UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM INOVAÇÃO
TERAPÊUTICA
SÍNTESE E AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES
CITOTÓXICAS E ANTI-MICROBIANA DE NOVAS
MOLÉCULAS TIAZOLIDINA-2,4-DIONAS
SANDRA CRISTINA DE ALCÂNTARA
RECIFE – 2011
ii
Sandra Cristina de Alcântara
SÍNTESE E AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES
CITITÓXICAS E ANTI-MICROBIANA DE NOVAS
MOLÉCULAS TIAZOLIDINA-2,4-DIONAS
Qualificação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Inovação Terapêutica do
Centro
de
Ciências
biológicas
da
Universidade Federal de Pernambuco, para
obtenção do título de Mestre em Inovação
Terapêutica.
ORIENTADORA:
Profª. Dra. Maria do Carmo Alves de Lima
CO-ORIENTADOR:
Profº Dr Cleiton Diniz Barros
Alcântara, Sandra Cristina de
Síntese e avaliação das atividades citotóxicas e anti-microbiana de
novas moléculas de Tiazolidina-2,4-dionas/ Sandra Cristina de Alcântara.
– Recife: O Autor, 2011.
73 folhas : il., fig., tab.
Orientadora: Maria do Carmo Alves de Lima
Co-orientador: Cleiton Diniz Barros
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de
Pernambuco, Centro de Ciências Biológicas, Inovação
Terapêutica, 2010.
Inclui bibliografia e apêndice
1. Tiazolidina 2. Compostos organicos 3. Fármacos I. Título.
547.594
CDD (22.ed.)
UFPE/CCB-2011-194
iv
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM INOVAÇÃO TERAPÊUTICA-PPGIT
Reitor
Prof. Dr. Amaro Henrique Pessoa Lins
Vice-Reitor
Prof. Dr. Gilson Edmar Gonçalves e Silva
Pró-Reitor para Assuntos de Pesquisa e Pós-Graduação
Prof. Dr. Anísio Brasileiro de Freitas Dourado
Diretor do Centro de Ciências Biológicas
Profa. Ângela Maria Isidro Farias
Vice-Diretor do Centro de Ciências Biológicas
Profa. Silvia Regina Arruda de Moraes
Chefe do Departamento de Antibióticos
Profa. Janete Magali de Araújo
Sub-Chefe do Departamento de Antibióticos
Prof. Eulália Camelo Pessoa de Azevedo Ximenes
Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Inovação Terapêutica
Profa. Dra. Suely Lins Galdino
Vice-Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Inovação Terapêutica
Profa. Dra. Ana Cristina de Almeida Fernandes
v
“Lembremo-nos de que o homem interior se renova
sempre. A luta enriquece-o de experiência, a dor
aprimora-lhe as emoções e o sacrifício tempera-lhe o
caráter.
O
Espírito
encarnado
sofre
constantes
transformações por fora, a fim de acrisolar-se e
engrandecer-se por dentro”
Francisco Cândido Xavier
vi
DEDICATÓRIA
A Deus, por me iluminar em todas as horas da minha vida
e por proporcionar forças para superar as dificuldade da
minha caminhada na terra.
Aos meus pais, Mario Ciriaco de Alcântara e Elza Maria
de Lima Alcântara (in memory), por terem me
proporcionado a vida e principalmente pelos valores
repassados para minha formação como pessoa.
Aos meus filhos, Victor de Alcântara Carvalho e Vinícius
de Alcântara Carvalho e ao meu esposo, Edvan José de
Carvalho, ao meu irmão Sérgio Ricardo e meus
sobrinhos, Lays Cristina e Leonardo Henrique pela
compreensão, ajuda e incentivo a cada novo desafio.
vii
AGRADECIMENTOS
À Professora Doutora Maria do Carmo Alves de Lima, do Laboratório de
Planejamento e Síntese de Fármacos do Departamento de Antibióticos–
LPSF\UFPE, pela orientação, profissionalismo, incentivo, compreensão e amizade
em todos os momentos;
Ao Doutor Cleiton Diniz Barros pela ajuda e amizade construída ao longo
desse trabalho por sua contribuição e incentivo como co-orientador deste trabalho; e
a Felipe Alcântara pela colaboração e carinho no desenvolvimento desse trabalho;
Ao Professor Doutor Ivan da Rocha Pitta, do Laboratório de Planejamento e
Síntese de Fármacos do Departamento de Antibióticos–LPSF\UFPE, por seu
exemplo de dedicação e profissionalismo e seu empenho de vida acadêmica e sua
grande contribuição no desenvolvimento científico nacional;
À Professora Doutora Suely Lins Galdino, do Laboratório de Planejamento e
Síntese de Fármacos do Departamento de Antibióticos–LPSF\UFPE e
Coordenadora da Pós-Graduação em Inovação Terapêutica–PPGIT\UFPE, pelo
exemplo de patriotismo e regionalidade e sua incansável luta e dedicação pelo
desenvolvimento científico;
Ao Professor Doutor Thiago Mendonça de Aquino por sua contribuição e
incentivo no desenvolvimento deste trabalho.
Á Professora Doutora Teresinha Gonçalves da Silva, por sua contribuição
com a realização dos testes para avaliação da biológica dos produtos sintetizados;
A Jamerson de Oliveira e Talitha Santos, pela contribuição essencial para
realização deste trabalho e a amizade.
Á Sandra Paula Sarinho, Natália Colaço, Beatriz Souza, Sybelle Lacerda,
Michelle France, Andreza Andrade, Thiago Bento, pela força, incentivo, colaboração
e pelos momentos compartilhados ao longo deste trabalho;
A todos os colegas do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos–
LPSF\UFPE, pelo incentivo e colaboração no desenvolvimento deste trabalho;
Á minha família pelo amor, apoio e compreensão essenciais em todas as
etapas deste trabalho.
viii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
x
LISTA DE ESQUEMAS
xi
LISTA DE TABELA
xiii
LISTA DE ABREVIATURAS
xiv
RESUMO
xv
ABSTRACT
xvi
1. INTRODUÇÃO E REVISÃO DA LITERATURA
18
1.1. Tiazolidina
18
1.1.1. Síntese do núcleo tiazolidínico
18
1.1.2. Reatividade do núcleo tiazolidínico
1.1.3. Atividades biológicas atribuidas a tiazolidina
29
2. OBJETIVOS
42
2.1. Geral
42
2.2. Específicos
42
3. ESTUDO QUÍMICO
44
3.1. Metodologias de síntese
46
3.1.1. Síntese da tiazolidina-2,4-diona
46
3.1.2. Síntese da 3-benzil-tiazolidina-2,4-diona
47
3.1.3. Síntese dos ésteres de Cope (LPSF/IP)
47
3.1.4. Síntese da 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA)
47
3.2. Resultados e discussão
47
3.2.1. Resultados espectroscópicos
3.2.1.1. 3-benzil-5-(4-metil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA10)
3.2.1.2. 3-benzil-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA11)
3.2.1.3. 3-benzil-5-(4-fluor-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA12)
3.2.1.4. 3-benzil-5-(4-metoxi-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA13)
3.2.1.5. 3-benzil-5-(4-morfolinil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-14)
3.2.1.6. 3-benzil-5-(4-(piridin-1-il)-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-15)
3.2.1.7. 3-benzil-5-(4-nitro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA16)
48
34
48
48
49
49
49
50
51
ix
3.2.1.8. 3-benzil-5-(3,5-dibenziloxi-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-17)
3.2.1.9. 3-benzil-5-(4-(pirrolidin-1-il)-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-18)
3.2.1.10. 3-benzil-5-(4-dimetilamino-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-19)
3.2.1.11. 3-benzil-5-(4-fenil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA20)
3.2.1.12. 3-benzil-5-(4-trifluormetil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-22)
3.2.1.13. 3-benzil-5-(2-clroro-6-fluor-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-23)
3.2.1.14. 3-benzil-5-(2-clroro-5-nitro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-24)
4. ESTUDO BIOLOGICO
51
4. Citotoxicidade in vitro
57
4.1. Material e Métodos
57
4.1.2. Células
4.1.3. Amostras
57
4.2. Resultados e Discussão
58
4.2.1. Avaliação da atividade antimicrobiana
59
4.2.1.1. Método de Difusão em Disco
59
5. CONCLUSÃO
63
6. PERSPECTIVAS
65
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
67
52
52
53
53
53
54
57
58
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Estrutura da tiazolidina
16
Figura 2. Ciclização seletiva via ligação de hidrogênio intramolecular
23
Figura 3. Principais reações do anel 4-tiazolidinona
28
Figura 4. Derivados da 2-tioxo-4-tiazolidinona com maior atividade inibitória
de ALR2
34
Figura 5. Estrutura da (Z)-2-[5-(4-metoxibenzilideno)-2,4-dioxotiazolidin-3-il]N-fenilacetamida
34
Figura 6. Estrutura do ácido 3-(2-amino-acetil)-(2RS,4R)-2-(2-hidroxi-3metoxifenil)-tiazolidina-4-carboxílico
Figura
7.
Estrutura
da
35
(Z,Z)-5-[3-cloro-4-((2R)-2,3-dihidroxi-propoxi)-
benzilideno]-2-propilimino-3-o-tolil-tiazolidin-4-ona
35
Figura 8. Estrutura da 2-{2-[3-(benzotiazol-2-ilamino)-4-oxo-2-tioxotiazolidin-5ilidenometil]-4-clorofenoxi}-N-(4-methoxifenil)-acetamida
36
Figura 9. Estrutura da 3-(2-bromo-benzil)-5-(4-metilsulfonil-benzilideno)-tia
zolidina-2,4-diona
37
Figura 10. Estrutura da (±)-2-adamantan-1-il-3-(4,6-dimetil-piridin-2-il)-tia
zolidin-4-ona
37
Figura 11. Estrutura dos ácidos (a) (R,Z)-2-[3-({4-[(2,4-dioxotiazolidin-5ilidene)metil]fenilamino}metil)benzamido]-pentanodióico e (b) (R,Z)-2-[3-({4[(2-tioxo-4-oxotiazolidin-5-ilidene)metil]fenilamino}metil)benzamido]pentanodióico
38
Figura 12. Estrutura do isômero S do ácido (Z)-2-[3-({4-[(2-tioxo-4-oxo
tiazolidin-5-ilidene)metil]fenilamino}metil)benzamido]-pentanodióico
38
Figura 13. Estrutura dos compostos N-[{4-oxo-2-(X-nitrofenil)-1,3-tiazolidina}acetamidil]-5-nitroindazol (a) X = 2; (b) X = 3
39
Figura 14. Estrutura do ácido 4-{[(Z)-2,4-dioxo-5-{4-[(E)-3-oxo-3-fenilprop-1en-1-il]benzilideno}tiazolidin-3-il]metil}benzoico
39
Figura 15. Cultura de S. aureus. Média do halo da oxacilina 19mm. AAmostra, B- Controle positivo, C- Controle negativo
59
xi
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1. Síntese da tiazolidina-2,4-diona
17
Esquema 2. Análise retrossintética de 4-tiazolidinona
18
Esquema 3. Síntese de 2-adamantil-tiazolidin-4-onas substituídas. (a) DMSO,
(COCl)2, CH2Cl2, -65 °C, seguido de Et3N, rt.; (b) R-NH2, HSCH2COOH,
benzeno ou tolueno, refluxo
19
Esquema 4. Formação de 1,3-tiazolidin-4-onas 2,3-substituídas. (i) tolueno,
110°C, 16 h, Dean-Stark
19
Esquema 5. Síntese de derivados de 4-tiazolidinona e 4-metatiazolidinona
20
Esquema 6. Esquema geral de obtenção de tiazolidin-4-onas di-substituídas
21
Esquema 7. Mecanismo para reação de tioamidas com DMAD
21
Esquema 8. Reação de obtenção de 2-imino-tiazolidin-4-onas assimétricas
22
Esquema 9. Síntese de 2-imino-tiazolidin-4-onas di-substituídas. (i) Et3N,
CHCl3, rt, 4h (ii) ClCH2COCl, Et3N, CHCl3, rt, 12 h
22
Esquema 10. Rearranjo de 3-fenil-2-propilimino-4-tiazolidinona em 2-fenilimino3-propil-4-tiazolidinona
23
Esquema 11. Ciclização regioseletiva de 2-etilimino-3-piridin-2-ilmetil-tiazolidin4-ona
24
Esquema 12. Síntese de novas 2-imino-1,3-tiazolidin-4-onas sob aplicação de
ultrassom
25
Esquema 13. Síntese de 2-imino-tiazolidin-4-onas 5-substituídas a partir de
triclorometilcarbinol e tiouréia
25
Esquema 14. Síntese de 2(6-metil-benzotiazol-2-il-imino)-tiazolidin-4-onas.
Reagentes e condições: (d) EtOH, refluxo 2h; (e) dioxano, temperatura
ambiente 2h; (f) acetona, refluxo 5h
25
Esquema 15. Síntese de 5-arilideno-2-imino-tiazolidin-4-ona
26
Esquema 16. Ciclização de tiazolidina-2,4-dionas a partir de N-acil-caboximidas
26
Esquema 17. Alquilação de tiouréias cíclicas seguida de conversão em sais de
tiazolidina-2,4-diona
27
Esquema 18. Síntese de 5-etil-tiazolidina-2,4-dionas
28
Esquema 19. Mecanismo da síntese de rodanina a partir de isotiocianato e
ácido mercaptoacético
28
xii
Esquema 20. Síntese de 3-(benzotiazol-2-il-amino)-2-tioxo-tiazolidin-4-ona.
28
Reagentes e condições: (a) EtOH, refluxo 5h
Esquema 21. Dois dos sistemas mais comuns para condensação de
Knoevenagel de tiazolidinonas
30
Esquema 22. Síntese de sulfato de lobeglitazona
30
Esquema 23. Condensação de benzaldeídos com 2-tioxo-tiazolidin-4-ona ou
tiazolidina-2,4-diona. Reagentes e condições: (a) acetato de piperidina,
tolueno, refluxo
31
Esquema 24. Síntese de 2-tioxo-tiazolidin-4-ona ou tiazolidina-2,4-dionas 5substituídas. (a) piperidina, AcOH, EtOH, microondas, 150°C, 20 min
31
Esquema 25. Condensação de tiazolidina-2,4-diona a (2-ciano-3-fenil)acrilatos de etila
32
Esquema 26. Síntese de 4-tioxo-tiazolidin-2-ona a partir da tiazolidina-2,4-
32
diona
Esquema 27. Reação de N-alquilação de tiazolidina-2,4-diona
33
Esquema 28. Reação de Mannich com 2-imino-tiazolidin-4-onas
33
Esquema 29. Reação de acoplamento com sais de diazônio
33
Esquema 30. S-oxidação seletiva de tiazolidinas 2,3-dissubstituídas. (i)
NaIO4, EtOH, H2O, ou MCPBA, CH2Cl2
34
Esquema 31. Rota sintética para obtenção dos novos derivados ATZDs
45
Esquema 32. Mecanismo reacional da condensação de Knoevenagel para
obtenção dos ésteres cianocinâmicos
46
Esquema 33. Mecanismo reacional de formação dos derivados 5-benzilideno3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA)
47
xiii
LISTA DE TABELA
Tabela 1. Inibição da proliferação (%) realizado em duplicata pelo método do MTT
59
xiv
LISTA DE ABREVIATURAS
ATZDs
Arilideno-tiazolidinadionas
AA
Ácido araquidônico
ARI
Inibidores de aldose redutase
AINEs
Antiinflamatórios não-esteroidais
n-Bu2BOTf
n-dibutilboro triflúor
Dd
Duplo dubleto
DMSO
Dimetilsulfóxido
DMF
Dimetilformamida
DCC
Diciclohexilcarbodiimida
EC50
Concentração efetiva Cinqüenta por Cento
DMAD
Acetileno-carboxilato de dimetila
DMSO-d6
Dimetilsulfóxido duterado
IC50
Concentração Inibitória Cinqüenta por Cento
IV
Infravermelho
J
KHz
KSCN
NA
Constante de acoplamento
Kilohertz
Tiocianato de potássio
Neuraminidase
NNRTI
Inibidores Não Nucleósidos da Transcriptase Reversa
NAIs
Inibidores de neuraminidase
MIC
Concentração mínima inibitória
PPARs
Receptores ativados por proliferadores de peroxissomas
p-CH3O-C6H4-PS2
Ilídeos de ditiofosfina
RMN1H
Ressonância magnética nuclear
RT
Transcriptase reversa
R.f.
Razão de frente
TZDs
Tiazolidinadionas
THF
Tetrahidrofurano
xv
RESUMO
Tiazolidinonas são derivados tiazolidínicos contendo um grupo carbonila nas
posições 2, 4 e/ou 5 que pertencem a um importante grupo de compostos
heterocíclicos. Sua utilização em síntese orgânica é de grande importância, tendo
em vista as diversas atividades biológicas relacionadas a seus análogos estruturais,
tais como anticancerígena, antiinflamatória, anticonvulsivante, hipoglicemiante,
antiviral e antibacteriana. Devido ao aumento do numero de infecções hospitalares e
da resistência dos patógenos frente ao arsenal terapêutico, surge a necessidade de
avançar nas pesquisas por novos compostos antimicrobianos. A produção de novos
fármacos com amplo espectro de ação antimicrobiana é um forte aliado no combate
a resistência adquirida por esses microrganismos. Neste contexto, encontram-se os
compostos tiazolidínicos, cuja literatura descreve excelentes resultados como
antibacterianos. Com esse propósito, e dando continuidade aos trabalhos realizados
no Laboratório de Síntese e Planejamento de Fármacos (LPSF/GPIT/UFPE), foram
sintetizados novos compostos arilideno-tiazolidina-2,4-dionas (ATZDs) da série 5benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA).
A
síntese
foi
realizada
partindo-se da tiazolidina-2,4-diona. Os derivados ATZDs sintetizados foram obtidos
por reações de N-alquilação em posição 3 da tiazolidina-2,4-diona, e por reações de
adição de Michael, em posição 5. As estruturas químicas dos compostos ATZDs
sintetizados foram devidamente comprovadas por espectroscopia de ressonância
magnética nuclear de hidrogênio, infravermelho e espectrometria de massas. Foi
Verificado a citoxicidade in vitro pelo método MTT em três linhagens de células
tumorais, HT-29 (carcinoma de cólon – humano), HEp-2 (carcinoma de laringe –
humano) e NCI H-292 (câncer de pulmão – humano), onde as amostras testadas
apresentaram baixa citotoxicidade na concentração de 25 µg/mL. Também foi
avaliada a atividade antimicrobiana in vitro pela técnica de difusão em disco, as
cepas selecionadas para o teste foram Staphylococcus aureus, Escherichia coli,
Pseudomonas aeruginosa. Os resultados demonstraram que as substâncias não
apresentaram atividade antibacteriana para nenhuma das cepas testadas.
Palavras Chaves: Tiazolidina-2,4-diona, Antibacteriano, Antitumoral.
xvi
ABSTRACT
Thiazolidinediones are a class of thiazolidine derivatives that have a carbonyl group
in the positions 2,4 and/or 5, and are an important group of heterocyclic compounds.
Their use in organic synthesis is very important, considering the several biological
activities related with their structural analogues, as anticancer, anti-inflammatory,
anticonvulsivant, hypoglycemic, antiviral and
antibacterial. Due to the increased
number of hospital infections and to resistance of pathogens to therapeutic arsenal
existing, there is a demand of advance in research for new bioactive compounds.
The production of new drugs with broad spectrum antimicrobial is a strong ally in the
combat of mortality in groups of different ages around the world. In this context, there
are thiazolidine compounds, whose literature describes excellent results with
antibacterial. For this purpose, and continuing previous works made at Laboratório
de Síntese e Planejamento de Fármacos (LPSF/GPIT/UFPE), new compounds
arylinede-thiazolidines-2,4-diones (ATZDs) of the series 5-benzilydene-3-benzylthiazolidine-2,4-diones (LPSF/RA) were synthesized. The synthesis was performed
starting from thiazolidine-2,4-diones. Derivatives ATZDs were obtained by reactions
of N-alkylation in position 3 of the thiazolidine-2,4-dione, and by Michael addition in
position 5. The chemical structures of the compounds synthesized were
characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy of hydrogen, infrared
and mass spectrometry. The cytotoxicity was verified in vitro by MTT method in. It
was verified the in vitro cytotocyty MTT method in three tumor cell lines, such as HT29 (colon carcinoma –human) , HEP-2 (laryngeal carcinoma- human) and NCI –
H292( lung cancer human), the samples tested showed low cytotoxicity.
Concentration of 25mg \mL .We also analyded
the in vitro antimicrobial activity by
disc diffusion technique, the strains selected for the test. Were staphylococcus
aureus ,Escherichia coli, pseudomonas aeroginosa. The resuts showed the
substances did not show antibacterial activity for any the strains tested.
Keywords: Thiazolidine-2,4-dione, Antibacterial, Antitumor
Introdução e Revisão da Literatura
18
1. Introdução e Revisão da Literatura
1.1. Tiazolidina
Tiazolidinonas são derivados dos heterocíclicos pentagonais,
contendo um grupo carbonila nas posições 2, 4 e/ou 5 que pertencem a um
importante grupo de compostos. Sua utilização em síntese orgânica é de
grande importância, tendo em vista as diversas atividades biológicas
relacionadas a seus análogos estruturais, tais como anticancerígena,
antiinflamatória, anticonvulsivante, hipoglicemiante e antiviral, dentre outras
(Figura 1) (BARROS, 2008; KAVITHA, NAMBIAR et al., 2009; ZHU, PAN et al.,
2009).
H
4
5
1
3
N
2
S
Figura 1. Estrutura da tiazolidina
1.1.1. Síntese do núcleo tiazolidínico
A síntese de núcleos tiazolidínicos remonta ao início do século 19,
quando Heintz (1805, apud BROWN, 1961) reportou a primeira tiazolidin-4-ona,
obtida a partir da reação de cloroacetato de etila com tiocianato de potássio
tratada com ácido clorídrico diluído (Esquema 1).
O
O
Cl
O
+ KSCN
N
S
O
HCl
O
H
N
S
Esquema 1. Síntese da tiazolidina-4-ona
19
Devido à busca por um método geral, simples, eficiente e de baixo
custo para a obtenção destes compostos, vários trabalhos têm sido
desenvolvidos. De acordo com Liesen e colaboradores (2008), a partir da
análise retrossintética, podem ser empregadas duas estratégias para a
obtenção de derivados da tiazolidin-4-ona (Esquema 2): formação das ligações
C5-S e C4-N, a partir de reações envolvendo compostos α-aceto-halogenados
e tioamidas (Esquema 2, 1); e formação das ligações C2-S e C4-N envolvendo
reações entre iminas substituídas e ácido α-mercaptoacético (Esquema 2, 2a)
ou através de reações de condensação com três componentes, do tipo “onepot”, entre aminas, aldeídos e ácido α-mercaptoacético (Esquema 2, 2b).
O
R1N
S
O
1
R2
X
O
1
O
α-aceto-halogenados
iminas
2a
+ HS
OH
ác. α-mercaptoacético
S
+
R1HN
tioamidas
R
2
N
R1
R
2b
O
NHR1 + RCHO + HS
OH
aminas aldeidos
ác. α-mercaptoacético
Esquema 2. Análise retrossintética de 4-tiazolidinona
A principal rota sintética de 1,3-tiazolidin-4-onas envolve três
componentes (um aldeído, uma amina e ácido mercaptoacético), reagindo em
processos de uma ou duas etapas, enquadrando-se no tipo descrito no
Esquema 2 (2a e 2b). As reações procedem através da formação inicial de uma
imina, que sofre ataque do nucleófilo contendo enxofre, seguido de ciclização
intramolecular através de eliminação de água. Esta última etapa aparenta ser
crucial para obter rendimentos elevados, de modo que diferentes métodos de
remoção de água são normalmente utilizados, como: destilação azeotrópica;
“peneira molecular”; ou agente desidratante (NEUENFELDT et al., 2010;
CUNICO et al., 2007; SRIVASTAVA et al., 2002).
Balzarini e colaboradores (2007) descreveram a síntese de 2adamantil-tiazolidin-4-onas substituídas na
posição 3. A oxidação
do
adamantanometanol na presença de cloreto oxálico, DMSO e trietilamina levou
20
à formação do adamantano-1-carbaldeído com 90% de rendimento, que, em
seguida, reagiu com uma amina e ácido mercaptoacético em tolueno ou
benzeno por 3-30h utilizando um aparelho Dean-Stark para remover água
(Esquema 3). Essa metodologia envolve a formação de iminas do adamantano1-carbaldeído e a amina utilizada, seguida pela condensação das bases de
Schiff resultantes com o ácido mercaptoacético. As tiazolidinas foram obtidas
com rendimento de 6-88%.
R
a
b
90%
6-88%
CH2OH
N
O
CHO
S
Esquema 3. Síntese de 2-adamantil-tiazolidin-4-onas substituídas. (a) DMSO,
(COCl)2, CH2Cl2, -65 °C, seguido de Et3N, rt.; (b) R-NH2, HSCH2COOH, benzeno ou
tolueno, refluxo
Cunico e colaboradores (2007) estudaram uma reação do tipo onepot para formação de 1,3-tiazolidin-4-onas 2,3-substituídas a partir de (L)valina, benzaldeídos substituídos e ácido mercaptoacético na proporção 1:1:3.
Os reagentes foram dissolvidos em tolueno e mantidos a 130°C, utilizando-se
um aparelho Dean-Stark. O grupo observou que nas condições escolhidas
ocorre a formação de regioisômeros, havendo produção seletiva do isômero 2isopropil-3-benzil-1,3-tiazolidin-4-ona quando o benzaldeído continha o grupo
fortemente elétron-atrator NO2 e pouca ou nenhuma seletividade na para flúor
ou metoxi como radical do aldeído (Esquema 4).
O
O
H + HO
NH2
S
i
R
N
R
O
O
S +
N
R
HSCH2COOH
Esquema 4. Formação de 1,3-tiazolidin-4-onas 2,3-substituídas. (i) tolueno, 110°C, 16
h, Dean-Stark
Srivastava e colaboradores (2002) já haviam reportado a ciclização
de tiazolidin-4-onas através de uma reação de três componentes do tipo one-
21
pot. Neste caso, foi utilizada uma proporção de 1:2:3 de amina, aldeído e ácido
mercaptoacético,
respectivamente,
em
THF,
utilizando
N,N-
diciclohexilcarbodiimida (DCC) como agente desidratante, obtendo-se altos
rendimentos das tiazolidin-4-onas independentemente dos substituintes na
amina ou no aldeído (Esquema 5).
O
O
O
R1
R
NH2
+
ou
H
+
HS
OH
O
DCC/THF
O
S
N
R
R
N
S
R1
Esquema 5. Síntese de derivados de 4-tiazolidinona e 4-metatiazolidinona
Bolognese e colaboradores (2004) compararam os resultados da
síntese de tiazolidin-4-onas substituídas através da reação entre benzilidenoanilinas
e
ácido
mercaptoacético
efetuada
utilizando
microondas
e
aquecimento convencional (Esquema 6). Enquanto as reações realizadas sob
irradiação de microondas apresentaram bons rendimentos (65-90%) e curto
período de reação (10 minutos), as mesmas reações sob aquecimento
convencional à temperatura de refluxo resultaram em baixos rendimentos (2569%) e longo período reacional (2 horas). O acompanhamento de algumas das
reações via RMN1H mostrou que as tiazolidin-4-onas são formadas diretamente
dos produtos de partida sob irradiação de microondas. Já sob aquecimento
convencional, dois intermediários foram detectados, um gem-diol e um ácido
sulfanil acético. Neste último caso, a natureza do solvente utilizado determina o
mecanismo de formação do composto final: em benzeno, primeiro forma-se o
intermediário gem-diol, já em DMF detecta-se primeiramente a presença do
ácido sulfanil acético.
22
HO
O
HO
N
R
N
S
S
R
R
benzeno
R1
R1
N
HSCH2COOH
OH
H
N
R
S
R1
O
DMF
R1
Esquema 6. Esquema geral de obtenção de tiazolidin-4-onas di-substituídas
Rudnichenko e colaboradores (2003) estudaram a reação de
cicloadição de derivados de ácidos polifluor-alquil-tiocarboxílicos com acetilenocarboxilato de dimetila (DMAD) para formação de anéis contendo enxofre. As
5-metoxi-carbonil-metileno-tiazolidin-4-onas 2,2-dissubstituídas foram obtidas a
partir da reação de tioamidas com DMAD na ausência de solvente e à
temperatura ambiente, com rendimentos de 95 e 96%. Os autores propõem
como mecanismo a sequência mostrada no (Esquema 7).
E
E
S
S
E
R
E
R
N
NH2
R= CF3, H(CF2)4
+CH3OH
O
+ P2O5
-CH3OH
S
R
MeO
N
O
H
E= CO2Me
Esquema 7. Mecanismo para reação de tioamidas com DMAD
A síntese de 2-imino-tiazolidin-4-onas pode ser realizada de diversas
formas, sendo uma das mais comuns aquela que envolve a ciclização de
tiouréias com α-halo ésteres ou ácidos, na presença de base inorgânica em
solvente apolar ou ácido acético (MAMAGHANI et al., 2010; LAURENT et al.,
2003). Nos casos em que a tiouréia é assimétrica, sabe-se que essa rota
sintética normalmente resulta em dois isômeros A e B, como exemplificado no
23
Esquema 8, e diversos fatores influenciam na regioseletividade da ciclização
(BOLLI et al, 2010).
S
R3
R1
N
H
S
S
X
R2
O
O
O
R2
R1
N
N
+
N
N
H
R1
R2
N
B
A
Esquema 8. Reação de obtenção de 2-imino-tiazolidin-4-onas assimétricas
Ottanà
e
colaboradores
(2005)
mostram
que,
quando
os
substituintes são um grupo alquila e um arila, a utilização de um solvente pouco
polar (clorofórmio) leva a uma mistura dos isômeros 3-fenil-2-propilimino-4tiazolidinona e 2-fenilimino-3-propil-4-tiazolidinona na proporção de 1:2
(Esquema 9), enquanto em um solvente prótico (metanol) o isômero A foi o
único produto, após 24h de reação. Os autores sugerem que no solvente
prótico ocorre uma conversão de 3-fenil-2-propilimino-4-tiazolidinona em 2fenilimino-3-propil-4-tiazolidinona, resultando no isômero arilimino, mais estável
(Esquema 10).
S
i
C6H5
NCS + C3H7NH2
C6H5HN
NHC3H7
ii
N
C3H7
C6H5
N
C6H5
N
C3H7
N
+
S
O
S
O
Esquema 9. Síntese de 2-imino-tiazolidin-4-onas dissubstituídas. (i) Et3N, CHCl3, rt, 4h
(ii) ClCH2COCl, Et3N, CHCl3, rt, 12 h
24
Esquema 10. Rearranjo de 3-fenil-2-propilimino-4-tiazolidinona em 2-fenilimino-3propil-4-tiazolidinona
O efeito dos substituintes da tiouréia no regiocontrole da ciclização
foi avaliado por diversos autores. Foi relatado que, o substituinte mais elétronatrator irá se posicionar preferencialmente no nitrogênio da imina (BOLLI et al,
2010; MAMAGHANI et al, 2011; LAURENT et al., 2003). Esta seletividade pode
ser explicada, segundo Mamaghani e colaboradores (2011), pela maior acidez
do próton associado ao NH ligado ao grupo mais atrator, facilitando a
enolização da tiouréia neste lado da molécula, e não no outro. Contudo, Ottanà
e colaboradores (2005) apontam que, usando clorofórmio como solvente, a
deslocalização do par livre de um nitrogênio no sentido da formação do
intermediário tioenólico seria favorecida pela presença de um grupo liberador
de elétrons adjacente a ele, favorecendo a obtenção de isômeros com grupo
liberador no nitrogênio da imina.
Laurent e colaboradores (2004) demonstram ainda a possibilidade
de atingir uma ciclização regioseletiva de 2-alquilimino-3-heteroarilmetiltiazolidin-4-onas através da utilização de substituintes R2 heteroarilmetílicos
(Esquema 11). Segundo eles, em um intermediário reacional, ocorre a
formação de uma ligação de hidrogênio entre o heterociclo protonado e a
carbonila do éster utilizado, predispondo assim o nitrogênio mais próximo da
tioureia a ciclização (Figura 2). Os autores também expõem que os isômeros B
são predominantes independentemente de o solvente ser prótico ou não, além
de a utilização dos substituintes heteroarilmetílicos estar associada au aumento
da velocidade de reação.
25
S
N
O
N
N
H
H
N
N
Br
OEt
N
EtOH, 80º C
S
O
Esquema 11. Ciclização regioseletiva de 2-etilimino-3-piridin-2-ilmetil-tiazolidin-4-ona
R
N
H
N
S
N
H
O
OEt
Figura 2. Ciclização seletiva via ligação de hidrogênio intramolecular
Mamaghani e colaboradores (2011) acrescentam que a obtenção de
2-imino-tiazolidin-4-onas
ocorre
em
períodos
mais
curtos
e
maiores
rendimentos quando a fase de ciclização é realizada com aplicação de ultrasom (45 kHz, 25ºC) (Esquema 12). Isso se deve ao efeito da cavitação,
processo físico que forma, aumenta e implode cavidades de gás ou vapor em
um líquido irradiado. O colapso das bolhas de cavitação resultam na formação
de emulsões finamente divididas, facilitando a reação.
S
R2NCS
R1NH2
CH2Cl2
S
R2
R1
N
H
N
H
R3CHO, CHCl3, DBU
NaOH, H2O, DME
Ultrason, rt
S
R3
R2N
+
R1N
R3
R1N
R2N
O
O
Esquema 12. Síntese de novas 2-imino-1,3-tiazolidin-4-onas sob aplicação de
ultrassom
Sedlák e colaboradores (2003), por sua vez, estudaram a formação
de 2-imino-tiazolidin-4-onas através da transformação intramolecular de sais de
isotiourônio nas tiazolidinas correspondentes, reação classificada como
“transformação clássica de anel”. O mecanismo proposto pelos autores
(Esquema 13) indica que, primeiramente, um rápido pré-equilíbrio produz 1metil-S-[1-(4-metoxifenil)-pirrolidin-2-on-3-il)-isotiouréia, seguido de um ataque
intramolecular do grupo NH2 à carbonila do ciclo pirrolidínico. Este, por sua vez,
26
pode fazer uma rápida troca de próton entre nitrogênio e oxigênio ou uma
rápida decomposição espontânea no produto tiazolidina, e a reação total pode
ser catalisada por soluções tampão ácidas ou básicas.
S
OH
R1
O
base
Cl
R3
R3
CCl3
N
H
N
H
NR1
NR1
R1
R3
S
S
NR1
NHR1
Cl
R3
Cl
H2C
O
Esquema 13. Síntese de 2-imino-tiazolidin-4-onas 5-substituídas a partir de
triclorometilcarbinol e tiouréia
Havrylyuk e colaboradores (2010) realizaram a síntese de 2-(6-metilbenzotiazol-2-il-imino)-tiazolidin-4-onas por dois métodos distintos (Esquema
14). O primeiro consiste na reação de 2-carbetoximetiltio-2-tiazolin-4-ona e 6metil-2-amino-benzotiazol sub refluxo em etanol, com 74% de rendimento. O
segundo se baseia na reação de 6-metil-2-amino-benzotiazol com cloreto de
cloroacetila seguida pela ciclização de 2-cloro-N-(6-metil-benzotiazol-2-il)acetamida com tiocianato de amônio em acetona sob refluxo, obtendo 59% de
rendimento.
NH2
O
N
OC2H5
O
N
N
NH
S
S
O
S
d
e
S
ClCH2COCl
O
NH4SCN
N
O
S
S
SCN
Cl
H
N
N
N
O
HN
f
S
S
N
N
S
NH
Esquema 14. Síntese de 2(6-metil-benzotiazol-2-il-imino)-tiazolidin-4-onas. Reagentes
e condições: (d) EtOH, refluxo 2h; (e) dioxano, temperatura ambiente 2h; (f) acetona,
refluxo 5h
Kasmi-Mir e colaboradores (2006) descrevem ainda a síntese onepot de 5-arilideno-2-imino-tiazolidin-4-onas partindo de tiouréia (assimétrica ou
não), ácido cloroacético e aldeído, na ausência de solvente e sob irradiação de
microondas (90-110°C) (Esquema 15). Os autores relatam tempos de reação
variando entre 10 e 20 minutos, obtendo rendimentos entre 61 e 89%.
27
R2
S
R1HN
Ph
S
NHPh
+ ClCH2COOH + R2CHO
MW
N
-HCl, H2O
O
R1= Ph, 4-metilpiridin-2-il
R2= Aromáticos
N
R1
Esquema 15. Síntese de 5-arilideno-2-imino-tiazolidin-4-ona
O preparo de tiazolidina-2,4-dionas normalmente é efetuado através
de uma sequência de três etapas, sendo elas α-halogenação, seguida de
substituição nucleofílica com tiouréia ou KSCN e, por fim, formação do anel por
hidrólise (FALCK et al., 2002).
Falck e colaboradores (2002) reportaram o desenvolvimento de um
método alternativo para síntese de tiazolidina-2,4-dionas 5-substituídas,
realizado em duas etapas (Esquema 16). Para a maior parte dos compostos
sintetizados, a primeira etapa consiste na formação de α-tiocianatos através da
reação de N-acil-carboximida com n-Bu2BOTf seguida do acréscimo de Ntiocianato-succinimida. A segunda, por sua vez, corresponde à ciclização
hidrolítica da tiazolidina-2,4-diona, efetuada pela adição de NaOMe a uma
solução do α-tiocianato em MeOH/THF (4:1) anidro.
O
O
O
O
N
SCN
R1
N
O
O
N
O
R
NCS
R2
N
H
S
R2
R2
O
R1
O
R1
R
O
Esquema 16. Ciclização de tiazolidina-2,4-dionas a partir de N-acil-caboximidas
Kushakova e colaboradores (2006), enquanto trabalhavam na
alquilação de tiouréias cíclicas utilizando ácidos α-halocarboxílicos e seus
ésteres, observaram a formação de sais de tiazolidina-2,4-diona 3-substituída
(Esquema 17). Os autores mostram que a conversão de seus produtos
originais no sal de tiazolidina ocorre mais facilmente quando estes são
submetidos a refluxo por 1h em etanol contendo 5% de água. A transição
ocorreu apenas para os derivados cloretos de 8-metil-3-oxo-2,3,6,7-tetrahidro-
28
5H-[1,3]tiazolo[3,2-a]pirimidin-8-ium, não sendo observada para os brometos, o
que pode ser explicado pela maior tendência dos brometos em passar ao íon
imínio do que os cloretos correspondentes.
O
R1
NH
N
HalCHR1CO2R
Acetona anidra, 20º C
NH
-ROH
OR
N
N
R1
+ROH
S
S
N
O
S
EtOH
O
N
N
H2
S
O
Esquema 17. Alquilação de tiouréias cíclicas seguida de conversão em sais de
tiazolidina-2,4-diona
Momose e colaboradores (2002) descrevem ainda a síntese de 5etil-tiazolidina-2,4-diona
em
quatro
etapas,
partindo
de
benzaldeídos
substituídos (Esquema 18). A etapa em que ocorre a formação do anel
tiazolidínico (última) consiste na reação do α-cloro-éster com tiouréia seguido
de hidrólise ácida.
HO
O
CO2Et
R2
R1
X
CHO
Y
CO2Et
Na2CO3
ácido pirúvico
água, MeOH
H2 , Pd-C, 1,4-dioxano, EtOH
HCl-EtOH
R2
NaBH4, EtOH
R2
Y
R1
Y
X
SOCl 2
X
R1
Cl
O
X = O ou CO
R2
NH
Y = CH ou N
R2
R1 = (CH 2)m-Azole ou CH(CH3 )2
O
S
R1
X
CO2Et
Tiouréia, NaOAc
EtOH seguido de HCl
(aq)
R1
X
Y
Y
Esquema 18. Síntese de 5-etil-tiazolidina-2,4-dionas
A 2-tioxo-tiazolidin-4-ona, também conhecida como rodanina, tem,
por sua vez, como dois dos métodos mais comuns de preparo: a adição de
isotiocianato ao ácido mercaptoacético seguida de ciclização ácida; e a reação
de amônia ou aminas primárias com disulfeto de carbono e ácido cloroacético
29
na presença de base (LEE; SIM, 2000). No caso da síntese via isotiocianato, a
reação procede através de ataque nucleofílico do grupo mercapto do ácido
sulfanil-acético
à
tiocarbonila
do
isotiocianato,
seguido
de
ciclização
intramolecular por eliminação de água do intermediário (Esquema 19) (ELGABY et al., 2009).
S
HN
R
HS:
R
N
C
R
S
S
N
S 2HC
-HO2
COOH
OH
O
S
O
Esquema 19. Mecanismo da síntese de rodanina a partir de isotiocianato e ácido
mercaptoacético
Havrylyuk e colaboradores (2010) realizaram a síntese de 3(benzotiazol-2-il-amino)-2-tioxo-tiazolidin-4-ona.
Para
isso,
partiram
de
(benzotiazol-2-il)hidrazina e ácido tritiocarbonil-diglicólico em etanol sob refluxo,
obtendo 78% de rendimento. A análise espectroscópica do produto mostra que
este é obtido num equilíbrio tautomérico entre as formas hidrazina-hidrazona
(Esquema 20).
N
HN
O
NH2
S
N
HN
SCH2COOH
S
N
S
S
S
SCH2COOH
H
N
a
N
O
S
N
S
S
Esquema 20. Síntese de 3-(benzotiazol-2-il-amino)-2-tioxo-tiazolidin-4-ona. Reagentes
e condições: (a) EtOH, refluxo 5h
30
1.1.2. Reatividade do núcleo tiazolidínico
Dentre as diversas reações que envolvem o anel 4-tiazolidinona
destacam-se os processos quimiosseletivos que ocorrem nas posições: 1
(enxofre) em reações de oxidação; 3 (nitrogênio) em reações de N-alquilação e
em reações de Mannich; 4 (carbonila) em reações de tionação via reagente de
Lawesson e 5 (carbono metilênico) em reações de condensação com aldeídos,
cetonas ou com sais de diazônio (Figura 3) (LIESEN et al., 2008).
Figura 3. Principais reações do anel 4-tiazolidinona
A condensação com aldeídos e cetonas na posição 5 de tiazolidin-4onas (bem como na posição 4 de tiazolidin-5-onas) é usualmente realizada
através de uma reação de Knoevenagel. Diversas combinações de sistemas
podem ser empregados para a execução desta reação, sendo dois dos mais
utilizados (Esquema 21): refluxo em etanol, utilizando piperidina como
catalisador (A), processo que costuma durar várias horas (MOMOSE et al.,
2001; KIM et al., 2004; OTTANÁ et al., 2005; ZHOU et al., 2006; BOLLI et al.,
2010; BHATTARI et al., 2010); e ácido acético glacial adicionado de acetato de
sódio, normalmente em temperatura de refluxo (B) (BOZDAG-DÜNDAR et al.,
2007; METWALLY et al., 2010; BOLLI et al., 2010; MACCARI et al., 2011;
HAVRYLYUK et al., 2010).
31
O
O
piperidina
NH
H
R1
S
H
O
+
NH
R1
EtOH, refluxo
A
S
R2
ou
R2
H
H
O
R2
NaOAc
NH
NH
AcOH, refluxo
B
S
R1 ou
O
S
Esquema 21. Dois dos sistemas mais comuns para condensação de Knoevenagel de
tiazolidinonas
No entanto, variações desses sistemas podem resultar em
condições mais apropriadas para certas reações. Tendo este fato em vista, Lee
e colaboradores (2007) estudaram o efeito da base e do solvente escolhidos na
reação
do
4-(2-{[6-(4-metoxifenoxi)-pirimidin-4-il]-metilamino}-etoxi)-
benzaldeído com tiazolidina-2,4-diona (Esquema 22), obtendo o melhor
resultado (90% de rendimento) ao utilizar piperidina e ácido acético dissolvidos
em tolueno, à temperatura de refluxo e em atmosfera inerte.
OCH3
OCH3
O
S
O
O
NH
N
O
N
O
O
N
O
N
N
N
S
NH
CHO
O
Esquema 22. Síntese de sulfato de lobeglitazona
Chen e colaboradores (2004), por sua vez, empregaram acetato de
piperidina em tolueno sob refluxo na condensação de benzaldeídos 2,5dissubstituídos com 2-tioxo-tiazolidin-4-ona ou tiazolidina-2,4-diona (Esquema
23).
32
O
NH
S
O
O
O
H
O
X
a
H
NH
X= S, O
S
X
R
R
Esquema 23. Condensação de benzaldeídos com 2-tioxo-tiazolidin-4-ona ou
tiazolidina-2,4-diona. Reagentes e condições: (a) acetato de piperidina, tolueno,
refluxo
Zidar e colaboradores (2010) reportaram ainda a utilização de
irradiação por microondas para reduzir o tempo de reação entre aldeídos
aromáticos e 2-tioxo-tiazolidin-4-ona ou tiazolidina-2,4-diona. O sistema por
eles escolhido era composto por uma mistura de etanol e ácido acético como
solventes e piperidina como catalisador, aquecidos a 150°C, e resultou em
duração de 20 minutos (Esquema 24).
O
O
O
NH
H
a
R
+
R
NH
S
X
R= NO2
S
X= S, O
X
Esquema 24. Síntese de 2-tioxo-tiazolidin-4-ona ou tiazolidina-2,4-dionas 5substituídas. (a) piperidina, AcOH, EtOH, microondas, 150°C, 20 min
A adição de Michael é também o método utilizado por este grupo de
pesquisa para condensar núcleos tiazolidínicos N-substituídos ou não a (2ciano-3-fenil)-acrilatos de etila (MOURÃO et al., 2005; LEITE et al., 2007;
BARROS et al., 2010). A reação é realizada em etanol, sob refluxo e na
presença de piperidina como catalisador (Esquema 25).
33
Esquema 25. Condensação de tiazolidina-2,4-diona a (2-ciano-3-fenil)-acrilatos de
etila
A tionação de tiazolidinonas pode ser atingida utilizando o reagente
de
Lawesson
(1,3-ditio-2,4-difosfatano-2,4-dissulfeto-2,4-bis(4-metóxifenil)),
como descrito por Gouveia e colaboradores (2009) para a síntese de 4-tioxotiazolidin-2-ona a partir da tiazolidina-2,4-diona, que foi realizada em dioxano
anidro sob refluxo (Esquema 26).
S
O
Reagente de
Lawesson (1 eq)
NH
S
Dioxano anidro
refluxo
O
NH
S
O
Esquema 26. Síntese de 4-tioxo-tiazolidin-2-ona a partir da tiazolidina-2,4-diona
De acordo com Liesen e colaboradores (2008), a velocidade da
tionação é dependente da densidade eletrônica existente na carbonila e
limitada pela temperatura. Em compostos contendo duas ou mais carbonilas,
sofrerá primeiramente tionação aquela que for mais rica em elétrons. A
conversão do grupo carbonila em tiocarbonila é atribuída a ilídeos de
ditiofosfina (p-CH3O-C6H4-PS2), formados a partir da quebra do anel de quatro
membros, contendo átomos de fósforo e enxofre alternados, existente no
reagente de Lawesson.
Substituições na posição 3 (nitrogênio) podem ser realizadas através
de reações de N-alquilação, que normalmente envolvem a reação do núcleo
tiazolidínico com uma base forte (NaOH ou KOH) e um haleto de alquila ou
benzila, em meio etanólico (Esquema 27) (MOURÃO et al., 2005; LEITE et al.,
2007; BOZDAG-DÜNDAR et al., 2007; BARROS et al., 2010).
34
O
O
haleto de alquila/benzila
NH
N
base f orte / EtOH
O
S
R
O
S
Esquema 27. Reação de N-alquilação de tiazolidina-2,4-diona
Um outro método para realizar substituições na posição três consiste
na reação de Mannich. Reações do tipo Mannich ocorrem geralmente entre 2imino-4-tiazolidinonas e aminas primárias ou secundárias, em presença de
formaldeído (HCHO) ou paraformaldeído [(HCHO)n], em metanol, levando à
formação de 2-imino-3-(aminometil substituído)-4-tiazolidinona (Esquema 28)
(SINGH et al, 1981).
O
O
CH2NHR1
NH
+
S
N
HCHO/MeOH
R1NH2
N
S
N
R= H ou Aril
R1= Alquil ou Aril
R
R
Esquema 28. Reação de Mannich com 2-imino-tiazolidin-4-onas
A reação com sais de diazônio também pode ser empregada na
inclusão de substituintes na posição 3 da tiazolidina. Vaughan e colaboradores
(1988) testaram diversas metodologias para a síntese de 3-arilazo-1,3tiazolidinas, obtendo como método melhor sucedido a utilização de sal de
diazônio na forma de fluoroborato, que reagiu com 1,3-tiazolidina em solução
aquosa de acetona (Esquema 29).
S
HN
ArN2
S
R
N
N
N
R= CN, NO2, Cl
Esquema 29. Reação de acoplamento com sais de diazônio
35
A oxidação do enxofre endocíclico da tiazolidina é ainda uma
modificação possível do anel. Gandolfi e colaboradores (1995) descreveram a
S-oxidação seletiva do anel heterocíclico utilizando periodato de sódio em
etanol ou ácido 3-cloroperoxibenzóico em diclorometano (Esquema 30), com
intuito de introduzir um novo centro de assimetria nas moléculas.
O
S
S
O
N
O
O
N
i
O
S
S
O
O
Esquema 30. S-oxidação seletiva de tiazolidinas 2,3-dissubstituídas. (i) NaIO4, EtOH,
H2O, ou MCPBA, CH2Cl2
1.1.3. Atividades biológicas referidas a tiazolidina
A aldose redutase (ALR2) é considerada um alvo molecuar atrativo
para o desenvolvimento de fármacos capazes de prevenir o surgimento e
progressão de patologias secundarias associadas à diabetes mellitus. Nesse
sentido, Maccari e colaboradores (2011) avaliaram derivados da 2-tioxo-4tiazolidinona como inibidores de aldose redutase (ARI) e a maioria exibiu boa
ou excelente eficácia in vitro. Dentre os compostos testados, a maior parte dos
análogos N-substituídos possui efeito inibitório em doses micromolares, tendo
dois
deles,
5-(4-fenoxifenil)-2-tioxo-tiazolidin-4-ona
(Figura
4a)
e
5-[3-
(benziloxi)fenil]-2-tioxo-tiazolidin-4-ona (Figura 4b), apresentado maior potência
que o sorbinil, utilizado como referência. A inserção de uma cadeia acética na
posição 3 do anel tiazolidínico levou a análogos com afinidade submicromolar à
ALR2 e valores de IC50 similares aos do epalrestat, único ARI atualmente
utilizado no mercado.
36
O
O
NH
S
NH
O
S
S
S
O
(a)
(b)
Figura 4. Derivados da 2-tioxo-4-tiazolidinona com maior atividade inibitória de ALR2
Também na busca de antidiabéticos, Kumar e colaboradores (2011)
desenvolveram e sintetizaram 24 compostos numa nova série de glitazonas,
dos quais 19 foram avaliados quanto à atividade na absorção in vitro de glicose
utilizando hemi-diafragma isolado de rato. Dentre esses compostos, 7 exibiram
atividade significativa, tendo o composto (Z)-2-[5-(4-metoxibenzilideno)-2,4dioxotiazolidin-3-il]-N-fenilacetamida (Figura 5) se apresentado como o mais
potente. Entretanto, nenhuma das moléculas sintetizadas foi mais ativa que a
rosiglitazona, utilizada como padrão de comparação.
H3CO
O
S
N
H
O
O
N
H
Figura 5. Estrutura da (Z)-2-[5-(4-metoxibenzilideno)-2,4-dioxotiazolidin-3-il]-Nfenilacetamida
A neuraminidase (NA) do vírus influenza é considerada a promotora
da entrada e distribuição do vírus no hospedeiro. Inibidores de neuraminidase
(NAIs) desenvolvidos racionalmente para bloquear o ciclo de vida viral são
comprovadamente eficazes no tratamento da gripe. Tendo isso em vista, Liu e
colaboradores
(2011) sintetizaram
uma série
de
ácidos
tiazolidina-4-
carboxílicos e avaliaram quanto à sua habilidade em inibir a NA do vírus
influenza A. O composto mais ativo da série foi o ácido 3-(2-amino-acetil)(2RS,4R)-2-(2-hidroxi-3-metoxifenil)-tiazolidina-4-carboxílico (Figura 6), (IC50 =
0,14 µM), que é cerca de sete vezes menos potente que o oseltamivir, utilizado
como referência.
37
NH2
O
N
H3CO
COOH
S
OH
Figura 6. Estrutura do ácido 3-(2-amino-acetil)-(2RS,4R)-2-(2-hidroxi-3-metoxifenil)tiazolidina-4-carboxílico
Agonistas do receptor S1P1, um lisofosfolipídeo distribuído por todo o
corpo, bloqueiam a saída de linfócitos-T do timo e órgãos linfóides e compõem
uma promessa para o tratamento oral de doenças autoimunes. Bolli e
colaboradores (2010) reportaram a descoberta e detalhada relação estruturaatividade de uma nova classe de agonistas do receptor S1P1 baseada na 2imino-tiazolidin-4-ona.
O
composto
(Z,Z)-5-[3-cloro-4-((2R)-2,3-dihidroxi-
propoxi)-benzilideno]-2-propilimino-3-o-tolil-tiazolidin-4-ona (Figura 7) emergiu
da série como um potente, seletivo e oralmente ativo agonista do receptor S1P1
selecionado para desenvolvimento clínico. Em ratos, a máxima redução de
circulação de linfócitos foi atingida com uma dose de 3 mg/kg. Investigações
farmacocinéticas em cães beagle sugerem que o composto se adequa bem a
uma dose diária em humanos.
O
HO
Cl
OH
H3C
S
N
N
O
CH3
Figura 7. Estrutura da (Z,Z)-5-[3-cloro-4-((2R)-2,3-dihidroxi-propoxi)-benzilideno]-2propilimino-3-o-tolil-tiazolidin-4-ona
Havrylyuk e colaboradores (2010), por sua vez, realizaram uma
triagem da atividade antitumoral com várias 4-tiazolidinonas contendo ligante
benzotiazol. A atividade anti-câncer dos compostos sintetizados foi testada e
38
dois deles revelaram atividade frente a linhagens de células de leucemia,
melanoma, câncer de pulmão, cólon, sistema nervoso central (CNS), ovários,
rins, próstata e mama. Dentre os compostos testados, a 2-{2-[3-(benzotiazol-2ilamino)-4-oxo-2-tioxotiazolidin-5-ilidenometil]-4-clorofenoxi}-N-(4-methoxifenil)acetamida (Figura 8) mostrou-se o candidato mais ativo, com valores médios
de logGI50 e logTGI de -5,38 e -4,45, respectivamente.
O
O
HN
H
N
N
N
O
S
S
S
H3CO
Cl
Figura 8. Estrutura da 2-{2-[3-(benzotiazol-2-ilamino)-4-oxo-2-tioxotiazolidin-5ilidenometil]-4-clorofenoxi}-N-(4-methoxifenil)-acetamida
Receptores ativadores de proliferação de peroxissomos (PPARs)
são membros da superfamília de receptores hormonais nucleares que são
fatores de transcrição ativados por ligantes. Diversos estudos mostram que a
ativação de uma de suas isoformas, o PPAR-γ, regula respostas inflamatórias,
proliferação e diferenciação celular, bem como apoptose. Com isso em vista,
Barros e colaboradores (2010) realizaram a síntese, avaliação da atividade
anti-inflamatória in vivo e estudos de docking de oito novas 5-arilideno-3-benziltiazolidina-2,4-dionas com grupos haleto em seu anel benzílicos. Quatro
dessas moléculas mostraram considerável eficácia biológica, tendo uma delas
em particular, a 3-(2-bromo-benzil)-5-(4-metilsulfonil-benzilideno)-tiazolidina2,4-diona (Figura 9) demonstrado uma atividade anti-inflamatória de 73,3%, ou
seja,similar a da rosiglitazona (72%), utilizada como fármaco de referência.
39
Br
O
N
H
O
S
O
S
O
H3C
Figura 9. Estrutura da 3-(2-bromo-benzil)-5-(4-metilsulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4diona
Balzarini e colaboradores (2007) sintetizaram e testaram a atividade
anti-HIV-1 de uma série de novas tiazolidin-4-onas contendo um substituinte
lipofílico adamantil na posição 2 e diversos substituintes no átomo de nitrogênio
do anel tiazolidínico, dentre as quais a (±)-2-adamantan-1-il-3-(4,6-dimetilpiridin-2-il)-tiazolidin-4-ona (Figura 10) demonstrou um potencial antiviral
marcante (EC50 = 0,35 µM). O substituinte adamantano teve uma importante
atuação na eventual atividade antiviral do composto, que se comportou como
um típico inibidor de transcriptase reversa (RT) não nucleosídico (NNRTI). Os
autores descobriram ainda que o isômero dextrógiro foi, predominantemente, o
responsável pela atividade anti-HIV-1 (EC50 = 0,178 µM).
H3C
CH3
N
N
O
S
Figura 10. Estrutura da (±)-2-adamantan-1-il-3-(4,6-dimetil-piridin-2-il)-tiazolidin-4-ona
Quanto à atividade antimicrobiana, Zidar e colaboradores (2010)
desenvolveram, sintetizaram e avaliaram derivados da 5-benzilideno-rodanina
e da 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-diona como inibidores da enzima bacteriana
MurD. Dentre estes, dois demonstraram maior potencial inibitório, sendo eles
os
ácidos
(R,Z)-2-[3-({4-[(2,4-dioxotiazolidin-5-ilideno)metil]fenilamino}metil)
benzamido]-pentanodióico
(Figura
11a)
e
(R,Z)-2-[3-({4-[(2-tioxo-4-oxotia
40
zolidin-5-ilideno)metil]fenilamino}metil)benzamido]-pentanodióico (Figura 11b),
com valores de IC50 de 85 e 45 µM, respectivamente.
X
H
N
O
S
HOOC
NH
NH
COOH
O
(a) X=O
(b) X=S
Figura 11. Estrutura dos ácidos (a) (R,Z)-2-[3-({4-[(2,4-dioxotiazolidin-5ilideno)metil]fenilamino}metil)benzamido]-pentanodióico e (b) (R,Z)-2-[3-({4-[(2-tioxo-4oxotiazolidin-5-ilidene)metil]fenilamino}metil)benzamido]-pentanodióico
Em um trabalho posterior, o mesmo grupo (TOMASIC et al, 2011)
observou que o isômero S do ácido (Z)-2-[3-({4-[(2-tioxo-4-oxotiazolidin-5ilidene)metil]fenilamino}metil)benzamido]-pentanodióico inibiu a enzima MurD
ligase de Escherichia coli de forma mais eficiente (IC50 = 10 µM) que seu
isômero R (IC50 = 45 µM).
Updahyay
e
colaboradores
(2010)
sintetizaram
derivados
tiazolidínicos contendo o grupo indazol e testaram sua atividade antimicrobiana contra várias linhagens de bactérias e fungos. Os compostos N-[{4oxo-2-(2-nitrofenil)-1,3-tiazolidina}-acetamidil]-5-nitroindazol (Figura 13a) e N[{4-oxo-2-(3-nitrofenil)-1,3-tiazolidina}-acetamidil]-5-nitroindazol (Figura 13b) as
maiores atividades antibacteriana (MIC 11 e 10 µg/mL) contra Escherichia coli
e antifúngica (MIC 9 e 8 µg/mL) contra Fusarium oxysporum.
N
O
N
N
N
NH
O2N
O
NH
O2N
N
N
O
S
(a)
O
S
O2N
NO2
(b)
Figura 13. Estrutura dos compostos N-[{4-oxo-2-(X-nitrofenil)-1,3-tiazolidina}acetamidil]-5-nitroindazol (a) X = 2; (b) X = 3
41
Liu e colaboradores (2011) sintetizaram, caracterizaram e avaliaram
quanto à atividade anti-bacteriana uma série de derivados da chalcona
contendo grupamentos 2,4-tiazolidinadiona e ácido benzóico. Dentre os
compostos testados, cinco deles se mostraram tão ou mais potentes que os
fármacos de referência (oxaciclina e norfloxacina) contra seis bactérias Grampositivas, incluindo isolados clínicos resistentes a várias drogas. O ácido 4{[(Z)-2,4-dioxo-5-{4-[(E)-3-oxo-3-fenilprop-1-en-1-il]benzilideno}tiazolidin-3il]metil}bemzoico (Figura 14) possui uma maior capacidade inibitória e os
resultados sugeriram que o grupo carboxila aparenta ser necessário para a
atividade.
COOH
O
N
S
O
O
Figura 14. Estrutura do ácido 4-{[(Z)-2,4-dioxo-5-{4-[(E)-3-oxo-3-fenilprop-1-en-1il]benzilideno}tiazolidin-3-il]metil}benzoico
18
Objetivos
43
2. Objetivos
2.1 Geral
Contribuir na pesquisa de novos agentes terapêuticos através do
planejamento racional utilizando como protótipo a tiazolidina-2,4-diona,
objetivando a síntese de potenciais agentes terapêuticos antimicrobianos e
antitumorais.
2.2 Específicos

Obter novos derivados arilideno-tiazolidinônicos (ATZDs) da série 5-
benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona, por meio de reações de N-alquilação
e adição de Michael, utilizando haletos de benzila e ésteres cianocinâmicos
substituídos;

Comprovar estruturalmente as novas ATZDs sintetizadas pelos métodos
espectroscópicos de infravermelho, ressonância magnética nuclear de
hidrogênio e espectrometria de massas;

Avaliar a ação antimicrobiana das novas ATZDs frente às bactérias
Staphylococcus
aureus
ATCC
25923,
Escherichia
coli
ATCC
25922,
Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853;

Avaliar citotoxidade das novas ATZDs nas células tumorais de
carcinoma de cólon - humano (HT29), carcinoma de laringe - humano (HEp-2)
e câncer de pulmão– humano (NCI H-292).
43
Estudo químico
45
3. Estudo químico
Para obtenção dos novos derivados ATZDs das séries 5-benzilideno-3(benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA) foi utilizada a seguinte rota sintética
(Esquema 31).
O
O
H
N
N
S
+
O
S
X
R= 2-Cl-5-NO2
2-Cl-6-F
4-CF3
4-OCF3
4-C6H5
4-NC2H6
4-Pirrolidin-1-il
3,5-Benziloxi
4-NO2
4-Piperin-1-il
4-Morf olinil
4-OCH3
4-F
4-Cl
4-CH3
O
X= Cl, Br
O
N
S
O
R
Esquema 31. Rota sintética para obtenção dos novos derivados ATZDs
A síntese, da tiazolidina-2,4-diona, que foi realizada através da reação
do ácido monocloroacético com a tiouréia, em meio aquoso. Nesta reação
ocorre
um processo
de ciclização
que forma a
tiazolidina-2,4-diona
(LIBERMAN, 1948 apud LIMA, 1998).
Em uma segunda etapa, temos a síntese dos derivados 3-benziltiazolidina-2,4-dionas, através de reações de N-alquilação da TZD com haletos
de alquila substituídos, na presença de uma base e em meio etanólico, que
levou inicialmente a formação de um sal e posterior adição do haleto de alquila.
Tal metodologia é consolidada na literatura por diversos autores, tendo como
diferença o sal básico utilizado (DAVIS e DAINS, 1935; LO, SHROPSHIRE,
CROXALL, 1953).
Em paralelo foi realizado a síntese dos ésteres cianocinâmicos, que se
processou a partir da reação de condensação de Knoevenagel com aldeídos
aromáticos substituídos e cianoacetato de etila, em tolueno e na presença de
46
piperidina.
Estes
intermediários
foram
utilizados
para
obtenção
dos
substituintes benzilidênicos, na posição cinco da TZD (Esquema 32).
O
H
H
N
+
EtO
CNH
H
H
N
H
H
O
O
N
N
OEt
C
C
C
OEt
EtO
N
O
H
H
R
O
O
N
N
H
N
C
C
C
OEt
OEt
O
OEt
H
N
C
EtO
O
H
-
O
O-
H
N
OH
H
- H2O
H
H
R
R
R
Esquema 32. Mecanismo reacional da condensação de Knoevenagel para obtenção
dos ésteres cianocinâmicos
A formação da dupla exocíclica na posição cinco da TZD ocorreu devido
a retirada de um hidrogênio pela ação da piperidina, que conduz a formação de
um carbânion, que leva a um ataque ao carbono β do éster cianocinâmico,
conduzindo aos novos derivados ATZDs das séries 5-benzilideno-3-benziltiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA) (Esquema 33) (PITTA et al., 2003; SANTOS et
al., 2005; MOURÃO et al., 2005).
47
H
H
H
O
N
N
O
N
H
N
O
-
H
H
O
N
+
O H
N
H
-
O
N
H
H
N
H
H
H
R
N
C
H
N
O
O
R
OEt
H
H
OEt
H
-
H
H
O
O
O
O-
N
H
N
H
N
R
O C
N
N
H
H
N
-NCCH2COOEt
H
O
Esquema 33. Mecanismo reacional de formação dos derivados 5-benzilideno-3-benziltiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA)
3.1. Metodologias de síntese
3.1.1. Síntese da tiazolidina-2,4-diona
Em um balão de fundo redondo adicionou-se tiouréia (5 g – 0,0658 mols)
e ácido monocloroacético (6,35 g – 0,0673 mols) previamente dissolvido em
água. Aqueceu-se a mistura a uma temperatura de 96°C por 18 horas. Em
seguida, deixou-se o produto obtido em repouso por 24 horas na geladeira.
Formaram-se cristais brancos correspondentes a tiazolidina-2,4-diona, cuja
purificação foi realizada através de cristalizações sucessivas em água
destilada.
A tiazolidina-2,4-diona, de fórmula molecular C3H3NO2S (MM = 117),
após purificação, apresenta-se na forma de cristais brancos. Este composto foi
obtido com rendimento de 84 %, apresentando uma faixa de fusão 121-122 ºC
[ponto de fusão na literatura 122
º
C (KOCHKANYAN; ISRAELYAN;
ZARITOUSKII, 1978) e Rf = 0,51, em sistema de eluição CHCl3/CH3OH 96:4.
RMN1H (δ, ppm) - DMSO – d6: 4,11 ppm (CH2, s, 2H); 12,00 ppm (NH, s, 1H)
IV (cm-1) – KBr: 3115 (NH); 1670 e 1735 (C=O ).
48
3.1.2. Síntese da 3-benzil-tiazolidina-2,4-diona
Em um balão de fundo redondo foram adicionados 1,136 g – 0,0097
mols da tiazolidina-2,4-diona. Na mesma razão molar foram adicionados o
haleto de benzila e o hidróxido de sódio, em presença de metanol. A mistura
reacional foi aquecida a 65 oC, por 8 horas, levando à formação da 3-benziltiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA-1). Este intermediário foi purificado através de
cromatografia em coluna sob pressão.
3.1.3. Síntese dos ésteres de Cope (LPSF/IP)
Em um balão de fundo redondo foram adicionados o aldeído aromático
substituído e cianoacetato de etila em quantidades equimolares, na presença
de piperidina como catalisador e benzeno como solvente. A mistura reacional
foi aquecida a uma temperatura de 110 ºC, durante 4 horas. O produto foi
mantido na geladeira por 12 horas. Os 2-ciano-3-fenil-acrilatos de etilas
(LPSF/IP) foram purificados através de cristalizações sucessivas em etanol
absoluto (WANG et al., 2001; KIM et al., 1997; COUTO, 2006).
3.1.4. Síntese da 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA)
Quantidades equimolares da 3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA-1)
e dos derivados 2-ciano-3-fenil-acrilatos de etila (LPSF/IP) substituídos
dissolvidos em etanol, na presença de 350 μL piperidina como catalisador,
foram aquecidas sob refluxo durante 24 horas. Após resfriamento, ocorreu a
cristalização dos novos derivados ATZDs da série 5-benzilideno-3-benziltiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA), que foram purificados através de lavagens
sucessivas com água destilada e álcool etílico absoluto.
49
3.2. Resultados e discussão
3.2.1. Resultados espectroscópicos
3.2.1.1. 3-benzil-5-(4-metil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA-10)
O
N
S
O
H3C
C18H15NO3S. Rdt = 73,08%. P. F. 124-125ºC. Rf = 0.53 (n-hexano:acetato de
etila, 9:1). IR (KBr, cm-1) 1382, 1420, 1597, 1670, 1734, 3024. RMN 1H 300
MHz (δ ppm, DMSOd6) 2.36 (s, 3H, CH3), 4.83 (s, 2H, CH2), 7.37-7.29 (m, 7H,
aromáticos ), 7.53 (d, 2H, pos. 2,6 benzilideno, J=7.8 Hz), 7.99 (s, 1H, etileno).
MS, ESI+ 310 [M+H]+, 332 [M+Na]+ (100%).
3.2.1.2. 3-benzil-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA-11)
O
N
S
O
Cl
C17H12ClNO2S. Rdt = 86,08%. P. F. 154ºC. Rf = 0.5 (n-hexano:acetato de etila
9:1 IR (KBr, cm-1) 1380, 1490, 1676, 1732. RMN
1
H 300 MHz (δ ppm,
DMSOd6) 4.84 (s, 2H, CH2), 7.30-7.35 (m, 3H, benzil), 7.33 (d, 2H, pos. 3,5
benzilideno, J=6.6 Hz), 7.64 (d, 2H, pos. 2,6 benzilideno, J=6.6 Hz), 7.6-7.68
(m, 2H,benzil), 7.97 (s, 1H, etileno). MS, ESI+ 330 [M+H]+, 352 [M+Na]+ (100%).
50
3.2.1.3. 3-benzil-5-(4-fluor-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA-12)
O
N
S
O
F
C17H12FNO2S. Rdt = 71,74%. P. F. 126-127ºC. Rf 0.46 (n-hexano/acetato de
etila; 9:1). IR (KBr, cm-1) 1148, 1387, 1508, 1596, 1670, 1743. RMN 1H 300
MHz (δ ppm, DMSOd6) 4.84 (s, 2H, CH2), 7.29-7.42 (m, 7H, aromáticos), 7.687.73 (m, 2H, aromáticos), 7.98(s, 1H, etileno).
3.2.1.4. 3-benzil-5-(4-metoxi-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA13)
O
N
S
O
H3CO
C18H15NO3S. Rdt = 76,24%. P. F. 124-126ºC. Rf = 0.56 (n-hexano/acetato de
etila, 8:2). IR (KBr, cm-1) 1259, 1378, 1588, 1675, 1736. RMN 1H 300 MHz (δ
ppm, DMSOd6) 3.82 (s, 3H, OCH3), 4.83 (s, 2H, CH2), 7.11 (d, 2H, pos. 3,5
benzilideno, J=8.7 Hz), 7.29-7.35 (m, 5H, aromáticos), 7.60 (d, 2H, pos. 2,6
benzilideno, J=8.7 Hz), 7.93 (s, 1H, etileno). MS, ESI+ 348 [M+Na]+, 364 [M+K]+
(100%).
51
3.2.1.5. 3-benzil-5-(4-morfolinil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-14)
O
N
S
O
N
O
C21H20N2O3S. Rdt = 78,64%. P. F. 206-207ºC. Rf = 0.45 (n-hexano:acetato de
etila, 7:3). IR (KBr, cm-1) 1374, 1588, 1678, 1729, 3446. RMN 1H 300 MHz (δ
ppm, DMSOd6) 3.27-3.31 (m, 4H, morfolinil), 3.71-3.74 (m, 4H, morfolinil), 4.82
(s, 2H, CH2), 7.07 (d, 2H, pos. 2,6 benzilideno, J=9 Hz), 7.28-7.35 (m, 5H,
aromaticos), 7.5 (d, 2H, pos. 3,5 benzilideno, J= 9Hz), 7.86 (s, 1H, etileno). MS,
ESI+ 381 [M+H]+, 403 [M+Na]+ (100%).
3.2.1.6. 3-benzil-5-(4-(piridin-1-il)-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-15)
O
N
S
O
N
C22H22N2O2S. Rdt = 43,27%. P. F. 141-148ºC. Rf = 0.6 (n-hexano:acetato de
etila, 8:2). IR (KBr, cm-1) 1250, 1337, 1390, 1518, 1592, 1669, 1725, 2925.
RMN1H 300 MHz (δ ppm, DMSOd6) 1.58 (s, 5H, Piridinico), 4.81 (s, 2H, CH2),
7.33 (d, 2H, aromáticos), 7.38-735 (m, 5H, aromáticos), 7.45 (d, 2H,
aromáticos), 7.82 (s, 1H, etileno). MS, ESI+ 379 [M+H]+ (100%), 401 [M+Na]+.
52
3.2.1.7. 3-benzil-5-(4-nitro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA-16)
O
N
S
O
O2N
C17H12N2O4S. Rdt = 72%. P. F. 171-173ºC. Rf = 0.68 (n-hexano:acetato de
etila, 8:2). R (KBr, cm-1) 1341, 1378, 1514, 1605, 1695, 1740, 3114. RMN 1H
300 MHz (δ ppm, DMSOd6) 4.85 (s, 2H, CH2), 7.30-7.38 (m, 5H, aromáticos),
7.89 (d, 2H, pos. 3,5 benzilideno, J=8.7 Hz), 8.08 (s, 1H, etileno), 8.35 (d, 2H,
.
pos. 2,6 benzilideno, J=8.7 Hz). MS, ESI+ 340 [M ]+, 364 [M+1+Na]+ (100%).
3.2.1.8. 3-benzil-5-(3,5-dibenziloxi-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-17)
O
O
N
S
O
O
C31H25NO4S. Rdt = 58,72%. P. F. 120-123ºC. Rf = 0.52 (n-hexano:acetato de
etila; 8:2). IR (KBr, cm-1) 1136, 1281, 1377, 1514, 1682, 1735. RMN 1H 300
MHz (δ ppm, DMSOd6) 5.20(s, 2H, OCH2), 5.23(s, 2H, OCH2), 4.81 (s, 2H,
CH2), 7.21-7.47 (m, 18H, aromáticos), 7.86 (s, 1H, etileno). MS, ESI+ 530
[M+Na]+ (100%).
53
3.2.1.9. 3-benzil-5-(4-(pirrolidin-1-il)-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-18)
O
N
S
N
O
C21H20N2O2S. Rdt = 76%. P. F. 169-170ºC. Rf = 0.8 (n-hexano:acetato de etila,
7:3). IR (KBr, cm-1) 1326, 1373, 1583, 1674, 1728. RMN1H MHz (δ ppm,
DMSOd6) 1.23-1.29 (m, 4H, pirrolidinicos), 1.97 (m, 4H, pirrolidinicos), 4.81 (s,
2H, CH2), 6.66-6.70 (m, 2H, aromáticos), 7.28-7.36 (m, 5H, aromáticos), 7.447.46 (d, 2H, aromáticos), 7.82 (s, 1H, etileno). MS, ESI+ 365 [M+H]+, 387
[M+Na]+ (100%).
3.2.1.10. 3-benzil-5-(4-dimetilamino-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-19)
O
N
H3C
S
N
O
CH3
C19H18N2O2S. Rdt = 69%. P. F. 120-123ºC. Rf = 0.52 (n-hexano:acetato de
etila, 8:2). IR (KBr, cm-1) 1196, 1332, 1373, 1584, 1674, 1722. RMN1H 400 MHz
(δ ppm, DMSOd6) 3.02 (s, 6H, -CH3), 4.82 (s, 2H, CH2), 6.80-6.84 (m, 2H,
aromáticos), 7.27-7.37 (m, 5H, aromáticos), 7.44-7.47 (d, 2H, aromáticos, J=8.8
Hz), 7.83 (s, 1H, etileno). MS, ESI+ 339 [M+H]+, 361 [M+Na]+ (100%).
54
3.2.1.11. 3-benzil-5-(4-fenil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA-20)
O
N
S
O
C23H17NO2S. Rdt = 83%. P. F. 156-157ºC. Rf = 0.48 (n-hexano:acetato de etila,
9:1). IR (KBr, cm-1) 1328, 1376, 1598, 1680, 1733. RMN 1H 400 MHz (δ ppm,
DMSOd6) 4.85 (s, 2H, CH2), 7.30-7.52 (m, 9H, aromáticos), 7.71-7.77 (m, 3H,
aromáticos), 7.86 (d, 2H, aromáticos, J=8.4 Hz), 8.02(s, 1H, etileno). MS, ESI+
394 [M+Na]+ (100%).
3.2.1.12. 3-benzil-5-(4-trifluormetil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-22)
O
N
F
S
F
O
F
C18H12F3NO3S. Rdt = 64%. P. F. 129-130ºC. Rf = 0.42 (n-hexano:acetato de
etila, 9:1). IR (KBr, cm-1) 1170, 1346, 1385, 1683, 1750. RMN 1H 400 MHz (δ
ppm, DMSOd6) 4.84 (s, 2H, CH2), 7.38-7.38 (m, 5H, aromáticos), 7.53 (d, 2H,
aromáticos, J=8 Hz), 7.77 (d, 2H, aromáticos, J=8.8 Hz), 8.00 (s, 1H, etileno).
55
3.2.1.13. 3-benzil-5-(2-clroro-6-fluor-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-23)
Cl
O
N
S
F
O
C17H11ClFNO2S. Rdt = 21,36%. P. F. 90-91ºC. Rf = 0,56 (n-hexano:acetato de
etila, 9:1). IR (KBr, cm-1) 1085, 1247, 1344, 1689, 1739. RMN 1H 400 MHz (δ
ppm, DMSOd6) 4.82 (s, 2H, CH2), 7.29-7.43 (m, 6H, aromáticos), 7.49-7.60 (m,
2H, aromáticos), 7.86 (s, 1H, etileno). MS, ESI+ 348 [M+H]+, 370 [M+Na]+
(100%).
3.2.1.14. 3-benzil-5-(2-clroro-5-nitro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/RA-24)
Cl
O
N
S
O
NO2
C17H11ClN2O4S. Rdt = 21,67%. P. F. 114-115ºC. Rf = 0.42 (n-hexano:acetato
de etila, 8:2). IR (KBr, cm-1) 1347, 1374, 1526, 1603, 1694, 1748. RMN 1H 400
MHz (δ ppm, DMSOd6) 4.86 (s, 2H, CH2), 7.29-7.39 (m, 5H, aromáticos), 7.95
(d, 1H, aromático, J= 8.8 Hz), 8.00 (s, 1H, etileno), 8.29-8.35 (m, 2H,
aromáticos). MS, ESI+ 374 [M]+, 397 [M+Na]+ (100%).
Devido à presença da dupla exocíclica nos derivados ATZDs duas
conformações Z e/ou E podem ser formadas. Contudo, em trabalhos anteriores
e com o auxílio da cristalografia de raio-X e RMN
13
C foi possível mostrar a
prevalência da configuração Z nos derivados 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-diona
(GUARDA et al., 2003; ALBUQUERQUE et al., 1999).
56
A análise dos resultados obtidos na síntese dos novos derivados ATZDs
da série 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA), nos permite
afirmar que a metodologia utilizada apresenta-se como uma boa rota sintética,
com rendimento global variando entre 21% e 86%.
Estudo Biológico
58
4. Estudo Biológico
4. Citotoxicidade in vitro
4.1. Material e Métodos
A avaliação da atividade citotóxica in vitro foi realizada no intuito de
verificar a citotoxicidade de substâncias puras em 3 linhagens de células
tumorais. Essa análise faz parte de um screening inicial para determinação do
potencial antitumoral destas amostras.
A análise de citotoxicidade pelo método do MTT, primeiramente descrita
por Mosman em 1983, vem sendo utilizada no programa de screening do
National Cancer Institute dos Estados Unidos (NCI), que testa mais de 10.000
amostras a cada ano (SKEHAN et al., 1990). É um método rápido, sensível e
barato que tem a capacidade de analisar a viabilidade e o estado metabólico da
célula. É uma análise colorimétrica baseada na conversão do sal 3-(4,5-dimetil2-tiazol)-2,5-difenil-2-H-brometo de tetrazolium (MTT) em azul de formazan, a
partir
de
enzimas
mitocondriais
presentes
somente
nas
células
metabolicamente ativas. O estudo citotóxico pelo método do MTT permite
definir facilmente a citotoxicidade, mas não o mecanismo de ação (BERRIDGE
et al., 1996).
4.1.2. Células
As linhagens tumorais utilizadas, HT29 (carcinoma de cólon - humano),
HEp- 2 (carcinoma de laringe - humano) e NCI H-292 (câncer de pulmão–
humano) foram obtidas do Banco de células do Rio de Janeiro, tendo sido
cultivadas em meio DMEN, suplementados com 10 % de soro fetal bovino e 1
% de antibióticos, mantidas em estufa a 37 °C e atmosfera contendo 5% de
CO2.
59
4.1.3. Amostras
As amostras foram diluídas em DMSO puro estéril e em seguida
diluídas ate concentração de 25 µg/mL para substâncias puras. As células
foram plaqueadas na concentração de 1 x 105 células/mL. As substâncias
previamente dissolvidas em DMSO foram diluídas em série no meio DMEN
para obtenção das concentrações finais (25μg/mL) e adicionadas em placa de
96 poços (100μL/ poço). As placas foram incubadas por 72 horas em estufa a
5% de CO2 a 37°C. Em seguida, foram adicionados 25 µL da solução de MTT
(sal de tetrazolium), e as placas foram incubadas por 3h. A absorbância foi lida
após dissolução do precipitado com DMSO puro em espectrofotômetro de
placa a 595nm.
4.2. Resultados e Discussão
Os resultados de citotoxicidade dos derivados LPSF-RAs estão
apresentados na tabela 1.
Tabela 1. Inibição da proliferação (%) realizado em quadruplicata pelo método do MTT
Linhagens Celulares
Amostras
LPSF/RA10
LPSF/RA11
LPSF/RA12
LPSF/RA13
LPSF/RA14
LPSF/RA15
LPSF/RA16
LPSF/RA17
LPSF/RA18
LPSF/RA19
LPSF/RA20
LPSF/RA22
LPSF/RA23
LPSF/RA24
HT29
NCI H292
HEP
12,3 ± 3,5
14,3 ± 3,3
57,9 ± 5,8
0,0
7,2
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
34,2
19,1 ± 3,4
9,3 ± 14,0
27,3 ± 4,1
31,2 ± 5,0
32,1 ± 2,5
0,0
24,3 ± 1,2
13,1 ± 0,7
0,0
22,8 ± 4,5
37,4 ± 6,4
16,3 ± 4,1
0,0
20,4 ± 1,8
24,2 ± 1,9
46,0 ± 8,6
69,7 ± 6,5
17,5 ± 0,1
11,0 ± 0,3
16,3 ± 1,7
13,0 ± 8,4
14,7 ± 5,6
0,0
10,0 ± 3,9
22,8 ± 8,1
28,3 ± 5,1
0,0
19,1 ± 3,4
4,5 ± 0,2
49,1 ± 9,3
63,8 ± 4,9
- Os resultados representam a média ± desvio padrão
60
As amostras apresentaram baixa citotoxicidade frente às células
testadas na concentração de 25µg/mL. Estes resultados demonstram que esta
serie química possui baixa ou nenhuma atividade frente às linhagens celulares
tumorais humanas com exceção dos derivados LPSF/RA-12 (Linhagem HT29)
e LPSF/RA-24 (Linhagem NCI H-292 e HEP-2) que apresentaram moderada
ação citotóxica.
4.2.1. Avaliação da atividade antimicrobiana
4.2.1.1. Método de Difusão em Disco
Para avaliação in vitro da atividade antimicrobiana das amostras foi
inicialmente aplicada a técnica de difusão em disco, de acordo com BAUER et
al (1966). As cepas selecionadas para o teste foram Staphylococcus aureus
ATCC 25923, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC
27853. Os experimentos foram executados no Laboratório de Microbiologia do
Departamento de Microbiologia e Parasitologia da UFRN, supervisionado pela
Profª Drª Vânia Sousa Andrade. Todos os ensaios foram realizados em
triplicata.
As culturas bacterianas diluídas em solução salina (escala 0,5 de Mc
Farland) foram semeadas na superfície de ágar Mueller-Hinton em placas de
Petri estéreis descartáveis. Discos de papel de filtro (6mm) esterilizados,
impregnados com 20 µL de cada uma das amostras nas concentrações de 1
mg/mL foram fixados sobre a superfície do ágar inoculado. As placas foram
incubadas em estufa bacteriológica por 24 horas, a 36ºC. Foram usados um
controle negativo (diluente das amostras) e um controle positivo (antibiótico
padrão, oxacilina) conforme discriminado na Figura 15.
61
A
B
C
Figura 15. Cultura de S. aureus. Média do halo da oxacilina 19mm. A- Amostra, BControle positivo, C- Controle negativo
Após 24 horas de cultivo não se observou a formação de halo de
inibição de crescimento com os derivados testados, demonstrando que as
substâncias não apresentaram atividade antibacteriana para nenhuma das
cepas testadas. Embora o teste de Disco Difusão seja um método qualitativo e
na prática seja utilizada para realizar uma triagem, a sensibilidade da técnica
foi confirmada pela observação de halo de inibição para o controle positivo e
ausência de halo para o controle negativo.
Os resultados sugerem que novos testes devem ser realizados
utilizando-se, como exemplo, concentrações mais elevadas dos compostos.
Entretanto,
concentrações
mais
elevadas
podem
implicar em
efeitos
citotóxicos, inviabilizando futuramente o uso dessas moléculas como
antibacterianos.
Por outro lado, investigações estruturais a cerca dessas moléculas
podem ser promissores para aumentar as chances dessas substâncias se
tornarem antimicrobianos.
Conclusão
63
5. Conclusão
Considerando a vasta gama de efeitos colaterais e o possível
desenvolvimento de resistência aos fármacos anticâncer e antimicrobianos
disponíveis atualmente na clínica, nós realizamos a síntese, purificação,
determinação das características físico-químicas, comprovação estrutural e
avaliação da atividade anticâncer in vitro de novos derivados ATZDs.
Sintetizou-se 14 novos derivados arilideno-tiazolidinicos da série 5benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona.
As moléculas sintetizadas tiveram suas estruturas comprovadas através
da Espectrofotometria de Absorção no Infravermelho, Ressonância Magnética
Nuclear de Hidrogênio e da Espectrometria de Massas.
Os testes preliminares realizados, tendo em vista a avaliação da
atividade citotóxica em células tumorais, não demostraram atividades
promissoras frente as linhagens de células tumorais, tendo como únicas
exceções os derivados LPSF/RA-12 e LPSF/RA-24 que apresentaram uma
porcentagem de inibição moderada da Linhagem celular HT29 o derivado
LPSF/RA-12 e as Linhagens celulares NCI H-292 e HEp-2 o derivado
LPSF/RA-24.
Os resultados obtidos, deram indícios que, os compostos desta série
não apresentam bons espectros de ação antibacteriana e citotóxica tumoral in
vitro. Mas, podem ser utilizados para testar outras propriedades biológicas. E
também encontrar algum microrganismo em especial que seja sensível a algum
membro desta serie, mostrando que estas moléculas possuem atividade
seletiva, como é observado na literatura.
Perspectivas
65
6. Perspectivas
Faz-se necessário uma complementação e aprofundamento dos estudos
em relação à atividade biológica com indicação de outro alvo biológico,. Pois,
está nova série de derivados da tiazolidina-2,4-diona não apresentaram
atividade
antineoplásica
e
antibacteriana,
tais
resultados
não
são
desanimadores visto que elas apresentam uma baixa toxicidade, isto
proporciona um excelente índice de segurança a estes derivados e que os
mesmos deveram ser testados em diferentes alvos biológicos visto que o
núcleo tiazolidínico apresenta diversas atividades relatadas na literatura como
antiinflamatória, hipoglicemiante entre outras.
Referências Bibliográficas
67
7. Referências Bibliográficas
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