Existem três maneiras diferentes de formação das ligações amida como ilustrado na figura 03 (pag 8), embora essas metodologias nem sempre são distinguíveis: o agente de acilação reativo é formado em passo separado, antes da reação com a amina, a própria aminólise (f); o reagente de acilação é formado a partir de um derivado ácido em um passo separado, seguido de um tratamento imediato com a amina (g); o reagente é gerado in situ na presença de um grupo amino, adicionando o agente de ativação ou um agente de acoplamento, reações de único passo o qual é utilizado na metodologia desse estudo de doutorado (h). Na literatura, existem vários tipos de agentes acopladores de grupos carboximadas: Azidas, ésteres ativos, haletos de acila, anidridos, anidrido de Leuche, carxiimidas, pirocarbonatos, sais de isoxazólio, fosfônio e sais fosfônicos, sais amônio, sais amínio
8 Figura 03. Métodos de preparação de amidas (Formação do agente de acilação (cloreto ácido) para a aminólise) (Adaptado de SOLOMONS e FRYHLE, 2012).
Aminólise de passo único têm sido desenvolvidos para síntese de péptideos em que o éster ativo é preparado in situ como um intermediário e, subsequentemente, reage com a amina desejada (MONTALBETTI & FALQUE, 2005).
Os sais de fosfônio (Figura 04, pag 9) foram pesquisados pelos pioneiros GAWNE, KENNER & SHEPPARD (1969) e estão tornando muito conhecido no mundo da química orgânica por realizar a aminólise em passo único, gerando o reagente ativo in situ. De regra, a parte catiônica do sal de fosfônio reage com o ânion do ácido carboxílico, formando um intermediário acilofosfônio. Um dos sais de fosfônio mais
9 utilizado para síntese de amidas é o hexafluorofosfato de benzotriazol-1-iloxi-tris- (dimetilamino)-fosfônio (BOP) também chamado de reagente de Castro, um sólido cristalino e termolábil, utilizado na preparação de amidas a partir de várias combinações de ácidos carboxílicos com aminas orgânicas. Além disso, a reação pode ser feita sem a presença de gás inerte (N2) e a temperatura ambiente, sendo uma reação mais prática do
que as amidas por outras metodologias como, por exemplo, a produção de amidas a partir cloretos ácidos (exemplo (a) da Figura 01 (pag 6) que necessitam de um ambiente inerte e o controle da temperatura (MONTALBETTI & FALQUE, 2005). A desvantagem da utilização do BOP é a produção da triamida hexametilfosfórica (do inglês: HMPA) que é um produto extremamente tóxico e carcinogênico. Por isso foi desenvolvido outros agentes acopladores mais eficientes e menos tóxicos como e os hexafluorofosfatos de Bromotris(dimetilamino) fosfonío (BrOP) e de benzotriazol-1-il- oxi-tris-pirrolidinofosfônio (PyBOP). Esse último é mais eficiente e produz 1,1’,1’’- fosforiltripirrolidina, um produto menos tóxico.
Foram desenvolvidos vários sais de fosfônio mais reativos, todavia são mais caros a exemplo PyAOP. Já o derivado de benzotriazol, PyBOP, também é mais caro do que o seu análogo, mas é especialmente útil para as etapas de ciclização em que ativação de aminoácidos fica impedida (FRÉROT et al , 1991)
Figura 04. Exemplos de sais de fosfônio usados na síntese.
O acoplamento in situ é realizado (Figura 05, pag 10) misturando o ácido carboxílico diluído e amina desejada na presença de BOP na proporção de 1:1:1. O
10 ácido deve estar desprotonado na sua forma aniônica, por isso é adicionada uma amina terciária como a trietilamina e a mistura do ácido com a amina e o BOP deve estar solubilizado em um solvente inerte. Muitos mecanismos de reação são possíveis, mas o mais aceito é por via éster do hidroxibenzotriazol (HOBt). Nesse tipo de mecanismo, o ácido ionizado reage primeiramente com BOP para gerar espécies ativas de fosfônio aciladas e HOBt. O HOBt (éster ativo) facilmente reage com o ácido ativado para produzir um éster reativo de Bt, que finalmente sofre o processo de aminólise. A força de condução desta reação à base de fosfônio é gerar o correspondente óxido. Nesse tipo de reação, a dimetilformamida (DMF) é necessário para solubilizar HOBt e frequentemente é único solvente específico (JOULLIÉ & LASSEN, 2010). Os possíveis mecanismos estão mostrados na figura abaixo
Figura 05. Proposta de ativação do BOP e mecanismo de reação de aminólise. (1) Ativação através da espécie fosfônica; (2) ativação pelo anel Bt (adaptado de MONTALBETTI e FALQUE, 2005).
11 2.2. ETERIFICAÇÃO E ESTERIFICAÇÃO DE ANÉIS AROMÁTICOS HIDROXILADOS
Historicamente, n-alquil éteres formados pela reação entre o fenol e haletos ou sulfonatos são clivados sob condições drásticas (refluxo com HBr) (WUTS & GREENE, 2007). Os éteres podem ser formados por vários métodos, mas o método mais comum é a sua formação a partir de álcoois. Seja através da desidratação intermolecular de álcoois, ou através da síntese de Williamson. Os álcoois, na maioria das vezes, sofrem a perda do hidrogênio molecular para um eletrófilo. A síntese de Williamson é uma das mais importantes para preparação de éteres assimétricos.
Esse tipo de reação foi estudado por vários químicos e pode ser feita utilizando diversos reagentes. A reação de Williamson é adequada para alquilação específica de grupos fenólicosa exemplo da o-vanilina, ilustrado na Figura 06 (pag 11), que possui uma hidroxila fenólicasusceptível ao ataque do haleto orgânico em meio básico (AL– DOUH, HAMID & OSMAN, 2008).
Figura 06. Mecanismo de reação da benzilação da o-vanilina.
A esterificação utilizada dentro da metodologia desse trabalho se baseou em dois tipos de reações: a esterificação realizada a partir do cloreto de acila e a esterificação a partir do anidrido acético e a piridina. A reação de um cloreto de acila com um álcool ou um fenol para formar um éster ocorre rapidamente e não requer um catalisador ácido (SOLOMONS & FRYHLE, 2012), pois os cloretos ácidos são compostos com menores pKa, permitindo a rápida saída do íon cloreto ligado ao grupo carbonila (Figura 07 pag 12) (CLAYDEN et al. 2012).
12 Figura 07. Reação de esterificação usando cloreto de acila e ciclohexanol.
A esterificação com anidrido acético e a piridina se faz por um mecanismo muito semelhante ao anterior como pode ser visto na figura 08. A piridina é importante no sentido de remover o próton gerado pela ligação do grupo carbonila do anidrido acético ao OH do fenol.
13 2.3. RELAÇÃO ESTRUTURA ATIVIDADE QUANTITATIVA (QSAR, QUANTITATIVE STRUCTURE ACTIVITY RELATIONSHIP)
O estudo de relação estrutura-atividade tem estabelecido alguns conceitos a respeito das alterações feitas na molécula líder e a atividade dos análogos. A investigação de numerosos compostos líderes e seus análogos tornou possível realizar algumas observações sobre mudanças estruturais e os efeitos biológicos. Essas mudanças podem ser classificadas de várias formas, como (LIMA, 2007):
O tamanho e forma do esqueleto de carbono; A natureza e grau de substituição;
A estereoquímica do líder;
Os fármacos interagem com seu receptor biológico através de determinadas forças intermoleculares, sendo elas: interações polares, lipofílicas, eletrostáticas e estéreas. Esses exemplos são ilustrados na figura 9 (pag 13). Um composto ativo ao interagir com um alvo específico deve possuir uma estrutura tridimensional de forma que as disposições de seus grupos funcionais favoreçam uma maior complementaridade ao sítio de ligação. Geralmente os alvos específicos são uma enzima, um receptor, um canal de íons, um ácido nucleico ou qualquer outra macromolécula biológica (SIMMONS, CHOPRA & FISHWICK, 2010).
Porém as pesquisas atuais trabalham com o conceito de drogas multifuncionais que possuem vários alvos biológicos. Como exemplo desse conceito, têm-se drogas utilizadas na terapia de alguns tipos de câncer cuja oncogênese é conhecido por ser mutagênico, podendo ter de quatro a sete mutações independentes. Há também agentes anticolesterêmicos que não apenas inibem a síntese pelo fígado do colesterol como também impedem a absorção no trato gastrointestinal (ZIMMERMANN, LEHÁR & KEITH, 2007).
14 Em estudos de QSAR, é comum o uso de softwares que calculam descritores a partir da estrutura química dos compostos orgânicos. Esses descritores caracterizam quantitativamente o tamanho, a forma, a polaridade, a hidrofobicidade das moléculas e o equilíbrio entre elas (SCOTTI, 2008). Dentre os softwares usados para a geração dos descritores moleculares para serem utilizados em QSAR, pode-se citar Volsurf (Figura 10, pag 15) (CRUCIANI et al, 2000), DRAGON (TALETE, 2006) e CODESSA (KATRITZKY et al. 2001).
Os descritores do Volsurf têm um significado químico claro e também não são sensíveis a regras de alinhamento de campo de interação molecular (estérico, hidrofóbico ou columbino), mostrando-se útil na predição de modelos de absorção distribuição, metabolismo e distribuição (ADME). O Volsurf é aplicado em:
Modelos para a solubilidade, permeação CaCO-2 através monocamada celular, permeação da barreira hematoencefálica, classificação biofarmacêutica, solubilidade em água / DMSO, estabilidade metabólica da CYP3A4;
Métodos estatísticos de Análise de Componentes Principais (PCA) em que funciona pela decomposição a matriz X como o produto de duas matrizes menores, que são chamados matrizes de carregamento e marcação para a criação de modelos QSAR;
Consenso de análise de componentes principais (CPCA) produz blocos de escores (Tb) e blocos de pesos (Pb) para cada uma das sondas usadas e uma matriz de pesos que expressa a participação de cada bloco nos escores totais (Fernandes, 2012).
Métodos dos mínimos quadrados parciais (PLS) baseados em uma análise, utilizando a técnica de regressão cujo objetivo é explicar uma ou mais variáveis dependentes (do Y) em termos de um número de variáveis explicativas (preditoras, X 's).
Inúmeras opções de sonda atômica para campos moleculares de geração locais de ligação energeticamente favoráveis em moléculas de estrutura conhecida. Essas sondas detectam regiões aquosas, hidrófobas, anfipáticas, carregadas.
Descritores em que incluem o volume, superfície, globularidade, superfície/relação de volume, áreas hidrofóbicas e hidrofílicas, energia de interação sonda, embalagem crítico, polarizabilidade, momento anfifílico e capacidade de ligação de hidrogênio.
A PCA é uma técnica extremamente útil para "resumir" toda a informação contida em uma matriz. No PLS, diferentes métodos produzem modelos que se
15 "encaixam" nos Y's com maior ou menor precisão. O melhor método será capaz de calcular os valores de Y que correspondem aos valores experimentais, mesmo para moléculas não incluídas na construção do modelo. Estes modelos são "preditivos" e pode ser utilizado para calcular estimativas confiáveis de valores de Y para novas moléculas, antes da sua disponibilidade.
Figura 10. Layout do programa Volsuf 1.0.7. (a) Tela de campos de GRID onde são mostradas as interações hidrofóbicas, aceptoras (vermelho) e doadoras de hidrogênio da molécula (azul) e regiões hidrofóbicas (verde). (b) descritores calculados a partir da molécula em estudo.
Outro software também utilizado para estudos no QSAR é o KNIME (The Konstanz Information Miner, Figura 11, pag 17), um software aberto, o qual permite uma fácil montagem visual e execução interativa de um pipeline de dados, como também, tem uma grande aplicação na área farmacêutica. Ele é projetado como uma plataforma de ensino, pesquisa e colaboração, que permite a integração simples de novos algoritmos e ferramentas, bem como métodos de manipulação de dados ou visualização na forma de novos módulos ou nós. (BERTHOLD et al., 2007).
16 Figura 11. Layout do programa KNIME de acesso livre.
2.4. CONSIDERAÇÕES SOBRE OS COMPOSTOS CINÂMICOS E