Departamento de Química
TETRAIDRO-TOSIL-BENZOCARBAZÓIS COMO NOVOS CANDIDATOS A
FÁRMACOS ANTINEOPLÁSICOS E ANTI-INFLAMATÓRIOS: SÍNTESE, ESTUDO
DA RELAÇÃO ESTRUTURA-ATIVIDADE, MECANISMOS DE AÇÃO,
BIODISTRIBUIÇÃO E METABOLISMO.
Aluna: Rafaela Da Silva De Oliveira
Orientadora: Camilla Djenne Buarque Muller
Introdução
Câncer é um termo genérico para um grande número de doenças que podem afetar
qualquer parte do corpo, sendo umas das principais causas de morte do mundo, contabilizando
8,2 bilhões de mortes em 2012. Espera-se que os casos anuais de câncer aumentem para 22
dentro das próximas duas décadas.
Os processos em que ocorre o crescimento rápido de células anormais e que podem em
seguida se transferir para outras partes adjacentes do corpo e se espalhar para outros órgãos
são denominados metátases. As metátases são as principais causas de morte por câncer [1].
Novos casos estimados e as mortes por câncer nos Estados Unidos em 2014:
 Novos casos: 1665540 (não inclui os cânceres de pele não melanoma)
 Mortes: 585.720
O câncer não é apenas uma doença, mas um conjunto de muitas doenças. Existem mais
de cem tipos de câncer. [2] As causas de câncer podem ser evitadas a partir de estratégias
baseadas em evidências para a prevenção do câncer, detecção precoce do câncer e tratamento
de pacientes com câncer. [1]
Neste âmbito, o desenvolvimento de fármacos antineoplásicos sintéticos está em
constante expansão.
As pteocarpaquinonas (1) constituem um grande grupo de estudos de moléculas
bioativas contra o cancer [3]. Tais compostos apresentaram atividade antineoplásica em
câncer de mama[4], leucemia[5], e câncer de pulmão [6].
Figura 1: Estrutura básica da pterocarpaquinona (1)
Com o intuito de analisar as características estruturais responsáveis pela ação
antineoplásica do composto (1), novos compostos foram sintetizados e testados.
A fim de constituir esses novos compostos foram consideradas as sulfonamidas. As
sulfonamidas compõem um importante grupo de fármacos anticâncer [7]. Ultimamente um
grande número de sulfonamidas com diferentes estruturas vem sendo sintetizadas e
analisadas, demostrando significativa atividade antitumoral in vitro e in vivo. Apesar de todas
possuírem semelhantes estruturas químicas existem uma variedade de mecanismos de sua
ação antitumoral tais como a inibição da anidrase carbónica, perturbação do ciclo celular na
fase G1, perturbação de associação de microtúbulos, entre outros [8].
Departamento de Química
Figura 2: Estrutura básica da sulfonamida (2)
Moléculas da classe de tosil-tetraidro-benzocarbazois têm sido alvo de constante estudo
deste grupo devido a sua ação biologicamente ativa contra o câncer, malária, leishmania [7].
Após uma trigaem de mais de 100 compostos, foi sintetizada a estrutura de um composto
inédito por este grupo. O Esquema 1 mostra a síntese deste composto, o (6aR, 11aS)-11-tosil6,6a,11,11a-tetraidro-5H-benzocarbazol (4) ou aza-deoxipterocarpano (LQB-223), através da
azarilação de Heck [9]:
Esquema 1: Síntese do LQB-223 (4)
Estudos realizados pos este grupo também indicam que a reação principal de aza-Heck
para a síntese de (4) tem duração de 4 horas e possui um rendimento de 88% com as codições
exposta no Esquema 1. A busca constante pela otimização da síntese tal como redução dos
equivalentes de Ag2CO3 dessa clase de substancias é benéfica ao meio ambiente e é um dos
nossos objetivos de estudo, pois as condições atuais continuam não sendo muito “verdes”.
O desenvolvimento da resistência a múltiplas (MDR) drogas é o maior problema na
quimioterapia do câncer. De posse dessa informação, foi estudado o mecanismo de ação do
composto (4) em células humanas leucêmicas com fenótipo MDR. Obteve-se como resultado
um alto desempenho deste composto frente a esta e outras linhagens de células cancerígenas
(Figura 3) [10]. Também foi possível estudar o composto (4) pela citometria do fluxo e este
foi capaz de inibir o DNA ao atuar na fase G2 do ciclo celular inibindo a proliferação celular.
[7].
Figura 3: (6aR, 11aS)-11-tosil-6,6a,11,11a-tetraidro-5H-benzocarbazol com ação contra o
câncer
Departamento de Química
Testes in vitro também foram realizados e mostraram que o composto (4) apresenta
um alto índice de seletivadade (IS) (≥98) em ensaios anti-HRPII (IC50), contra P. Falciparum
em sua forma sanguínea em doses micromolares e possui ação antimalarial contra P. Berguei
semelhante à ação da clororquina, que é um farmarco utilizado clinicamente contra malaria.
um fármaco utilizado clinicamente com ação antimalarial. Estudos teóricos sugerem que estes
os benzo-carbazóis se ligam seletivamente nos sítios ativos da PfTopoI de forma semelhante a
camptotecina e topotecan [7].
A partir do que foi exposto, neste trabalho foram utilizadas olefinas cíclicas obtidas a
partir de tetralonas comerciais que geraram uma regio e esteriosseletiva aza-arilação,
conforme pode ser observada no Esquema 2. Com isto foi possível produzir novos compostos
semelhantes ao LQB-223 e que poderão ser analisados com relação a sua ação antineoplásica.
[11]
Esquema 2: Reação de Aza-arilação para produção de um tosil-benzocarbazól
modificado
Objetivos
Sintetizar análogos do tetrahidro-tosil-benzocarbazól, com diferentes padrões de
substituição no anel A para futuramente serem avaliados o potencial antineoplásico e antiinflamatório. Desta forma o efeito dos substituintes sobre a potência, a biosseletividade e a
biodistribuição poderão ser determinados.
Metodologia
Síntese orgânica:
Primeiramente foi sintetizada a tosil-iodo-anilina (8) a partir da o-iodoanilina (10) e
cloreto de tosila (9) através de uma reação de substituição seguida de eliminação.
I
O
S
N
O H
8
I
NH2
10
Esquema 3: Análise retrossintética da síntese da tosil-iodoanilina
A reação utilizada na etapa principal destas sínteses é a de azarilação de Heck catalisada
por paládio entre diidronaftalenos substituídos no anel A e a tosil-iodo-anilina (8) [7]. A
tosil-iodonailina (8) é obtida a partir da o-iodo-anilina, comercial e os diidronaftalenos
substituídos (12) são obtidos a partir se tetralonas comerciais (13) (Esquema 4).
Departamento de Química
R1
R2
A
R3
B
H
R4 N
OS
R1
H
C
Aza-Heck R2
D
R2
R3
R3
O
R1
Redução
R4
11
12
R4 O
13
+
R1=R2=R3=R4=OCH3
I
O HN
S
O
8
Esquema 4: Analise retrossintética para obtenção dos produtos modificados no anel A
Resultados e Discussão
Inicialmente foi realizada a síntese da tosil-iodoanilina cujo procedimento foi descrito
anteriormente. O produto cujo aspecto era oleoso era obtido impuro. Este foi purificado por e
sofreu subsequente recristalização com acetato de etila e hexano. O produto purificado possui
a forma de cristais de coloração marrom claro.
Esquema 5: Síntese da tosil-iodoanilina (8)
A reação utilizada na etapa principal das sínteses seguintes é a de azarilação de Heck
catalisada por paládio entre diidronaftalenos substituídos no anel A e a tosil-iodoanilina (8)
[3]. Para a síntese de diidronaftalenos substituídos, partimos de tetralonas comerciais. A
transformação de tetralonas em diidronaftalenos substituídos foi realizada a partir da redução
do grupo carbonila utilizando NaBH4 (1:1) como redutor e etanol/metanol como solvente
seguido por desidratação do álcool utilizando ácido fosfórico (1:1) e THF como solvente [5].
A reação entre diidronaftalenos substituídos e tosil-iodoanilina (8) levou aos análogos
metoxilados no anel A.
Primeiramente, para a obtenção dos produtos modificados no anel A, primeiramente,
realizamos a redução das tetralonas (14, 15, 16, 17) obtidas comercialmente a partir do
procedimento abordado anteriormente. Os produtos foram obtidos na forma de cristais
levemente amarelados praticamente puros. Os rendimentos foram superiores a 80% e o tempo
Departamento de Química
de reação variou entre 40 min à 2h30min, como pode ser observado abaixo.
Esquema 6: Redução das tetralonas (14, 15, 16, 17), tempos de reação e rendimentos
Após a redução das tetralonas, os álcoois (18, 19, 20, 21) foram desidratados a partir
do procedimento já descrito, para obtenção das suas respectivas olefinas (22, 23, 24, 25). Os
produtos obtidos eram de aspecto oleoso e cor marrom. Os rendimentos variaram entre 48 e
98,9%. O tempo de reação foi de 40 min a 2 horas, como pode ser observado no esquema
abaixo.
Esquema 7: Síntese das olefinas (22, 23, 24, 25), tempos de reação e rendimentos
De posse das olefinas (22, 23, 24, 25) foi possível então a realização da reação de azaHeck [7] com a tosil-iodoanilina (8). Essas reações foram realizadas em duas condições
diferentes. Um esquema da reação pode ser observado abaixo:
Esquema 8: Síntese do tosil-benzocarbazól modificado (26, 27, 28, 29)
Os produtos desta reação eram impuros com aspecto oleoso e cor marrom escuro e
foram obtidos após uma média de 15 à 23horas. Para a subsequente purificação dos produtos
foi realizada uma coluna de sílica para cada com eluente de 1% acetato/hexano. Os produtos
purificados (17, 18, 19, 20) possuíam a forma de cristais e a cor levemente amarelada. Para se
obter uma melhor purificação dos produtos, foi realizada também a recristalização em alguns
Departamento de Química
casos. As vantagens da recristalização puderam ser observadas nos cromatogramas que
ficaram com menos impurezas.
Figura 4: Produtos finais e seus respectivos pesos moleculares
Tabela 1: Produtos finais, condições, tempos de reação e rendimentos. Legenda: (-) dados
não obtidos; (x) procedimentos não realizados
Produto
Condição
Tempo de
Reação (h)
Rendimento
do Bruto
(%)
84
93
79
55
48
15
A
22
C
20
A
27
23
B
19
28
C
23
29
A
Condições utilizadas:
.A: 1,2 equiv.Ag2CO3, 10%mol Pd(OAc)2, acetona, 100ºC;
.B: 2 equiv.Ag2CO3, 10%mol Pd(OAc)2, acetona, 100ºC;
.C: 3 equiv.Ag2CO3, 10%mol Pd(OAc)2, acetona, 100ºC.
26
Rendimento
Colunado
(%)
54,6
44
37
56
16
11
Rendimento
Recristalizado
(%)
30
x
x
30
x
x
Departamento de Química
Espectro RMN
Figura 5: Espectro RMN do produto (27)
Cromatogramas e espectros de massa
A partir do cromatograma para o produto (26), Figura 6, pode ser observado uma
retenção mais abundante no tempo 50,30min. No espectro de massa para o mesmo produto
logo abaixo abaixo pode ser identificada a massa molar de 405,06g, que equivale a do
produto.
Departamento de Química
Figura 6: Cromatograma e Espectro de massa referentes ao produto (26)
Para o produto (27), foram realizadas duas tentativas para síntese do produto. Na
primeira tentativa pode ser observada a presença de tosil-iodoanilina, cuja massa molar é
373g mol-1, no cromatograma e confirmada pelo espectro de massa do ponto retido na coluna
cromatografiga, como pode ser observado na Figura 7, abaixo:
Figura 7: Cromatograma e espectro de massa da primeira tentativa de formar o produto (27)
Na segunda tentativa, após a diminuição do equivalente de prata, foi possível obter um
produto mais puro e sem a presença de tosil-iodoanilina (8). Na Figura 8 abaixo pode ser
observado ponto de retenção com maior abundancia em 47,45min e no espectro de massa
abaixo pode ser identificada a massa molar do produto (27), 405,08 g mol-1, sendo constatada
assim a presença do produto.
Figura 8: Cromatograma e espectro de massa da segunda tentativa de formar o produto (27)
Departamento de Química
No processo de formação do produto (28) foi obtido um baixo rendimento, porém a
purificação foi eficaz como pode ser observada na Figura 9 abaixo. O ponto de retenção mais
abundante ocorreu no tempo 47,45min e no espectro de massa foi possiver obter a massa
molar do produto (28) 405,08 g mol-1.
Figura 9: Cromatograma e espectro de massa do produto (28)
Já para a síntese do produto (29) foram realizadas seis tentativas devido à presença
constante presença de uma impureza não identificada na olefina. Após o uso de um reagente
THF destilado, a síntese da olefina ocorreu sem impurezas e a reação principal de aza-Heck
pode então ser realizada. No espectro de massa da Figura 10 pode ser identificada a presença
do produto (29) puro através da sua massa molar.
Figura 10: Cromatograma e espectro de massa da sexta tentativa de formar o produto (29)
Mesmo após as seis tentativas ainda não foi possível sintetizar o produto (29) de forma
pura, ou seja, sem a presença tão significativa de tosil-iodoanilina (8). Isto se deve ao fato de
Departamento de Química
os índices de retenção de ambos serem muito parecidos, logo, eles descem juntos na coluna de
sílica.
Problemas surgidos
É possível observar a partir da Figura 3, os produtos (28) e (29) possuíram baixos
rendimentos. O baixo rendimento desses produtos se deve ao fato de haver uma considerável
quantidade tosil-iodoanilina (8) remanescente após o termino da reação no caso do produto
(28) e circunstâncias que ainda serão estudadas no caso do produto (29).
Perspectivas
De posse dos produtos (26, 27, 28, 29) será possível a analise de sua ação
farmacológica. Também será possível o estudo da otimização das rotas de síntese, como por
exemplo, através da redução do equivalente de Ag2CO3, pois o carbonato de prata é um
reagente de alto valor comercial agregado.
Conclusões
A partir dos estudos realizados foi possível avançar nos estudos pré-clínicos com o 9tosil-benzoarbazol e preparar algum de seus derivados. Esforços ainda serão destinados para
aperfeiçoar a rota sintética dessas substânicas, que será de grande importância no futuro para
dar continuidade à síntese de novas moléculas bioativas.
Referências
1 – World Health Organization. Media Centre: Cancer. Fevereiro 2014. Disponível em:
<http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/en/index.html>. Acesso em 21 de junho de
2014.
2 – National Cancer Institute. <http://www.cancer.gov/cancertopics/cancerlibrary/what-iscancer>. Acesso em 22 de julho de 2014
3 – da Silva, A. J. M.; Neto, C. D.; Pacienza-Lima, W.; Torres-Santos, E. C.; RossiBergmann, B.; Maurel, S.; Valentin, A.; Costa P. R. R. J. Braz. Chem. Soci., 20, 176, 2009
4 – da Silva, A. J. M.; Buarque, C. D.; Brito, F. V.; Aurelian, L.; Macedo, L. F.; Malkas, L.
H.; Hickey, R. J.; Lopes, D. V. S.; Nöel, F.; Murakami, Y. L. B.; Silva, N. M. V.; Melo, P. A.;
Caruso, R. R. B.; Castro, N. G.; Costa, P. R. R. Bioorg. Med. Chem., 10, 2731, 2002
5 – Salustiano, E. J. S.; Netto, C. D.; Fernandes, R. F.; da Silva, A. J. M.; Bacelar, T. S.;
Castro, C. P.; Buarque, C. D.; Maia, R. C.; Rumjanek, V. M.; Costa, P. R. R. Invest. New
Drugs, 28, 139, 2010
6 - Netto, C. D.; da Silva, A. J. M.; Salustiano, E. J. S.; Bacelar, T. S.; Riça, I. G.; Cavalcante,
M. C. M.; Rumjanek, V. M.; Costa, P. R. R. Bioorg. Med. Chem., 18, 1610, 2010
7 – Cortopassi, W. A.; Salustiano, E. J. S.; Pimentel, A. S.; Eteves, P. M.; Costa, P. R. R.;
Krettli, A. U.; Buarque C.D.; 11a-N-Tosyl-5-deoxi-pterocarpan (1a), a promising prototype
for targeting MDR leucemia cell lines and DNA topoisomerase I from Plasmodium
falciparum (PfTopoI), ACS 2014
8 – Scozzafava A.; Owa T.; Mastrolorenzo A; Supuran C. T.; Current Medicinal Chemistry,
29, 925-953, 2003
9 – Buarque, C. D. ; Netto, C. D. Militão, G. C. G.; Lima, D. J. B.; Costa-Lotufo, L. V.;
Pessoa, C. O.; Moraes, M. O.; Cunha-Junior, E. F.; Torres-Santos, E. C.; Costa, P.R.R.
Bioorganic & Medicinal Chemistry, 19, 6885, 2011
10 – Cortopassi, W.A.; Coutinho, J.P.; Aguiar, A.C.C.; Pimentel, A.S.; Buarque C.D.; Costa,
P.R.R.; Alves, B.R.M.M.; Franca, T.C.C.C.; Krettli, A. Plos One, 2014
11 – Buarque, C. D.; Pinho, V. D.; Vaz, B. G.; Eberlinb, M. N.; da Silva, A. J.M.; Costa, P. R.
R. Journal of Organometallic Chemistry, 18, 695, 2010