM..

4. Conclusiones

Los descriptores moleculares usados por la metodología ToSS MoDe permiten la codificación de

información estructural relacionada linealmente con la capacidad de un fármaco para producir

trombocitopenia en humanos. Las contribuciones de diferentes grupos químicos a la aparición de esta

RAM pueden ser obtenidas directamente del modelo desarrollado; permitiendo el ACP una explicación de

las contribuciones obtenidas en términos químico-físicos al relacionarlas directamente con el aumento de

efectos atractores de electrones y estéricos de los sustituyentes químicos. El mayor valor de contribución

positiva a la RAM estudiada de grupos isoelectrónicos y estéricamente semejantes al carboxilo los señala

como posibles candidatos a toxicóforos ó moduladores positivos indirectos de la trombocitopenia.

5. Referencias Bibliográficas:

(1) Tilton, R. (1992) “Clinical Laboratory Medicine”. Ed. Mosby Year Book. págs. 1007-33

(2) Estrada, E., Gutierrez, Y., González, H. (2000) J. Chem. Inf. Comput. Sci., 40: 1386-90.

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(4) Rosenstein, E. (1996) “Diccionario de Especialidades Farmacéuticas. PLM, México.

(5) Hardman, J. (1996) “Goodman & Gilman. Las Bases Farmacológicas de la Terapéutica”.Mc

Graw Hill Interamericana, Helthcare Group.

(6) Gutierrez, Y., Estrada, E., Rodrigez, L. and Muñoz, I., (1995) “ToSS-MoDe versión 2.5 para

Windows”. Universidad Central de Las Villas, Santa Clara, Cuba.

(7) Statistica, versión 4.13 (1993), Statsoft Inc.

Predicción de las interacciones del taxol y otros fármacos anticancerígenos con hydroxipropil--

ciclodextrina utilizando una aproximación TOMO-COMD.

Yovani Marrero*,§, †, Leysi N. Reyes§ , Mirtha M. Gonzáles†, & Arnaldo García§.§Departmento de farmacia, Facultad de Química-Farmacia. Universidad Central de las Villas, Santa Clara,

54830, Villa Clara, Cuba.†Centro de Bioactivos Químicos, Universidad Central de las Villas, Santa Clara, 54830, Villa Clara, Cuba.*Author to whom correspondence should be addressed. E-mail: yovanimp@qf.uclv.edu.cu

RESUMEN

La interacción de 23 fármacos anticancerígenos y hydroxipropil--ciclodextrina (HPCD) fue estudiada

utilizando un novedoso enfoque topológico-molecular. Se desarrollaron, utilizando los índices cuadráticos

como descriptores moleculares, modelos cuantitativos para la explicación de la fuerza de la interacción

fármaco-CD. Los resultados corroboraron que la capacidad de formación de los complejos con fármacos

difiere considerablemente acorde a la estructura química y mostraron además, que las interacciones

aumentan significativamente con el incremento de la hidrofobicidad de las moléculas huésped,

demostrándose el rol preponderante de las interacciones hidrofóbicas en la formación de los complejos de

inclusión.

INTRODUCCIÓN

El taxol es una promisoria droga anticancerígena aislada de varias especies Taxus tales como Taxus

baccata L. [1], Taxol ha sido usado satisfactoriamente en el tratamiento de cáncer que hace metástasis en

los senos [2] y carcinoma de ovario [3]. Debido a su hidrofobicidad [4] la administracion del taxol presenta

considerables dificultades [5]. Muchos esfuerzos se han realizado para desarrollar un derivado

semisintético del taxol que presente mejores parámetros de aplicación [6]. El objetivo de este trabajo fue el

estudio de la interacción del taxol y otros fármacos anticancerígenos con hidroxipropil-β-ciclodextrina

(HP-β-CD), mediante la obtención de modelos QSPR que permiten predecir, interpretar y ayudar a explicar

los resultados experimentales de varios parámetros de la interacción fármaco-CD obtenidos por

cromatografia de capa delgada (TLC)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El enfoque TOMOCOMD. En este software se han implementado computacionalmente 10 nuevas

familias de descriptores moleculares. En específico, hemos utilizado los índices cuadráticos “de la matriz

de adyacencia entre vértices de un seudografo molecular”. Estos descriptores se calculan según la ecuación:

Aplicaciones QSPR. Los parámetros TLC (RMO, BE y BH) que describen la interacción entre 23 fármacos

anticancerígenos (ver Tabla I) y HP-β-CD fueron tomados de la referencia [7]. Los modelos obtenidos para

qkL(x)= ∑∑==

m

j

km

i

aijLXiXj11

[1]

la lipofilia (RMO), el área específica hidrofóbica (BE) y la capacidad de formación del complejo o también

denominado fuerza de la interacción (BH) se dan a continuación, junto con sus parámetros estadísticos.

Tabla I.. Fármacos anticancerígenos utilizados en el estudio

No Nombre No Nombre No Nombre

1 ftoraful 9 paraplatin 17 Estracyt

2 bicnu 10 zitazonium 18 Deticene

3 leukeran 11 farmorubicin 19 methotrexate

4 vincristine 12 adriblastine 20 Myelobromol

5 vinblastine 13 natulan 21 Zytostop

6 vumon 14 alexan 22 Elobromol

7 provera 15 Mytomicin C kyowa 23 taxol

8 bleogin 16 cytoxan

RMO = - 0.46868 + 0.012188. eq0H(x) –9x10-9. eq12

H(x) + 1.55x10-9. eq13(x) [2]

N=14 R=0.96 F(3.10)=41.424 S=0.24 p<0.00000

BE= -0.28247+0.014419. eq0(x)–2.2x10-10.Aeq15LH(x)+0.014726.eq3L

H(x)– 4.2x10-9 .Eeq13LH(x) [3]

N=14 R=0.95 F(4.9)=24.352 S=0.35 p<0.00008

BH = 2.128569+1.83x10-6 .Aeq8L(x)–0.01703. Eeq0L(x)+0.020723. eq2LH(x) –1.3x10-8.Eeq13L(x) [4]

N=11 R=0.95 F(4.6)=15.229 S=0.19 p<0.00269

Los valores de estos parámetros experimentales y calculados por las ecuaciones 2 y 3 para la serie de

entrenamiento y predicción son dados en las Tablas II, III.

La capacidad de los fármacos de incluirse difiere considerablemente acorde a su estructura química.

Además, la capacidad de la interacción se incrementa significativamente con el incremento de la

hidrofobicidad de la molécula huésped, demostrándose, una vez más, el rol de las interacciones

hidrofóbicas en la formación de los complejos de inclusión..

Tabla II. Valores de RMO experimentales y calculados utilizando la ecuación 2 .

comp

obs

calc

Residual

comp

obs

calc

Residual

Serie entrenamiento

2

1.04

1.04

0.00

13

0.86

0.68

0.18

3

0.93

1.04

-0.11

15

1.11

1.09

0.02

4

2.44

2.32

0.12

16

1.18

1.49

-0.31

5

2.18

2.38

-0.20

17

1.67

1.84

-0.17

6

1.96

2.04

-0.08

18

0.94

0.59

0.35

7

2.34

2.10

0.24

19

0.76

1.14

-0.38

11

1.67

1.51

0.16

23

3.5

3.32

0.18

Serie prediccón

1

0.36

-0.47

0.83

10

2.15

2.10

0.05

8

1.43

1.38

0.05

12

1.58

-0.47

2.05

La variable eq0(x) [índice cuadrático total de orden cero], fue incluida en los 2 primeras ecuaciones con una

contribución positiva, lo cual es lógico si tenemos en cuenta que este descritor es indicativo del tamaño

molécular y del tipo de átomos que conforman la molécula.

Tabla III. Valores de BE experimentales y calculados utilizando la ecuación 3.

comp

obs

calc

Residual

comp

obs

calc

Residual

Serie entrenamiento

2

1.9

1.67

0.23

13

2.26

2.07

0.19

3

0.75

1.21

-0.46

15

2.81

2.83

-0.02

4

3.2

2.95

0.25

16

2.18

1.84

0.34

5

2.9

2.90

0.00

17

1.47

1.88

-0.41

6

2.41

2.26

0.15

18

2.11

1.72

0.39

7

2.86

3.19

-0.33

19

2.26

2.72

-0.46

11

2.12

2.07

0.05

23

5.27

5.19

0.08

Serie predicción

1

1.75

1.80

-0.05

10

2.01

1.99

0.02

8

2.25

2.21

0.04

12

1.83

2.33

-0.50

Los compuestos 9, 14, y 20-22 fueron cercanos al frente en el sistema eluyente, indicando que estos

fármacos son altamente hidrofílicos y su interacción con HP-β-CD no puede ser determinado bajo las

condiciones experimentales empleadas

CONCLUSIONES

En el trabajo se realizó el estudio de la interacción del taxol y otros fármacos anticancerígenos con

hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD), desarrollando modelos QSPR que permiten predecir, interpretar

y explicar los resultados experiemtales de parámetros de la interacción fármaco-CD obtenidos por TLC.

REFERENCIAS

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Quadratic Index for the “Adjacency Matrix of the vertexes of a Molecular Pseudograph”.

Yovani Marrero*, † & Vicente Romero.§

*Department of Pharmacy, Faculty of Chemical-Pharmacy. Universidad Central de las Villas, Santa Clara,

54830, Villa Clara, Cuba.†Centro de Bioactivos Químicos, Universidad Central de las Villas, Santa Clara, 54830, Villa Clara, Cuba.§ Faculty of Informatics. Universidad “Carlos Rafael Rodriguez” de Cienfuegos, Cienfuegos, Cuba.*Author to whom correspondence should be addressed. E-mail: yovanimp@qf.uclv.edu.cu

Summary

A novel topologic-molecular approach to obtain a family of molecular descriptors is proposed. For that, a

set of all the organic molecules is defined, as a vector space E, where by E is a vector space in the form of

a direct sum of subspaces. This way, we can express the molecules with i-atoms as elements (vectors) of

the vector spaces (product spaces) ℜ i (i=1, 2, 3,..., n; where n is number of atoms in the molecule) and

the components of the vectors are atomic properties that characterize each atom in particular. The

“Quadratic Indexes” are based on the calculation of quadratic forms, which uses the Matrixes (M) of

adjacency between vertexes of molecular pseudograph and the canonical bases, as matrix and bases of the

forms, respectively. This index was generalized for “higher analogues”. The results obtained are valid to

establish that this new index has the ideal requirements as proposed by Randic for a new descriptor.

Keywords: Molecular vector space, Quadratic index, QSPR, Hydrocarbons, Boiling points.

1. INTRODUCTION

The graph theory has great applications in the field of economics, sociology, technology, biology and other

branches [1]. In the area of the organic chemistry we can represent compounds and basing on the so-called

"molecular graph", several matrixes can be obtained that characterize it [2]. The most commonly used

matrixes have been those of incidence, those of adjacency between vertexes, or of topological distances

between these. Using any of the last two or a combination of both, most of the topological indexes

described in the literature have been obtained [3]. Therefore, these topological descriptors (indexes) are

calculated using the graph theory applied to the organic chemistry and they constitute numeric descriptors

of the molecular structure. This work is based on the most fundamental thing in the definition of a new

topological index, related to the adjacency matrix (M) between vertexes of a molecular pseudograph. This

new approach is also applied to the prediction of boiling point of saturated and unsaturated non-cyclic

aliphatic hydrocarbons.

2. MATERIALS AND METHODS

The structures and the data of the boiling point of the hydrocarbons were taken from the literatures [4]. The

Quadratic Indexes [eqk(x)] were calculated with the TOMO-COMD (TOpological MOlecular COMputer

Design) program [5]. The multiple linear regression was carried out with the package of statistical

programs STATISTICA [6].

2. THEORETICAL APPROACH

A. Molecular Vectorial space. Each element of the periodic table presents inherent atomic properties, such

as the electro-negativity, density, atomic radio, etc. Each one of these properties characterizes numerically

each atom, taking values in the real set (ℜ ). Recently, these authors [7-8] defined the E set; which

includes all the possible molecules with i-atoms, as vector space in the set of real space (ℜ -space). ℜ i

was defined as direct sum of all sub vector spaces on ℜ , where the dimension of E is the sum of the

dimensions of each one of the sub-spaces. Therefore the dimension is n(n+1)/2. By this way, a molecule

with n atoms can be “represented” by means of vectors with 2, 3, 4,...., n components belonging to the sub-

spaces ℜ 2, ℜ 3, ℜ 4,..., ℜ n respectively.

B. Matrix representation. The adjacency M matrix of a molecular pseudograph G = < V,E > will be the

nxn matrix M(G) = [aij] , where n is the number of vertexes, and the elements aij are defined as:

where Pij is the number of edges that satisfies ek ∼ vi,vj between the vertexes vi and vj. Lij is the number of

loop in vi.The elements aij of M represent the bonds between an atom "i" and other "j". Which vertexes can

be reached using path of length 2 (P2)? An interesting property of M is that Mk gives the number of paths

of length k that unite the vertexes vi and vj.

C. Mathematical definition of the descriptor. The quadratic index ( q(x)) is calculated using the matrix

M as in eq. 1.

qk(x)= ∑∑==

n

j

kn

i

aijXiXj11

[1]

where aij = aji and n is the number of atoms in the molecule. The coefficients kaij are the elements aij of the

k-th power of M From the expression of qk(x). Then q(x) can be written in the form of a matrix product

XtMkX = qk(x), k ≥ 10q(x). So if we use the canonic bases, the coordinates of any vector X coincide with

the components of that vector.

4. QSRP APPLICATION.

To prove the possibilities of the application of the Quadratic Index in studies QSRP, we have selected the

boiling point of non-cyclic aliphatic hydrocarbons. The equations obtained, are given below, together with

their statistical parameters:

b. p (oC)= -100.834 + 7.2605 eq0(x) - 1.5649 eq2(x) + 9.8724 x10-2 eq5(x) - 5.92 x10-3 eq7(x)

N=53 R=0.9837 F(4.48)=359.75 S=6.29 p<0.0000

The statistics show the quality of the model. So for example, the coefficient of multiple linear correlations

has a value above 0.98 for the training set. Also, a relationship between the experimental values and those

calculated through the model for the compounds included in the prediction set was established. The

statistical coefficients for these correlations are given as follows: N=29, R=0.986, F(1.27)=930.85, S=4.386

aij = Pij if i≠j y ∃ ek ∈ E / ek ∼ vi,vj

= Lij if i = j

= 0 otherwise

The experimental and calculated values of the boiling point for the exploration and prediction set have been

given in Table I.

Table I. Experimental and calculated Boiling point (0C) of hydrocarbons in test set.

5. CONCLUSIONS

In this work, a novel methodology has been used to develop molecular descriptors useful for molecular

design. A molecular representation linked to the use of a pseudograph is used and a set E, which includes

all the molecules with i-atoms as vector space over the space of ℜ . Derived from this, a new matrix based

on the P1 between any 2 atoms "i" and "j." is defined. The descriptors were denominated, in general, as

Quadratic Index, in analogy to the mathematical quadratic forms. This descriptor was extended to indexes

of “higher order” with the aim of creating a family of descriptors that constitute a tool of great utility for

the QSAR and QSRP studies.

6. REFERENCES

[1] Dmitriev, I., S. Molecules without Chemical Bonds; Ed.; Mir Publishers: Moscow, 1981.

[2] Bonchev, D. Information Theoretic indices for characterization of chemical structure; Ed.; Wiley-

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[3] Needham, D., E., Wei, I-Chien, Seybold, P., G.. J. Am. Chem. Soc. 1998, 110, 4186-4194.

[4] Morrison, R., T., Boyd, R.,N. Organic Chemistry; Ed.; Revolucionaria: Cuba, 1970.

[5] Marrero, Y., Romero, V. TOMOCOND program. Universidad central de las villas. 2002.

[6] STATISTICA ver. 4.13, Statsoft, Inc. 1993.

[7] Marrero, Y.; Romero, V.; Ofori, E. Quadratic Index for the “Adjacency Matrix of the vertexes of a

Molecular Pseudograph”. 1. Definition and Applications to the Prediction of Boiling Point of

Hydrocarbons. Submitted for publicated.

comp B.p. Exp. B.p. Cal. Residual comp B.p. Exp. B.p. Cal. ResidualTest set

Butane -0.5 15.98 -16.48 1.2-Butadiene 10.8 18.02 -7.22Hexane 68.7 62.81 5.89 1.3-Pentadiene(trans) 43 35.66 7.34Nonane 150.8 133.44 17.36 Diisocrotile 102.5 130.33 -27.83Tridecane 243 227.51 15.49 1-Octene 123 97.36 25.64Pentadecane 270.5 274.55 -4.05 1-Decene 172 144.40 27.60Heptadecane 303 321.58 -18.58 2-Methhyl 2-Pentene 66 72.53 -6.53Eicosane 343 392.13 -49.13 1-Butyne 8.1 20.10 -12.00Isopentane 27.9 29.18 -1.28 1-Hexyne 71 64.77 6.23Diisopropile 58.1 50.43 7.67 1-Heptyne 100 87.54 12.462.2-dimethylpexane 79.2 62.04 17.16 3-Heptyne 105 103.66 1.343.3-Dimethylpentane 86 74.41 11.59 2-Octyne 137.2 114.77 22.431-butylene -5 2.46 -7.46 2-Nonyne 155 138.37 16.63Isobutylene -6.9 -12.61 5.71 4-Nonyne 152 146.44 5.561-Pentene 29.9 27.02 2.88 3-Decyne 175 171.02 3.983.3-Dimethyl 2-Propene 38.4 38.26 0.14

[8] Marrero, Y.; Romero, V.; Ofori, E. Quadratic Index for the “Adjacency Matrix of the vertexes of a

Molecular Pseudograph”. 2. Local Definition and Applications to the Prediction of Boiling Point of Alkyl

alcohols. Submitted for publicated.

Índices Cuadráticos y predicción de la temperatura de ebullición de moléculas que contienen ciclos.

Yovani Marrero,*, δ, † Vicente Romero. §

δDepartment of Pharmacy, Faculty of Chemical-Pharmacy. Universidad Central de las Villas, Santa Clara,

54830, Villa Clara, Cuba.†Centro de Bioactivos Químicos, Universidad Central de las Villas, Santa Clara, 54830, Villa Clara, Cuba.§Faculty of Informatics. Universidad “Carlos Rafael Rodriguez” de Cienfuegos, Cienfuegos, Cuba.*Author to whom correspondence should be addressed. E-mail: yovanimp@qf.uclv.edu.cu

Resumen

En el presente trabajo los índices cuadráticos “de la matriz de adyacencia entre vértices de un seudografo

molecular” han sido utililizados en un estudio QSPR. Esta nueva aproximación es aplicada a moléculas que

contienen ciclos. Utilizando este enfoque, se obtuvieron dos modelos que describen adecuadamente la

temperatura de ebullición (b.p) de los 80 compuestos incluidos en la serie de entrenamiento. El poder

predictivo de estos modelos fue evaluado utilizando una serie de predicción de 26 cicloalcanos. La

comparación con otras aproximaciones revela un buen comportamiento de la metodología propuesta.

Palabras claves: QSPR, índices cuadráticos, moléculas que contienen ciclos, temperatura de ebullición.

1. Introducción.

En la actualidad, el enfoque grafo-teórico es una importante alternativa para los métodos de diseño

molecular asistido por computadoras [1]. Los más usados y conocidos son los llamados índices topológicos

[2]. Estos índices son obtenidos a partir de una representación grafo-teórica de la molécula, en forma de

invariantes [3]. Estas invariantes constituyen un número o un conjunto de números que describen de forma

cuantitativa la estructura molecular, por lo que pueden ser usados en estudios QSPR y QSAR [2-3]. En dos

artículos previos [4.5], estos autores han propuesto una nueva invariante grafo-teórica. En el presente

trabajo, nosotros aplicamos los índices cuadráticos a la descripción de la b.p de moléculas que contienen

ciclos alifáticos. Este tipo de moléculas son muy importantes ya que representan una gran parte del campo

de la química y muchos de los fármacos contienen ciclos en su estructura.

2. Materiales y Métodos.

Las b.p de los 106 cicloalcanos fueron tomados de la referencia [6]. Los índices cuadráticos fueron

calculadas con el programa TOMO-COMD [7]. La regresión lineal fue realizada con STATISTICA [8].

3. Enfoque teórico:Índices Cuadráticos. Tomemos una molécula con n átomos (vector de ℜ n). Se

definen los k-ésimos índices cuadráticos totales [ec. 1] y locales [ec. 2] a las aplicaciones q: ℜ n ℜ , si

para X=x1a1+...+xnan, donde (ai)1in es una base de ℜ n se cumple:

qk(x)= ∑∑==

n

j

kn

i

aijXiXj11

[1] qkL(x)= ∑∑==

m

j

km

i

aijLXiXj11

[2]

donde n es el número de átomos de la molécula. Los coeficientes kaij son los elementos aij de la k-ésima

potencia de la matríz M del seudografo molecular. Luego, M=[aij], y los elementos aij se definen

donde Pij es el número de aristas que cumplen ek ∼ vi,vj entre los vértices vi y vj. Lij es el número de lazos

en vi. En ec. 2 m es el número de átomos del fragmento de interés y kaijL es el elemento de la fila “i” y

columna “j” de la matriz MkLMk(G, Fi). Esta matríz se extrae de la matriz k-ésima potencia de M.

kaijL= kaij si tanto vi como vj son vértices contenidos en el fragmento de interés.

=1/2 kaij si vi o vj están contenidos en el fragmento de interés pero no ambos

=0 de otra forma

4. QSPR Aplicación.

Se obtuvieron 2 modelos de RLM que describen la b.p de los compuestos en la serie de entrenamiento.

Bp (oC)=-105.146+3.1629 eq1(x) –0.4933 eq2(x) [4]

Bp (oC)=-108.197+1.6358 eq0(x)+2.038 eq1(x)–0.3016 eq2(x)-1.75x10-5 eq14(x)

+6.42x10-6 eq15(x) [5]

Los estadígrafos de estas 2 ecuaciones y los valores reportados en [6] se presentan en la tabla I.

Tabla I. Parámetros estadísticos correspondientes a las ecuaciones de regresión.

Equation

Set Regression

Coefficient (R)

Standar Fischer

Error (S) ratio (F)

Eq. [4] two descriptors

Training 0.9823

Test 0.9726

7.8211 1058.2 10.245 421.21

Eq. [5] Five descriptors

Training 0.9927

Test 0.9938

5.0145 5257.9

4.7865 2025.4

Eq. [1] /6/. Six descriptors

Training 0.9937

Test 0.9943

aij = Pij if i≠j y ∃ ek ∈ E / ek ∼ vi,vj

= Lij if i = j

= 0 otherwise

4.800 960

4.696 2094.8

Los estadígrafos obtenidos son adecuados, si tenemos en cuenta que la generación de ecuaciones óptimas

no es el objetivo de este trabajo. No obstante, la ec. 5 con una variable menos e incluyendo solo términos

lineales presenta estadígrafos comparables con [6], el cual utilizó dependencias no lineales, lo cual puede

llegar a reducir el valor de S a la mitad y aumentar significativamente los valores de R y F [9]. Las

ecuaciones encontradas presentan un buen poder predictivo, indicado, a través de los parámetros

estadísticos para la serie de predicción. En la tabla II se ilustra la b.p experimental y calculada por la ec. 4,

5 y por el modelo obtenido en [6] para la serie de predicción. Los resultados comparativos de los

descriptores propuestos por nosotros con esta aproximación validan a estos nuevos descriptores para ser

utilizados en el diseño racional de fármacos y en el screening virtual de compuestos orgánicos.

Table II. B.p Experimental y Calculada por las 3 ec. de los Cicloalcanos incluidos en la serie de predicción.

no cyclane obsd Cald [4] Res. Cald [5] Res. cald /6/ Res.

1 methylcyclopropane 0.73 8.46 -7.73 8.35 -7.62 -2.34 3.07

2 trans-1,2-dimethylcyclopropane 28.21 31.74 -3.53 31.66 -3.45 30.15 -1.94

3 bicyclo[2.2.0]hexane 80.2 85.14 -4.94 73.41 6.79 78.97 1.23

4 ethylcyclobutane 70.6 68.68 1.92 68.71 1.89 68.66 1.94

5 1-ethyl-1-methylcyclopropane 56.77 55.03 1.74 55.46 1.31 60.36 -3.59

6 trans-1,2-diethylcyclopropane 65 91.96 -26.96 64.80 0.2 64.86 0.14

7 cycloheptane 118.79 105.61 13.18 106.76 12.03 116.11 2.68

8 cis-1,2-dymethylcyclopentane 99.532 91.96 7.57 93.48 6.05 98.15 1.382

9 ethylcyclopentane 103.46 98.78 4.68 99.56 3.90 107.67 -4.204

10 spiro[5.2]octane 125.5 138.53 -13.03 128.38 -2.88 135.02 -9.52

11 cis-1,2-dimethylcyclohexane 129.72 122.07 7.65 124.23 5.49 123.9 5.828

12 trans-1,4-dimethylcyclohexane 119.35 122.07 -2.72 124.90 -5.55 121.51 -2.159

13 1,1,2-trimethylcyclopentane 104.89 108.42 -3.53 110.08 -5.18 106.86 -1.967

14 propylcyclopentane 130.95 128.89 2.06 129.68 1.27 136.57 -5.621

15 2-cyclopropylpentane 117.74 122.07 -4.33 122.09 -4.35 123.66 -5.92

16 cis-bicyclo[4.3.0]nonane 166 175.46 -9.46 164.38 1.62 164.59 1.41

17 1,1-dimethyl-2-ethylcyclopentane 138 138.53 -0.53 138.78 -0.78 138.33 -0.33

18 1,1-dimethylcyclopentane 133 138.53 -5.53 139.46 -6.46 133.37 -0.37

19 cis-1,3-diethylcyclopentane 150 152.18 -2.18 152.91 -2.91 150.87 -0.87

20 butylcyclopentane 156.6 159.00 -2.40 160.22 -3.62 163.27 -6.67

21 tert-butylcyclopentane 144.85 138.53 6.32 140.05 4.80 138.18 6.67

22 dicyclobutylmethane 161.8 175.46 -13.66 164.47 -2.67 152.11 9.69

23 1,5-dimethylspiro[3.3]heptane 132.2 154.99 -22.79 135.25 -3.05 142.44 -10.24

24 4-methylspiro[5.2]octane 149 161.81 -12.81 155.20 -6.20 151.49 -2.49

25 2,6-dimethylbicyclo[3.2.1]octane 164.5 191.92 -27.42 165.4 -0.90 165.41 -0.91

26 3,7-dimethylbicyclo[3.3.0]octane 166 191.92 -25.92 166.03 -0.03 165.6 0.4

5. Conclusiones

En el presente trabajo, esta nueva aproximación topológica-molecular es aplicada a moléculas que

contienen ciclos. Los modelos QSPR obtenidos utilizando este enfoque pueden ser considerados

estadísticamente significativos y describen adecuadamente la b.p de los compuestos incluidos, tanto en la

serie de entrenamiento como de predicción. Las ecuaciones obtenidas emplean solo términos lineales.

6. References

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5. Quadratic Index for the “Adjacency Matrix of the vertexes of a Molecular Pseudograph”. 2. Local

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6. Estrada, E. J. Chem. Inf. Compt. Sci. 1998, 38, 23-27.

7. Marrero, Y., Romero, V. TOMOCOND program. Universidad central de las villas. 2002.

8. STATISTICA ver. 5.5, Statsoft, Inc. 1999.

9. Estrada, E. J. Chem. Inf. Comput. Sci., 1996, 36, 844.

Un modelo estructural para el cálculo de propiedades químico-físicas de compuestos orgánicos. La presión crítica

como función de índices topológicos y topográficos.

Z. Kunakbaeva y R. Carrasco

Centro de Química Farmacéutica, Ave. 21 y calle 200 Atabey, Ciudad de La Habana

Email: carrasco@cqf.co.cu

RESUMEN

En muchos casos prácticos, el mejor método de estimación de una propiedad químico-física puede no resultar el mejor para

los objetivos que el investigador persigue. Por eso, resulta útil disponer de diferentes métodos de estimación de la

propiedad o propiedades en cuestión. Por otra parte, los índices topológicos y topográficos son descriptores estructurales

que han demostrado su versatilidad en la química medicinal. Son de cálculo fácil y bajos requerimientos computacionales.

Dado que todas las propiedades macroscópicas de las sustancias están relacionadas con la estructura molecular, es posible

asociar los índices mencionados con propiedades químico-físicas. La temperatura crítica es una propiedad de uso frecuente

en trabajos de química fina. Existen diferentes modelos de estimación de dicha propiedad. El método de Ambrose calcula la

temperatura crítica por una técnica de contribución de grupos y en función de la temperatura de ebullición experimental. En

el presente trabajo se propone un método basado en índices topológicos y topográficos para la estimación de la temperatura

crítica. Se parte de una función topológico-topográfica de la temperatura de ebullición de los compuestos la cual se incluye

como una variable más. Por el método de regresión múltiple a una muestra de más de 400 compuestos orgánicos de tres ó

más átomos pesados se desarrolla un modelo predictivo de esta propiedad con un coeficiente de correlación superior a 0.9 y

un error relativo del 5%. La ventaja principal del método es que no requiere de ningún tipo de medición experimental y los

descriptores son de fácil implementación computacional.

INTRODUCCIÓN.

Uno de los aspectos más relevantes de la química es su capacidad para crear nuevas sustancias que eran desconocidas

previamente y quizás insospechadas por el hombre. Muchos de los estudios encaminados a racionalizar el proceso de

búsqueda de nuevas moléculas con propiedades deseadas están basados en el desarrollo de relaciones cuantitativas entre la

estructura química y las propiedades en cuestión. El problema fundamental de estas relaciones radica en el hecho de que las

propiedades son por lo general expresadas por medidas cuantitativas, o sea por números, mientras que la estructura química

es un concepto de naturaleza no numérica. El problema entonces consiste en desarrollar métodos que permitan expresar

numéricamente la estructura química y convertir las relaciones estructura-propiedades en relaciones entre dos series de

números, unos representando la estructura química y los otros las propiedades.

Desde el siglo XIX Arthur Cayley y James Sylvester plantearon la idea de que los grafos no son sólo una herramienta

válida para la representación de las estructuras químicas, sino que estos pueden brindar invariantes que son características

de las especies representadas. Las aplicaciones de la teoría de grafos a los estudios de relaciones cuantitativas estructura-

propiedades están basadas fundamentalmente en la utilización de descriptores grafo-teóricos, llamados índices topológicos,

para codificar información estructural.

Un índice topológico es aquel índice numérico derivado de una representación grafo teórica que caracteriza la molécula

como un todo y que es calculado a partir de la matriz de conectividad entre los átomos pesados de la molécula. La

ponderación de estas matrices por valores como las distancias de enlace o las densidades de carga calculadas por un método

teórico les confiere características tridimensionales y se les considera topográficos. Tanto los unos como los otros son

siempre correlacionados con alguna propiedad químico-física y sus aplicaciones principales han estado enfocadas a los

estudios QSAR. Eso hace que muchos especialistas en química medicinal cuenten con descriptores estructurales de este tipo

dentro de su arsenal de variables aplicables a los respectivos problemas. No resulta entonces desacertado tratar de establecer

modelos cuantitativos de relaciones estructura–propiedades químico-físicas con estas variables de fácil manejo, que le

permita a estos especialistas emplear dichos modelos en la predicción de algunas de ellas a sus compuestos objetos de

estudio en una primera aproximación. En el presente trabajo se establecen modelos de regresión lineal múltiple de la

temperatura de ebullición y la temperatura crítica de una amplia muestra de compuestos orgánicos de diferente naturaleza.

En el caso de la temperatura crítica se establecerá un modelo de regresión en función de la temperatura de ebullición

calculada previamente con el modelo correspondiente.

MATERIALES Y MÉTODOS.

Se trabajó con una muestra total de 433 compuestos orgánicos1 con valores experimentales de la temperatura de

ebullición (422 comp.) y la temperatura crítica (431 comp.). Para la descripción estructural de los compuestos se les

calcularon los índices topológicos y topográficos de Estrada (ε, ερ, Ω, Ωq, ΩqC) y los topológicos de Randi (χ, χV) con el

programa MODEST2. El método de cálculo químico-cuántico utilizado para la ponderación de las matrices de conectividad

correspondiente fue el PM33,4 incluido dentro del programa MOPAC 6.05,6. Como entrada de datos a este programa se

utilizó la matriz Z de salida de cada estructura optimizada por mecánica molecular con el método MM+ incluido en el

programa HyperChem7. Además de estos índices, se emplearon como variables independientes el peso molecular (M) y el

Area de Superficie Accesible al Disolvente calculada por el método DelPhi (ADELP). El tratamiento estadístico se realizó

con el paquete Statistica8 empleando la técnica de regresión por pasos. Como criterios para la exclusión de outliers se

determinó que si un compuesto resultaba outlier en tres criterios entre el residual estándar, la distancia de Mahalanobis, la

distancia de Cook, el residual borrado y el por ciento de error, el compuesto era excluido y se reiniciaba el análisis.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

Modelo de regresión de la temperatura de ebullición. Por el método de Análisis de Regresión por pasos se obtiene la

ecuación 1 después de la exclusión de 10 outliers. Es una ecuación en función de diferentes parámetros que incluyen un

descriptor desarrollado recientemente9. En la tabla 1 se presenta un resumen del resultado alcanzado.

TB= 211.28(±5.80) - 141.42(±27.38) 2MRχ3 + 0.97(±0.09) M + 80.67(±36.97) 3MRχ3 - 83.00(±9.25) 1Ωqc3 +

130.79(±11.36) 1ε 3 - 344.92(±37.06) MRχ3 - 0.09(±0.02)W3D + 38.05(±3.60) 2χ - 51.70(±9.46) Ωq3

R= 0.94 F(9,402) = 340.59 P<0.0000 s= 28.522 n=412 Ec. 1

En la gráfica 1 se presenta el ploteo de los valores

predichos por la ec. 1 contra los experimentales.

Con la ecuación 1 se calculó la temperatura de

ebullición de la muestra completa y estos valores se

emplearon como un descriptor más para el

establecimiento del modelo de regresión de la

temperatura crítica.

El resultado del análisis de regresión brinda

como mejor modelo la ecuación 2.

En la tabla 1 se presenta un resumen de los

resultados alcanzados para esta propiedad.

Según el modelo obtenido, la temperatura

crítica resulta una función de la temperatura

de ebullición calculada por la ec. 1. En la

gráfica 2 se presenta el ploteo de los valores

calculados contra los experimentales. Todos

los descriptores empleados en ambas

ecuaciones están íntimamente asociados a la

estructura química como es el caso de los índices topológicos y topográficos.

TC= 106.75(±19.90) + 1.72(±0.07) TBCALC - 0.97(±0.09) ADELP + 25.00(±4.22)1ερ + 8.46(±3.21)2χV -22.76(±6.31)5χ -20.60(±5.08) 1MRχ

R= 0. 94 F(6,407) =526.95 P<0.0000 s=34.744 n=414 Ec. 2

El índice MRχ es un índice híbrido9 pues se definió como el índice de Randic ponderado por las refractividades

atómicas de Ghose y Crippen que da una medida del peso en la propiedad de las fuerzas dispersivas de London. Es

decir, que combina aspectos topológicos y electrónicos en su contenido de información. De ahí que podamos plantear

que este modelo teórico de la temperatura crítica, así como el logrado para la temperatura de ebullición sean modelos

puramente estructurales que, aunque no mejoran los modelos de contribución de grupo dan una medida de la capacidad

de los índices topológicos y topográficos empleados, para describir la estructura química.

Tabla 1. Resumen de los resultados alcanzados en los modelos estructurales de las temperaturas de ebullición y crítica.

Propiedad Valor Residual Distancia de Residual Distancia ErrorQuimico-física Observado Estándar Mahalanobis Borrado de Cook relativo

Mínimo 187.500 -2.848 0.404 -83.600 0.000 0.000Máximo 649.000 2.965 220.732 85.403 0.429 0.418Media 396.427 0.000 8.978 0.132 0.004 0.058

Temperaturade ebullición

Mediana 391.350 -0.126 3.861 -3.642 0.000 0.041Mínimo 282.400 -2.561 0.305 -89.885 0.000 0.000Máximo 926.000 2.725 46.348 99.299 0.070 0.275Media 582.317 0.000 5.986 0.042 0.003 0.049

TemperaturaCrítica

Mediana 576.500 -0.077 3.432 -2.680 0.001 0.033REFERENCIAS

Gráfica 1. Ploteo de valores predichos vs observados para la

temperatura de ebullición

Gráfica 2. Ploteo de los valores teóricos de la temperatura crítica,

calculados con la ec. 2, contra los experimentales

1 Reid, R. C.; Prausnitz, J. M y Poling, B. E.; “The Properties of Gases and Liquids”, McGraw-Hill Book Co., New York,4th Ed. (1987)2 Rodríguez L., Estrada E., Muñoz I. y Gutiérrez Y., MODEST (Molecular DESign Tools) 2.0. Universidad Central deLas Villas: Santa Clara, (1994)3 J.J.P. Stewart, J.Comp.Chem.,10, 209(1989)4 J.J.P. Stewart, J.Am.Chem.Soc., 10 221(1989)5 J. J. P. Stewart, Manual del MOPAC 6.0. QCPE # 5816 J. J. P. Stewart, J. Comp. Aid. Mol. Design, 4, 1, 1(1990)7 HyperChem. Versión 3 para WINDOWS. Molecular Modeling System. Hypercube, Inc y Autodesk, Inc. 19938 Statistica for Windows, Release 5.0, Copyright StatSoft, Inc. 1984-19859 Padrón, J.A.; Carrasco, R. y Pellón, R.F.; J. Pharm. & Pharmac. Sci., Aprobada

NUEVOS MÉTODOS PARA LA SÍNTESIS DEL 7β-FENILACETAMIDO-3-HIDROXIMETIL-3-CEFEM-4-

CARBOXILATO DE DIFENILMETILO.

Z. Rodríguez, M. González, B. Tolón, R. Avila, O. Díaz, H. Vélez, M. A. López.(Centro de Química Farmacéutica).

RESUMEN

El 7β-fenilacetamido-3-hidroximetil-3-cefem-4-carboxilato de difenilmetilo (III) es un intermediario utilizado durante la

síntesis de antibióticos cefalosporánicos. En este trabajo se desarrollaron 2 procedimientos para la síntesis de III que

implicaron el aislamiento del derivado 3-hidroximetilo, luego de la hidrólisis básica del ácido 7β-aminocefalosporánico

(7-ACA), seguido por la fenilacetilación de la función amino en medio orgánico utilizando N,O-bis(trimetilsilil)acetamida

(BSA) para disolver el núcleo y cloruro de fenilacetilo o el ácido fenilacético activado por el Reactivo de Vilsmeier como

agentes acilantes. Ambos métodos permitieron alcanzar rendimientos del intermediario superiores en un 11 % y un 18 %

respectivamente, al que se logra cuando se utiliza el procedimiento previamente publicado en la literatura.

INTRODUCCIONEl 7β-fenilacetamido-3-hidroximetil-3-cefem-4-carboxilato de difenilmetilo (III) es un intermediario utilizado durante la

síntesis de antibióticos cefalosporánicos, el cual se obtiene a partir del 7-ACA por hidrólisis básica del grupo acetoximetilo,

protección de la función amino por fenilacetilación y bloqueo de la función ácida por formación del éster de difenilmetilo

con difenildiazometano. Los rendimientos que se obtienen son muy bajos, hecho que influye negativamente sobre los

rendimientos que se alcanzan durante la preparación de estos antibióticos. El objetivo del trabajo fue desarrollar métodos

para la preparación de III que permitan obtener rendimientos más elevados de este importante intermediario.

MATERIALES Y METODOS

La cromatografía de capa delgada (CCD) se realizó en placas de gel de sílice GF-254 (Merck), acetato de

etilo/etanol/agua/ácido fórmico (60:25:15:1) como fase móvil y luz UV (254 nm) para visualizar los cromatogramas. Las

temperaturas de fusión (Tf) se determinaron en un equipo Gallenkamp y no fueron corregidas. Los espectros 1H RMN fueron

registrados en un equipo Bruker AC 250F con dimetilsulfóxido deuterado (DMSO-d6) como disolvente y TMS como referencia.

Difenildiazometano (I). Se obtuvo por oxidación de benzofenona hidrazona con cloramina T, según métodos reportados1,2

Acido 7β-amino-3-hidroximetil-3-cefem-4-carboxílico (II). Se suspenden 9,0 g (33 mmol) de 7-ACA en 60 mL de agua y

60 mL de metanol (MeOH), se enfría hasta -20 OC y se adicionan 7 mL de una disolución de NaOH 10 mol/L. Se agita 25

min. entre -20 y -10 OC y se ajusta a pH 3 con HCl al 37 %. El sólido formado se separa por filtración, se lava con MeOH,

acetona y éter dietílico y se seca a 40-50 OC durante 1 h.

7β-fenilacetamido-3-hidroximetil-3-cefem-4-carboxilato de difenilmetilo (III). (Método reportado). Se suspenden 16,0

g (59 mmol) de 7-ACA en 64 mL de agua,. se enfría hasta 2-5 OC y se añaden 5,2 g (130 mmol) de NaOH en 26 mL de

agua. Se agita 5 min., se ajusta a pH 8,5 con HAc y se añaden 48 mL de acetona. Se enfría a 0-5 OC y se adicionan 11,0 g

(71 mmol) de cloruro de fenilacetilo en 11 mL de acetona, mientras el pH se mantiene entre 7,5-8,5 con trietilamina (TEA).

Se agita 1 h a 0-5 OC, la acetona se evapora al vacío. y la mezcla se extrae con acetato de etilo (AcOEt) (1 x 220 mL y 1 x

100 mL) previo ajuste del pH a 3,5 con HCl 6 mol/L. Los extractos orgánicos se combinan, se lavan con disolución saturada

de NaCl (2 x 80 mL), se secan sobre Na2SO4,y se filtra. Sobre el filtrado se adicionan 13,77 g (71 mmol) de I en 50 mL de

AcOEt y se agita 1 h a temperatura ambiente. Se concentra hasta 50 mL y se enfría a 0-5 OC por 12 h. El precipitado que se

obtiene se separa por filtración, se lava con AcOEt (3 x 25 mL) y se seca a 40 OC durante 2 h.

Acilación con cloruro de fenilacetilo en medio orgánico. Se suspenden 5,0 g (21,7 mmol) de II en 50 mL de N,N-

dimetilacetamida (DMA), se añaden 16 mL (57,8 mmol) de N,O-bis(trimetilsilil)acetamida (BSA) y se agita 30 min. Se

enfría hasta -30 OC, se adicionan 3,5 mL (26,4 mmol) de cloruro de fenilacetilo y se agita 90 min. entre -20 y -10 OC. La

disolución se vierte sobre 200 mL de agua-hielo y se extrae con AcOEt (1 x 100 mL y 1 x 45 mL). Los extractos orgánicos

se combinan, se lavan con disolución saturada de NaCl (2 x 35 mL), se secan sobre Na2SO4 y se filtra. Sobre el filtrado se

adicionan 5,12 g (26,4 mmol) de I en 25 mL de AcOEt y se agita 1 h a temperatura ambiente. Se concentra hasta 25 mL y se

enfría a 0-5 OC por 12 h. El precipitado formado se filtra, se lava con AcOEt (3 x 25 mL) y se seca a 40 OC por 2 h.

Acilación con ácido fenilacético activado con el Reactivo de Vilsmeier.

a) Preparación del Reactivo de Vilsmeier y activación del ácido fenilacético. Se disuelven 2,7 mL (35 mmol) de DMF

en 30 mL de THF, se enfría hasta 0-5 OC, se adicionan 3,3 mL (36 mmol) de oxicloruro de fósforo y se agita durante 30

min. a 0-5 OC. Sobre el Reactivo de Vilsmeier se adicionan 4,33 g (31,8 mmol) de ácido fenilacético y se agita 1 h a 0-5 OC.

b) Acilación. Se suspenden 7,33 g (31,87 mmol) de II en 70 mL de THF, se calienta hasta 40 OC, se adicionan 24 mL

(98,16 mmol) de BSA y se agita 5 min. Se enfría hasta -30 OC y se añade la disolución del ácido fenilacético activado con el

Reactivo de Vilsmeier. Se agita 1 h entre -10 y -20 OC, se vierte sobre 200 mL de agua y se extrae con AcOEt (1 x 145 mL y

1 x 66 mL). Los extractos orgánicos se combinan, se lavan con agua (3 x 50 mL), seguido por 50 mL de disolución saturada

de NaCl, se seca sobre Na2SO4 y se filtra. Sobre el filtrado se adicionan 7,42 g de I en 35 mL de AcOEt y se agita 1 h a

temperatura ambiente. Se concentra hasta 37 mL y se enfría a 0-5 OC durante 12 h. El precipitado formado se filtra, se lava

con AcOEt (3 x 25 mL) y se seca a 40 OC durante 2 h.

RESULTADOS

En la Figura 1 se muestra el esquema para la síntesis de III y en Tabla 1 los resultados obtenidos:

N

SH2N

O

O CH3

O

O OH

N

SH2N

O

O OH

OH N

SNH

O

O OCHPh2

OH

O

7-ACA II III

2

3

45

67

8

910

11

12

Figura 1. Esquema general para la síntesis del compuesto III

Tabla 1. Rendimientos obtenidos durante la preparación del compuesto III

Agente acilante Catalizador Disolvente Respecto II (%) Respecto 7-ACA (%)cloruro de fenilacetilo (método reportado) TEA acetona-agua - 32cloruro de fenilacetilo BSA DMA 51,9 42,6ácido fenilacético / Reactivo Vilsmeier BSA THF 60,4 49,6

Las constantes físicas y espectroscópicas de los productos obtenidos según la 3 técnicas utilizadas fueron iguales y

coincidieron con las reportadas en la literatura. Tf: 178-180 OC; 1H-RMN (δ ppm): 3,52 y 3,57 (2H,ABq,H-10); 3,63 (2H,s,H-

2); 4,23 (2H,d,H-12); 5,10 (1H,d,H-6); 5,18 (1H,t,OH-12); 5,73 (1H,dd,H-7); 6,91 (1H,s,H-11); 7,20-7,55 (15H,m,aromáticos);

9,14 (1H,d,NH-7)

DISCUSION

Acilación con cloruro de fenilacetilo en acetona acuosa (técnica reportada)

En primer lugar se ensayó el procedimiento reportado en la literatura3, donde como paso inicial se efectuó la hidrólisis

básica del grupo acetoximetilo por tratamiento del 7-ACA con NaOH en agua a 0-5 OC para obtener II, el cual no se aisló

del medio de reacción. A continuación, se protegió el grupo amino por acilación con cloruro de fenilacetilo en acetona

acuosa y mediante el uso de TEA como aceptor del ácido formado y como último paso se bloqueó la función ácida por

tratamiento con I. El rendimiento que se obtiene no supera el 32 %, hecho que puede tener varias causas, la primera de las

cuales podría estar relacionada con la hidrólisis básica del 7-ACA, ya que las condiciones bajo las que se realiza dificultan

el control de la reacción. El uso de un medio de reacción acuoso, obliga a utilizar temperaturas de reacción superiores a

0 OC e implica tiempos de reacción muy cortos (5 min.) para evitar al máximo la degradación del núcleo cefalosporánico.

Por otra parte, el análisis por CCD de la mezcla al concluir la fenilacetilación, permitió comprobar la presencia de 3

manchas, una asignable al derivado fenilacetilado de interés y las dos restantes debidas al compuesto que resulta de la

esterificación del grupo hidroxilo de II y al derivado difenilacetilado, por la función amino y por el grupo hidroxilo. La

posible descomposición parcial del cloruro de fenilacetilo en el medio de reacción acuoso, parece ser otra causa del bajo

rendimiento que se obtiene mediante esta técnica. Como consecuencia, se desarrollaron 2 procedimientos para la síntesis de

III que posibilitaran mejorar los rendimientos de este intermediario de reacción y que reunieran los siguientes requisitos:

condiciones de reacción durante la hidrólisis básica del 7-ACA que permitan ejercer un mejor control durante la preparación

de II; efectuar la fenilacetilación en un medio orgánico para reducir la descomposición de los agentes acilantes empleados y

proteger por sililación el grupo hidroxilo de II para de evitar reacciones colaterales indeseables.

La hidrólisis básica del 7-ACA se realizó por tratamiento con NaOH en MeOH acuoso, lo que permitió emplear

temperaturas más bajas (- 10 y - 20 OC) y extender el tiempo de reacción hasta 25-30 min. De esta forma se logró ejercer un

mejor control durante el proceso y aislar II (Rendimiento: 82 %), paso necesario para implementar los restantes requisitos.

Acilación con cloruro de fenilacetilo en medio orgánico. En este método, II se trató con BSA en DMA a temperatura

ambiente. El núcleo disuelto se trató con cloruro de fenilacetilo y se efectuó la protección final de la función ácida con I.

Con respecto al 7-ACA se alcanzó, un rendimiento de 42,6 %, superior en casi un 11 % a cuando se empleó acetona acuosa.

Acilación con ácido fenilacético activado por el Reactivo de Vilsmeier. Como en el caso anterior se partió de II, el cual

se disolvió en THF por reacción con BSA a 40-45 oC. La acilación se realizó con ácido fenilacético activado por el Reactivo

de Vilsmeier y se obtuvieron rendimientos, respecto al 7-ACA, de 49,6 %, es decir superior casi en un 18 % a cuando se

utilizó el procedimiento reportado. Esta técnica fue la más eficaz, ya que en este caso se genera in situ el cloruro de

fenilacetilo4 y se reducen sus posibilidades de descomposición. La CCD efectuada durante fenilacetilación en los 2 métodos

desarrollados, permitió comprobar la presencia de una sola mancha en el cromatograma, asignable al derivado fenilacetilado

de interés, ya que la sililación de II bloquea al grupo hidroxilo y evita la formación de derivados fenilacetilados colaterales,

hecho que contribuye decisivamente al incremento de los rendimientos que se observó en ambos casos.

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