Índice - hasiera - upv/ehu m_1.pdf · g0 → fase de descanso. g1 → interfase. g2 → segunda...

Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

I

Índice

Página

Abreviaturas y Acrónimos ………………………………………………………. VII

Consideraciones generales………………….………………………………….. 1

CAPÍTULO I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de

fosfonato……………………………………………………………………………... 23

1.1. Introducción………………………..……………………………………….. 25

1.2. Planteamiento general y objetivos ………………………………………. 50

1.3. Resultados y discusión……………………………………………………. 52

1.3.1. Preparación de heterociclos nitrogenados fluorados derivados

de fosfonato, utilizando 2-azadienos fluorados y fosforados…………… 52

1.3.1.1. Formación de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados

de fosfonato a partir de fosfazenos (ruta a) ………………………... 54

1.3.1.2. Formación de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados

de fosfonato a partir de amidinas (ruta b) ………………………….. 64

1.3.1.3. Reactividad de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados

de fosfonato………………………………............…………………… 70

1.3.2. Síntesis y reactividad de 1-azadienos fluorados derivados de

fosfonato……………………………………………………………………… 72

1.3.2.1. Preparación de 1-azadienos fluorados derivados de

fosfonato. ………………………………………………………………. 78

1.3.2.2. Estudio de la reactividad de 1-azadienos fluorados

derivados de fosfonato………………………………………………... 80

CAPÍTULO II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I …… 89

2.1 Introducción………………………………………………………………… 91

Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

II

Página

2.2. Planteamiento general y objetivos ………………………………………. 120

2.3. Derivados de 1,5-naftiridinas……………………………………………. 125

2.3.1. Síntesis de derivados de 1,5-naftiridinas………………………… 131

2.3.1.1. Reacción de Povarov de aldiminas derivadas de 3-

aminopiridina con olefinas sencillas………………………………… 131

2.3.1.2. Estudio computacional de la reacción…………………… 148

2.3.1.3. Reacción de 2-(3-piridilimino)acetato de etilo con olefinas

sencillas………………………………………………………………… 161

2.3.1.4. Estudio de la reacción de Povarov de aldiminas

derivadas de 3-aminopiridina con olefinas tensionadas…………. 169

2.3.1.5. Aromatización y oxidación de los derivados de 1,2,3,4-

tetrahidro-1,5-naftiridinas……………………………………………... 189

2.3.2. Determinación de la actividad biológica de los derivados de 1,5-

naftiridinas como inhibidores de Topoisomerasa I……………………… 202

2.3.2.1. Actividad inhibitoria de derivados de 1,5-naftiridina…..… 207

2.3.2.2. Ensayos de citotoxicidad……….………...………………... 215

2.3.2.3. Docking de derivados de 1,5-Naftiridinas……………….... 223

2.4. Quinolinas fosforadas……………………..………………………………. 234

2.4.1. Síntesis de derivados de 1,2,3,4-tetrahidroquinolina con

sustituyentes fosforados…………………………………………..……….. 242

2.4.1.1. Reacción de Povarov de iminas con sustituyentes

fosforados con olefinas sencillas…………………………………… 245

Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

III

Página

2.4.1.2. Estudio de la reacción de Povarov de iminas con

sustituyentes fosforados con olefinas tensionadas……………….. 269

2.4.1.3. Oxidación de los derivados de 1,2,3,4-

tetrahidroquinolinas fosforiladas……………………………………... 277

2.4.2. Determinación de la actividad biológica de los derivados de

quinolinas fosforadas como inhibidores de Topoisomerasa I…………. 287

2.4.2.1. Actividad inhibitoria de derivados de quinolinas

fosforadas…………………………..…………………………….......... 288

2.4.2.2. Ensayos de citotoxicidad…………………………..………... 293

Conclusiones………………………………………………………………………. 297

CAPÍTULO III. Parte experimental………………………………………………... 303

3.1. Técnicas experimentales generales……………………………………... 305

3.1.1. Técnicas analíticas…………………………………………………... 305

3.1.2. Disolventes y reactivos……………………………………………… 307

3.1.3. Varios………………………………………………………………….. 308

3.2. Experimental Capítulo I. ………………………………………………….. 309


de fosfonatos, utilizando 2-azadienos fluorados y fosforados………… 317


fosfonato……………………………………………………………………… 332

3.3. Experimental Capítulo II……….………………………………………….. 332

3.3.1. Síntesis de derivados de 1,5-naftiridinas…………………………. 332


aminopiridina con olefinas sencillas……………………………. 332

Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

IV

Página

3.3.1.2. Reacción de 2-(3-piridilimino)acetato de etilo con

alquenos ……………………………………………………………. 351

3.3.1.3. Estudio de la reacción de Povarov de aldiminas

derivadas de 3-aminopiridina con olefinas tensionadas……… 355

3.3.1.4. Aromatización y oxidación de los derivados de

1,2,3,4-tetrahidro-1,5-naftiridinas………………………………… 374


sustituyentes fosforados…………………………………….……………… 393

3.3.2.1. Reacción de Povarov de iminas con sustituyentes

fosforados con olefinas sencillas………………………………… 393


sustituyentes fosforados con olefinas tensionadas…………… 436

3.3.2.3. Oxidación de los derivados de 1,2,3,4-

tetrahidroquinolinas fosforiladas…………………………………. 444

3.4. Determinación de la actividad biológica de los derivados de 1,5

naftiridinas y quinolinas fosforadas como inhibidores de Topoisomerasa I 453

3.4.1. Actividad inhibitoria de derivados de 1,5-naftiridina y quinolinas

fosforadas………………………………………………………………….… 453

3.4.2. Cultivo celular………………………………..……………………….. 454

3.4.3. Ensayo de citotoxicidad…………………………………………….. 456

3.4.4. Resultados………………………………………………………….… 458

3.4.4.1. Resultados biológicos para los derivados de 1,5-

naftiridinas……………………………………………………..…… 458

3.4.4.2. Resultados biológicos para los derivados de

quinolinas fosforadas……………………………………………… 476

Índice. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

V

Página

Índice de tablas…………………………………………………………………… 485

Índice de compuestos…………………………………………………………. 297

Abreviaturas y Acrónimos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

VII

Abreviaturas y Acrónimos.

A → Adenina.

ác. → Ácido.

AcOEt → Acetato de etilo.

AcO → Acetato.

AcOH → Ácido acético.

A.L. → Ácido de Lewis.

Aq. → Acuoso.

Ar → Arilo.

ARG → Arginina.

ARN → Ácido ribonucleico.

ASP → Aspartato.

ASN → Asparragina.

ATCC → American Type Culture Collection.

Bn → Bencilo.

BQ → Benzoquinona.

C → Citosina.

CAN → Nitrato amónico de cerio.

Carom → Carbono aromático.

Cbz → Benciloxicarbonil.

CD → Antígeno de diferenciación.


VIII

CDK → Quinasa dependiente de ciclina.

CI → Ionización química.

Conv. → Conversión.

d → Doblete.

DAST → Trifluoruro de dietilaminosulfuro.

DBFOX-Ph → 4,6-Dibenzofurandiil-2,2´-bis(4-feniloxazolina).

dd → Doble doblete.

ddd → Doble doble doblete.

DDQ → 2,3-Dicloro-5,6-diciano-1,4-benzoquinona.

DEAD → Azodicarboxilato de dietilo.

DIAD → Azodicarboxilato de diisopropilo.

DME → Dimetil éter.

DMSO → Dimetil sulfóxido.

DNAsas → Desoxirribonucleasas.

dq → Doble cuadruplete.

dt → Doble triplete.

E → Enzima.

Ed. → Editores.

EDTA → Ácido etilendiaminotetraacético.

ES → Complejo enzima – sustrato.

Et → Etilo.

eq. → Equivalentes.

FDA → Agencia de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug

Administration).


IX

FID → Detector de ionización de llama.

g. → Gramos.

G → Guanina.

G0 → Fase de descanso.

G1 → Interfase.

G2 → Segunda fase de descanso.

GLU → Glucosa.

h → Horas.

Harom → Protón aromático.

HMBC → Correlación heteronuclear a larga distancia (Heteronuclear

Multiple Bond Correlation).

HMDS → Hexametildisilazano potásico.

HMQC → Heteronuclear multiple quantum correlation.

HRMS → Espectrometría de masas de alta resolución (High Resolution

Mass Spectrometry).

Hz → Hercios.

IC50 → Concentración del inhibidor necesaria para reducir in vitro el

crecimiento celular en un 50%.

IE → Impacto electrónico.

IR → Espectro de infrarrojo.

J → Constante de acoplamiento.

KAT → Quinunerina aminotransferasa.

Kcal → Kilocaloria.

l → Litros.


X

L → Isoforma lineal del ADN.

LC → Cromatografía de líquidos.

LDA → Diisopropil amiduro de litio.

LP → Perclorato de litio.

LYS → Lisina.

m → Multiplete.

M → Molar.

M+ → Ión molecular.

mbar → Milibar.

Me → Metilo.

mGlu → Receptores glutámicos metabotrópicos.

MHz → Megahercios.

min. → Minutos.

ml → Mililitros.

mM → Milimolar.

mmol → Milimol.

MTT → 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difeniltetrazolio.

MS → Espectro de masas.

m/z → Relación masa/carga.

Nb → Nucleobase.

NFSI → N-Fluorobencenosulfonamida.

nm → Nanómetros.

nM → Nanomolar.

NOESY → Nuclear Overhauser effect spectroscopy.


XI

OC → Isoforma abierta del ADN.

ORTEP → Oak ridge thermal ellipsoid plot.

Ox. → Oxidación.

P → Producto de la reacción enzimática.

pBR → Plásmido, Bolívar y Rodriguez.

PBS → Phosphate buffered saline.

PDB → Banco de datos de proteínas (Protein Data Bank).

PET → Tomografía por emisión de positrones.

Pf. → Punto de fusión.

Ph → Fenilo.

pH → Indicador de acidez de una sustancia (Pondus Hidrogenium).

PHE → Fenilalanina.

Pir. → Piridil.

PKA → Proteína cinasa A.

PNP → Purinanucleósido fosforilasa.

ppm → Partes por millón.

PRO → Prolina.

Prod. → Producto.

Psi → Libra por pulgada cuadrada.

q → Cuadruplete.

QSAR → Relación cuantitativa estructura – actividad.

Q-TOF → Espectrómetro de masas de cuadrupolo con analizar de tiempo

de vuelo (Cuadrupole Time Of Fight).

refl. → Reflujo.


XII

Rdto. → Rendimiento.

Rf → Factor de retención en croamtografía en capa fina (Retention

Factor).

RF → Cadena fluorada.

RMN → Resonancia magnética nuclear.

r.p.m. → Revoluciones por minuto.

RPMI → Medio de cultivo Roswell Park Memorial Institute.

s → Singlete.

S → Sustrato.

S → Fase sintética.

sa → Singlete ancho.

SC → Isoforma superenrrollada del ADN.

SIDA → Síndrome de inmunodeficiencia adquirida.

t → Triplete.

t → Tiempo.

T → Temperatura.

T10 → Timina 10.

t.a. → Temperatura ambiente.

Tf → Triflato.

TGF → Factor de crecimiento transformante.

THF → Tetrahidrofurano.

TiPBS → 6-O-2,4,6-triisopropilbencenosulfonil.

TMS → Trimetilsilil.


XIII

TOCSY → Espectroscopía de correlación total (Total correlation

spectroscopy).

Tol → Grupo tolilo.

Tos → Grupo tosilo.

TS → Estructura de Transición.

TYR → Tirosina.

UV → Ultravioleta.

V → Voltios.

Vcap → Voltaje del capilar.

G → Energía de Gibbs.

Ea → Energía de activación.

Erxn → Energía de reacción.

Å → Amstrong.

l → Microlitro.

M → Micromolar.

→ Desplazamiento químico.

→ Frecuencia.

→ Longitud de onda.


XIV

Consideraciones generales. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

3

Consideraciones generales.

Los compuestos azadiénicos se han convertido en una herramienta muy útil

en química orgánica, tanto en la síntesis de compuestos acíclicos como en la

construcción de heterociclos.

En nuestro grupo, se han desarrollado estrategias sintéticas para la

preparación, entre otros, de 1-azadienos I1 y 2-azadienos II

2 (Figura 1), así como

para su utilización en la construcción de sistemas cíclicos y acíclicos nitrogenados.

Figura 1. Estructuras de 1-azadienos y 2-azadienos.

Además de la conocida reacción de cicloadición [4+2],3 los 1-azadienos

4

muestran una reactividad muy variada y han sido utilizados con éxito en la síntesis

1 a) J. Vicario, D. Aparicio, F. Palacios J. Org. Chem. 2009, 74, 452-456; b) F. Palacios, J. Vicario, A.

Maliszewska, D. Aparicio J. Org. Chem. 2007, 72, 2682-2685. 2 a) F. P. Cossío, C. Alonso, B. Lecea, M. Ayerbe, G. Rubiales, F. Palacios J. Org. Chem. 2006, 71,

6020-6030; b) F. Palacios, E. Herrán, C. Alonso, G. Rubiales Tetrahedron 2006, 62, 7611-7618; c) F. Palacios, E. Herrán, G. Rubiales, J. M. Ezpeleta J. Org. Chem. 2002, 67, 2131-2135; d) F. Palacios, C. Alonso, P. Amezua, G. Rubiales J. Org. Chem. 2002, 67, 1941-1946. 3 a) T.-Y. Jian, P.-L. Shao, S. Ye Chem. Commun. 2011, 47, 2381-2383; b) F. Palacios, D. Aparicio, Y.

López, J. M. de los Santos Heterocycles 2006, 67, 815-822.


4

de fármacos y productos naturales como por ejemplo, Sedridina5, Concieina

6,

Isoascidemina7, Cistodamina

8, Fomazarina

9, Chamobtusina A

10 y Piericidina A1 y

B111

(Figura 2).

Figura 2. Compuestos en cuya síntesis se han utilizado 1-azadienos.

La reactividad de los 1-azadienos depende tanto de la naturaleza de los

sustituyentes, como del reactivo frente al que reaccionan. Así, los 1-azadienos

deficientes en electrones, con sustituyentes atractores de electrones como grupos

sulfonil, acil o alcoxicarbonil, actúan preferentemente como electrófilos en

4 a) B. Groenendal, E. Ruijer, R. V. A. Orru Chem. Commun. 2008, 43, 5474-5489; b) S. Jayakumar, M.

P. S. Ishar, M. P. Mahajan Tetrahedron 2002, 58, 379-471; c) P. Buonora, J. C. Olsen, T. Oh Tetrahedron 2001, 57, 6099-6138. 5 a) T. Itoh, K. Nishimura, K. Nagata, M. Yokoya Synlett 2006, 14, 2207-2210; b) T. Uyehara, N. Chiba,

I. Suzuki, Y. Yamamoto Tetrahedron Lett. 1991, 32, 4371-4374. 6 M. E. Jung, Y. M. Choi J. Org. Chem. 1991, 56, 67729-67730.

7 E. Gómez Bengoa, A. M. Echavarren J.Org. Chem. 1991, 56, 3497-3501.

8 Y. Kitara, A. F. Tamura, A. Kubo Tetrahedron Lett. 1997, 38, 4441-4442.

9 D. Boger, J. Hong, M. Hikota, M. Ishida J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2471-2477.

10 H. Watanabe, N. Mori, K. Kuzuya Org. Lett. 2010, 12, 4709-4711.

11 K. A. Shaaban, A. Khaled, E. Helmke, G. Kelter, H. H. Fiebig, H. Laatsch J. Antibiot. 2011, 64, 205-

209.


5

adiciones conjugadas 1,4 y también pueden reaccionar con dienófilos

electrónicamente ricos en reacciones de hetero Diels-Alder con demanda

electrónica inversa. Los 1-azadienos ricos en electrones, con sustituyentes

electrodonores como grupos alquil, alcoxi o dialquilamino, reaccionan

preferentemente en reacciones de hetero Diels-Alder con dienófilos pobres,

aunque también pueden actuar como nucleófilos nitrogenados.4a

Los 1-azadienos son intermedios sintéticos de indudable valor en química

orgánica. Estos compuestos han sido empleados en diversos procesos que

incluyen la construcción de numerosos heterociclos nitrogenados que están

presentes en muchos compuestos bioactivos naturales12

y no naturales,13

a través

de reacciones aza Diels-Alder.14

En 1989, Boger y colaboradores emplearon con

éxito los N-sulfonil 1-azadienos en la reacción con éteres vinílicos.15

Décadas

después, la reacción de hetero Diels-Alder con 1-azadienos se ha desarrollado

como una eficiente ruta sintética para la preparación de una gran variedad de

heterociclos nitrogenados.16

Así, en nuestro grupo, se han preparado piridinas

derivadas de α-aminoácidos, por reacción de hetero Diels-Alder entre sulfiniliminas

,-insaturadas y dienófilos ricos en electrones, tales como enaminas derivadas

de pirrolidina y enol éteres17

(Esquema 1).

12

R. Scheffelaar, M. Paravidino, A. Znabet, R. F. Schmitz, F. J. J. de Kanter, M. Lutz, A. L. Spek, C. F. Guerra, F. M. Bickelhaupt, M. B. Groen, E. Ruijter, R. V. A. Orru J. Org. Chem. 2010, 75, 1723-1732. 13

a) C. A. Kuttruff, H. Zipse, D. Trauner Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1402-1405; b) M. El Sous, D. Ganame, P. Tregloan, M. A. Rizzacasa Synthesis 2010, 23, 3954-3966. 14

a) J. Esquivias, I. Alonso, R. G. Arrayás, J. C. Carretero Synthesis 2009, 1, 113-126; b) R. C. Clark I. An asymmetric variant of the 1-azadiene Diels-Alder reaction. II. Total synthesis, stereochemical reassignment and absolute configuration of chlorofusin, Diss. Abstr. Int. B 2009, 69, 6104. 15

D. L. Boger, A. M. Kasper J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 1517-1519. 16

a) D. R. Gautam, J. Protopappas, K. C. Fylaktakidou, K. E. Litinas, D. N. Nicolaides, C. A. Tsoleridis Tetrahedron Lett. 2009, 50, 448-451; b) J.-Y. Lu, H.-D. Arndt J. Org. Chem. 2007, 72, 4205-4212; c) R. C. Clark, S. S. Pfeiffer, D. L. Boger J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2587-2593. 17

F. Palacios, J. Vicario, D. Aparicio Tetrahedron Lett. 2007, 48, 6747-6750.


6

Esquema 1.

Aun así, la reacción catalítica de hetero Diels-Alder enantioselectiva, de 1-

azadienos ha sido muy poco estudiada. Un ejemplo es la reacción hetero Diels-

Alder enantioselectiva de 1-azadienos sulfonados con éteres vinílicos, catalizada

por un complejo de níquel con un ligando quiral, que conducen a

tetrahidropiridinas quirales sustituidas18

(Esquema 2).

Esquema 2.

18

J. C. Carretero, R. G. Arrayás, J. Esquivas J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1480-1481.


7

Recientemente, se ha aplicado con éxito la aminocatálisis a la reacción de

hetero Diels-Alder entre 1-azadienos tosilados y aldehídos en la síntesis de otros

heterociclos derivados de piridina19

(Esquema 3).

Esquema 3.

Además, los 1-azadienos han sido utilizados en cicloadiciones [4+1] con

iluros de azufre para formar derivados de pirrolina20

(Esquema 4).

Esquema 4.

Respecto a los 2-azadienos, estos han demostrado que pueden ser

intermedios interesantes participando en cicloadiciones [4+2]21

frente a diversos

19

Y. C. Chen, Z.-Q. He, B. Han, R. Li, L. Wu Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 755-757. 20

L.-Q. Lu, J.-J. Zhang, F. Li, Y. Cheng, J. An, J.-R. Chen, W.-J. Xiao Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4495-4498. 21

a) M. J. Alves, M. M. Duraes, A. Gil Fortes Tetrahedron Lett. 2003, 44, 5079-5082; b) K. C. Nicolaou, S. A. Snyder, T. Montagnon, G. Vassilikogiannakis Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1668-1698; c) K. C. Nicolaou, M. Nevalainen, B. S. Safina, M. Zak, S. Bulat Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1941-1945; d) C. J. Moody, R. A. Hughes, S. P. Thompson, L. Alcaraz Chem. Commun. 2002, 1760-1761; e) D. Ntirampebura, L. Ghosez Synthesis 2002, 2043-2052.


8

tipos de dienófilos (Esquema 5) en la construcción de sistemas heterocíclicos de

seis miembros como pueden ser las piridinas, pirimidinas e isoquinolinas, con un

alto grado de regio y estereoselectividad.4b,4c,22

Esquema 5. Cicloadiciones [4+2] con 2-azadienos.

Los 2-azadienos electrónicamente neutros han sido utilizados como

heterodienos en reacciones Diels-Alder con demanda electrónica inversa frente a

dienófilos electrónicamente ricos23

y heterodienófilos.24

En nuestro grupo, por

ejemplo, se ha estudiado la reactividad frente a dienófilos electrónicamente ricos

como enaminas cíclicas derivadas de pirrolidina, obteniéndose derivados de

piridinas25

(Esquema 6).

22

a) M. J. Alves, N. G. Azoia, A. Gil Fortes Tetrahedron 2007, 63, 727-734; b) Y.-Q. Ding, D.-C. Fang J. Org. Chem. 2003, 68, 4382-4387; c) D. L. Boger Comprehensive Organic Synthesis, B. M. Trost, I. Fleming, Pergamon, Oxford, 1991; c) W. Carruthers Cycloaddition Reactions in Organic Synthesis, Pergamon, Oxford, 1990; d) D. L. Boger, S. N. Weinreb Hetero Diels-Alder Methodology in Organic Synthesis, Academic Press, Orlando, 1987; e) D. L. Boger Tetrahedron 1983, 39, 2869-2939. 23

Y. Cheng, E. Ho, P. S. Mariano, H. L. Ammon J. Org. Chem. 1985, 50, 5678-5686. 24

E. D. Anderson, D. L. Boger Org. Lett. 2011, 13, 2492-2494. 25

a) F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales, J. M. Ezpeleta Eur. J. Org. Chem. 2001, 11, 2115-2122; b) C. Alonso Tesis Doctoral, UPV-EHU, Vitoria, 1998.


9

Esquema 6.

También han sido utilizados en reacciones Diels-Alder con demanda

electrónica normal con dienófilos pobres26

y con heterodienófilos,27

para la

preparación de compuestos heterocíclicos nitrogenados. Por ejemplo, frente a

glioxalato de etilo y cetomalonato de dietilo, obteniéndose las correspondientes

oxazinas25b,28

(Esquema 7).

Esquema 7.

Los 2-azadienos también han sido utilizados en reacciones de aza Diels-

Alder intramolecular para la preparación de compuestos policíclicos.29

Así, por

26

F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales, C. Tobillas, J. M. Ezpeleta Heterocycles 2003, 61, 493-503. 27

a) K. Afarinkia, A. Bahar, J. Neuss, A. Ruggiero Tetrahedron Lett. 2004, 45, 3995-3998. 28

F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales J. Org. Chem. 1997, 62, 1146-1154. 29

a) W. Van Snick, A. Parchina, W. Dehaen Tetrahedron 2011, 67, 4179-4184; b) B. V. Subba Reddy, A. Antony, J. S. Yadav Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3071-3074.


10

ejemplo, partiendo de 2-azadienos electrónicamente neutros con grupos arilos

como sustituyentes, se pueden obtener heterociclos con varios anillos fusionados,

mediante una reacción aza Diels-Alder intramolecular2d

(Esquema 8).

Esquema 8. Reacción de aza Diels-Alder intramolecular.

En cuanto a los 2-azadienos electrónicamente pobres, a pesar de ser

sustratos adecuados para reacciones hetero Diels-Alder con demanda electrónica

inversa, se les ha prestado menos atención. Cuando estos heterodienos se

encuentran sustituidos con un solo grupo electroatractor pueden reaccionar tanto

con dienófilos electrónicamente ricos como con dienófilos deficientes en

electrones.30

Sin embargo, cuando estos 2-azadienos contienen un segundo

sustituyente electroatractor, solamente tienen lugar cicloadiciones con demanda

electrónica inversa con dienófilos ricos, como enaminas.

Así, Gonsalves y

colaboradores han preparado derivados de dihidropiridinas y piridinas mediante

reacciones hetero Diels-Alder de 2-azadienos, que poseen dos sustituyentes

electro atractores, con enaminas derivadas de pirrolidina2a,2c,31

(Esquema 9).

30

a) F. Palacios, E. Herrán, G. Rubiales, C. Alonso Tetrahedron 2007, 63, 5669-5676; b) F. Palacios, E. Herrán, C. Alonso, G. Rubiales Arkivoc 2007, 397-407; c) F. Palacios, E. Herrán, C. Alonso, G. Rubiales Tetrahedron 2006, 62, 7661-7666; d) F. Palacios, E. Herrán, G. Rubiales Heterocycles 2002, 58, 89-92; e) F. Palacios, E. Herrán, G. Rubiales J. Org. Chem. 1999, 64, 6239-6246. 31

a) T. M. V. D. Pinho e Melo, R. Fausto, A. M. d´A. R. Gonsalves, T. L. Gilchrist J. Org. Chem. 1998, 63, 5350-5355; b) J. V. Barkley, T. L. Gilchrist, A. M. d’A. R. Gonsalves, T. M. V. D. Pinho e Melo Tetrahedron 1995, 51, 13455-13460; c) T. L. Gilchrist, A. M. d’A. R. Gonsalves, T. M. V. D. Pinho e Melo Tetrahedron 1994, 50, 13709-13724.


11

Esquema 9.

Con el fin de mejorar la selectividad y el rendimiento de las reacciones aza

Diels-Alder en las que participan este tipo de 2-azadienos, se ha estudiado el

empleo de ácidos de Lewis,32

entre los que cabe destacar LiClO4,33

Yb(OTf)3,34

AlCl3,35

InCl336

y BF3·Et2O.37

Asimismo, en este tipo de cicloadiciones, se ha

estudiado el empleo de líquidos iónicos como disolventes tales como los tosilatos

de fosfonio38

(Esquema 10).

Esquema 10.

También se han descrito cicloadiciones de Diels-Alder regioespecíficas

mediante la reacción de 2-azadienos con naftoquinonas, dando lugar a las

32

a) Y. Park, E. Park, H. Jung, Y. J. Lee, S. Jew, H. Park Tetrahedron 2011, 67, 1166-1170; b) S. Hutait, V. Singh, S. Batra Eur. J. Org. Chem. 2010, 32, 6269-6276; c) Y. Yamashita, S. Kobayashi Handbook Cyclization Reactions Wiley-VCH, Weinheim, Alemania, 2010. 33

V. Gaddam, R. Meesala, R. Nagarajan Synthesis 2007, 16, 2503-2512. 34

Z. Chen, L. Lin, D. Chen, J. Li, X. Liu, X. Feng Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3088-3091. 35

G. Vidari, S. Ferrino, P. A. Grieco J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3539-3548. 36

E. Ramesh, R. Raghunathan Tetrahedron Lett. 2008, 49, 2583-2587. 37

a) S. Desrat, P. van de Weghe J. Org. Chem. 2009, 74, 6728-6734; b) T. Kametani, Y. Takeda, Y. Suzuki, T. Honda Synth. Commun. 1985, 15, 499-505. 38

P. Ludley, N. Karodia Tetrahedron Lett. 2001, 42, 2011-2014.


12

correspondientes 2-azaantraquinonas con excelentes rendimientos39

(Esquema

11).

Esquema 11.

Esta misma metodología ha sido utilizada para la síntesis de compuestos

biológicamente activos.40

Así, se puede destacar la preparación de antibióticos

tiopeptídicos como la Tiostreptona,41,42

GE2270A, GE2270T y GE2270C1 por

parte del grupo de Nicolaou43

(Esquema 12).

39

B. Bouammali, F. Pautet, H. Fillion Tetrahedron 1993, 49, 3125-3130. 40

a) T. E. Prisinzano, R. B. Rothman, C. M. Dersch, J. T. Douglas, M. J. Caspers, C. W. Cunningham, A. Lozama J. Nat. Prod. 2011, 74, 718-726; b) M. Hadden, M. Nieuwenhuyzen, D. Osborne, P. J. Stevenson, N. Thompson, A. D. Walker Tetrahedron 2006, 62, 977-3984; c) H. Twin, R. A. Batey Org. Lett. 2004, 6, 4913-4916; d) D. A. Powell, R. A. Batey Org. Lett. 2002, 4, 913-2916; e) R. A. Batey, D. A. Powell Chem. Commun. 2001, 2362-2363. 41

a) K. C. Nicolaou, B. S. Safina, M. Zak, S. H. Lee, M. B. Nevalainen, A. A. Estrada, C. Funke, F. J. Zécri, S. Bulat J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11159-11175; b) K. C. Nicolaou, B. S. Safina, M. Zak, A. A. Estrada, S. H. Lee Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 5087-5092. 42

a) J. F. Pagano, M. J. Weinstein, H. A. Stout, R. Donovick Antibiot. Ann. 1955-1956, 554-559; b) J. Vandeputte, J. D. Dutcher Antibiot. Ann. 1955-1956, 560-561; c) B. A. Steinberg, W. P. Jambor, L. O. Suydam Antibiot. Ann. 1955-1956, 562-565. 43

a) K. C. Nicolaou, B. Zou, D. H. Dethe, G. Y. C. Leung, D. Y.-K. Chen Chem. Asian J. 2008, 3, 413-429; b) K. C. Nicolaou, B. Zou, D. H. Dethe, D. B. Li, D. Y.-K. Chen Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7786-7792.


13

Esquema 12. Reacción de hetero Diels-Alder en la síntesis de antibióticos tiopeptídicos.

En el proceso de síntesis de la Tiostreptona (Esquema 13), el paso clave

para la formación del núcleo de dehidropiperidina es una cicloadición [4+2],


14

utilizando un 2-azadieno electrónicamente rico que actúa como dieno y como

dienófilo, pudiendo considerarse el proceso como una dimerización.41

Esquema 13. Dimerización por reacción de hetero Diels-Alder. Paso clave en la síntesis de

Tiostreptona.

Los 2-azadienos con sustituyentes fluorados han demostrado ser excelentes

sustratos en reacciones hetero Diels-Alder con demanda electrónica inversa,

dando lugar a heterociclos fluorados derivados de piridina e isoquinolina, mediante


15

reacciones con dienófilos ricos, como enaminas cíclicas y acíclicas. Así, en

nuestro grupo, se ha desarrollado un método eficiente para la preparación de 3-

fluoroalquil-2-azadienos con sustituyentes aromáticos que reaccionan

regioselectivamente con enaminas cíclicas y acíclicas dando lugar a heterociclos

fluorados,44

compuestos de gran importancia en química orgánica y médica debido

a que la incorporación de grupos fluorados a moléculas orgánicas puede producir

incrementos notables en su actividad química y biológica45

(Esquema 14).

Esquema 14.

Una estrategia muy atractiva para la síntesis de heterociclos nitrogenados es

la reacción de Povarov,46

que permite la preparación de heterociclos que

contienen nitrógeno de forma quimio- y estereoselectiva. Este procedimiento

consiste en la reacción de una aldimina, obtenida a partir de anilina y aldehídos

44

M. Villegas Tesis Doctoral, UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz, 2007. 45

a) N. H. Campbell, D. L. Smith, A. P. Reszka, S. Neidle, D. O'Hagan Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 1328-1331; b) S. R. Pattan, N. S. Dighe, H. V. Shinde, M. B. Hole, V. M. Gaware Asian J. Res. Chem. 2009, 2, 376-379; c) T. Yamazaki, T. Taguchi, I. Ojima Fluorine in Medicinal Chemistry and Chemical Biology, I. Ojima, John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2009; d) P. Shah, A. D. Westwell J. Enzyme Inhib. Med. Chem. 2007, 22, 527-540. 46

L. S. Povarov Russ. Chem. Rev. 1967, 36, 656-670.


16

aromáticos, con alquenos ricos en electrones en presencia de un ácido de Lewis.

La reacción transcurre a través de una cicloadición formal [4+2] con formación del

aducto correspondiente, de forma regioselectiva, cuya posterior tautomerización

genera derivados de 1,2,3,4-tetrahidroquinolina47

(Esquema 15).

Esquema 15. Reacción de Povarov.

Las iminas aromáticas han demostrado ser unos sustratos de partida

interesantes para la preparación de quinolinas sustituidas por reacción de Povarov

mediante catálisis ácida48

y en presencia de ácidos de Lewis49

(Esquema 16).

Esquema 16.

Stevenson y colaboradores han preparado el ácido martinéllico y sus

derivados mediante reacción de Povarov entre una imina aromática y una enamina

47

D. Bello, R. Ramon, R. Lavilla Curr. Org. Chem. 2010, 14, 332-356. 48

N. Shindoh, H. Tokuyama, Y. Takemoto, K. Takasu J. Org. Chem. 2008, 73, 7451-7456. 49

P. H. Dobbelaar, C. H. Marzabadi Tetrahedron Lett. 2010, 51, 201-204.


17

cíclica, con formación del esqueleto tricíclico común en dichos alcaloides. La

reacción fue totalmente regioselectiva pero con poca estereoselectividad50

(Esquema 17).

Esquema 17.

Aunque el descubrimiento de la reacción de Povarov es de los años 70,

durante tres décadas esta estrategia no atrajo la atención de la comunidad

orgánica hasta que Kobayashi la desarrollara en modo multicomponente,51

donde

anilina, aldehído y olefina se hacen reaccionar en presencia de ácido de Lewis

para dar un único producto, el derivado de quinolina (Esquema 18).

50

M. Hadden, M. Nieuwenhuyzen, D. Osborne, P. J. Stevenson, N. Thompson, A. D. Walker Tetrahedron 2006, 62, 3977-3984. 51

S. Kobayashi, T. Busujima, S. Nagayama Synlett 1999, 545-546.


18

Esquema 18. Reacción de Povarov multicomponente.

Se ha utilizado este procedimiento para la preparación de quinolinas

sustituidas derivadas de iminas aromáticas y aldehídos. Esta reacción se ha

llevado a cabo mediante catálisis con yodo molecular, tanto a través de reacción

multicomponente52

(Esquema 19) como por reacción de cicloadición [4+2]52,53,54

entre la imina y el aldehido.

Esquema 19.

La presencia de anillos de quinolina en productos naturales, en compuestos

bioactivos y en fármacos ha suscitado mucho interés en este proceso. Esta

metodología ha sido utilizada, por ejemplo, para la preparación de derivados de

tetrahidroquinolinas con anilinas, aldehídos y lactamas insaturadas55

(Esquema

20).

52

Y. G. Wang, S. L. Cui, X. F. Lin Tetrahedron Lett. 2006, 47, 3127-3130. 53

a) E. Gal, C. Cristea, L. Silaghi-Dumitrescu, T. Lovasz, A. Csampai Tetrahedron 2010, 66, 9938-9944; b) M. Xia, Y.-D. Lu Synlett 2005, 15, 2357-2361. 54

X. Li, Z. Mao, Y. Wang, W. Chen, X. Lin Tetrahedron 2011, 67, 3858-3862. 55

E. Vicente-García, F. Catti, R. Ramon, R. Lavilla Org. Lett. 2010, 12, 860-863.


19

Esquema 20.

La reacción multicomponente de Povarov también ha sido utilizada para la

preparación de 1,2,3,4-tetrahidroquinolinas mediante reacción de 4-

nitrobenzaldehído o 2-naftilcarboxaldehido, anilinas y N-vinilpirrolidin-2-ona en

presencia de BiCl356

(Esquema 21).

Esquema 21.

La misma metodología también ha sido utilizada para la síntesis

enantioselectiva de tetrahidroquinolinas en presencia de catalizadores quirales

derivados del ácido fosfórico57

(Esquema 22).

56

V. V. Kouznetsov, C. M. Melendez Gomez, J. H. Bermudez Jaimes J. Heterocycl. Chem. 2010, 47, 1148-1152. 57

H. Liu, G. Dagousset, G. Masson, P. Retailleau, J. Zhu J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4598-4599.


20

Esquema 22.

La Luotonina A (Figura 3) es un alcaloide citotóxico aislado en 1997 de la

parte aérea del Peganun nigellastrum bunge, planta históricamente utilizada en la

medicina tradicional china para el tratamiento de varias enfermedades, incluyendo

reumatismo e inflamación, además recientemente se ha observado que este

alcaloide muestra actividad in vitro contra las células tumorales de Leucemia

Linfocítica p-388.40c

La Camptotecina (Figura 3) es un alcaloide aislado del tallo del

árbol chino Camptotheca acuminata que tiene una potente actividad antitumoral.

Desde su aislamiento y caracterización estructural en 1966,58

el compuesto y sus

análogos han sido objeto de numerosas síntesis debido en gran parte, al efecto

que presentan el IRINOTECAN y el TOPOTECAN, análogos de la Camptotecina,

como drogas quimioterapéuticas y antineoplásicas.59

Figura 3.

58

M. E. Wall, M. C. Wani, C. E. Cook, K. H. Palmer, A. T. McPhail, G. A. Sim J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 3888-3890. 59

a) D. B. Khadka, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 724-734; b) T. P. Singh, A. Gupta, P. Kumar Sharma, S. C. Mondal Pharmacologyonline 2010, 3, 652-661.


21

La reacción de Povarov multicomponente ha sido utilizada por Batey y

colaboradores para sintetizar pirroloquinolinas análogas a los alcaloides

martinéllicos, que presentan actividad como antagonistas del receptor B2 de la

bradiquinina,40e

así como para la síntesis total de Luotonina A y la síntesis formal

de Camptotecina mediante cicloadición entre iminas derivadas de anilinas con

aldehídos heterocíclicos y con compuestos acetilénicos en presencia catalítica de

Ln(OTf)340c,40e,60

(Esquema 23).

Esquema 23.

60

D. A. Powell, R. A. Batey Org. Lett. 2002, 4, 2913-2916.


22

Con estos antecedentes y continuando con el interés de nuestro grupo en el

estudio de la síntesis y reactividad de azadienos, se trata de:

• Desarrollar una metodología de preparación de azadienos fluorados,

derivados de fosfonato I y II (Figura 4), así como estudiar su reactividad en

procesos de cicloadición, ya que tanto la presencia de sustituyentes fluorados

como fosforados puede ejercer un papel importante no solo en la reactividad de

los sustratos, sino también en su actividad biológica.

• Sintetizar aldiminas aromáticas funcionalizadas III (Figura 4) que

formalmente puedan presentar un comportamiento de 2-azadienos y que permitan

la preparación de sistemas poliheterocíclicos nitrogenados, presentes en

numerosos compuestos con potencial actividad biológica.

Figura 4. Estructuras de azadienos objetivo.

Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

Introducción

25

Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos

fluorados derivados de fosfonato.

1.1. Introducción.

Flúor y Fósforo en Química Orgánica.

Desde que en 1886 Henri Moissan lo aislara61

(Figura 5), se ha descubierto

que el flúor está presente en la corteza terrestre de forma natural, pudiendo ser

encontrado en rocas, carbón y arcilla. Se estima que se halla en un 0.065% en la

corteza terrestre por lo que es casi tan abundante como el carbono, el nitrógeno o

el cloro.

Figura 5. Henri Moissan en su laboratorio. (Fuente Wikipedia).

61

Nobel Lectures in Chemistry 1901-1921, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1966.


Introducción

26

Mientras que para los consumidores la utilización de derivados fluorados en

la industria pasa casi inadvertida, algunos compuestos se han vuelto familiares a

través de usos menores pero importantes, como aditivos en pastas de dientes y

superficies fluoropoliméricas antiadherentes como sartenes y hojas de afeitar

(teflón, por ejemplo). La función más importante del flúor reside en que es esencial

para mantener la solidez de nuestros huesos.

En el agua, aire, plantas y animales hay presentes pequeñas cantidades de

flúor. Como resultado, los humanos estamos expuestos al flúor a través de los

alimentos, el agua potable y el aire que respiramos.62

La química del flúor y sus compuestos es incuestionablemente única. El

desarrollo de métodos eficientes para la síntesis de compuestos organofluorados

representa un área importante en la química orgánica, ya que como se sabe, la

incorporación de grupos fluorados a moléculas orgánicas modifica drásticamente

sus propiedades físicas, químicas y biológicas.45c,63

Los compuestos organofluorados de origen natural son extremadamente

raros,64

ya que tan solo unas pocas plantas y bacterias son los únicos organismos

vivos conocidos con capacidad para metabolizar el fluoruro inorgánico.65

Los

metabolitos secundarios fluorados identificados son muy pocos y la mayor parte

de ellos son ácidos grasos de cadena larga. El primer compuesto organofluorado,

identificado en 1943 por Marais, fue el monofluoroacetato potásico (Figura 6), un

metabolito de la planta sudafricana Dichapetalum cymosum,66

mientras que uno

62

a) J. Wright Environmental Chemistry, Routledge, Londres, UK, 2003; b) J. Emsley Nature’s Building Blocks, an A-Z guide to the elements, Oxford University Press Inc., New York, 2001; c) N. N. Greenwood, A. Earnshaw Chemistry of the Elements, Pergamon, Oxford, 1984. 63

a) J. Noack, K. Teinz, C. Schaumberg, C. Fritz, S. Ruediger, E. Kemnitz J. Mat. Chem. 2011, 21, 334-338; b) H. J. Federsel Acc. Chem. Res. 2009, 42, 671-680; c) R. D. Chambers Fluorine in Organic Chemistry, Wiley-Blackwell, Londres, 2004; d) P. Kirsch Modern Fluoroorganic Chemistry, Wiley-VCH, Alemania, 2004. 64

P. W. Y Chan, A. F. Yakunin, E. A. Edwards, E. F. Pai J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7461-7468. 65

W. S. Guy, D.R. Taves, W. S. Brey Biochemistry Involving Carbon-Fluorine Bonds, R. Filler, American Chemical Society, Washington D.C., 1976, 117-134.

66 a) J. S. C. Marais Onderstepoort J. Vet. Sci. Anim. Ind. 1944, 20, 67-73; b) J. S. C. Marais

Onderstepoort J. Vet. Sci. Anim. Ind. 1943, 18, 203-206.


Introducción

27

de los últimos productos naturales fluorados aislados es la 4-Fluorotreonina

(Figura 6),67

presente en la bacteria Streptomyces cattleya.

Figura 6.

Las moléculas que contienen flúor pueden ser usadas para la preparación

de materiales con aplicaciones comerciales68

o en la investigación agroquímica.69

Sin embargo, las propiedades más estudiadas de estos compuestos son su

actividad biológica y farmacológica.70

La sustitución de hidrógeno por flúor en las

moléculas hace que se dé un aumento de su liposolubilidad lo que contribuye

favorablemente a la absorción, transporte y reparto de una sustancia, por lo que

es aplicable a la producción de fármacos.71

Esta capacidad del flúor para modificar

las propiedades físico-químicas, la biodisponibilidad y la actividad biológica de

moléculas, ha sido aprovechada para el diseño de nuevos fármacos con actividad

anticonvulsiva,72

sustitutivos sanguíneos73

y anestésicos como el fluotano,74

entre

otros.

67

M. Sanada, T. Miyano, S. Iwadare, J. M. Williamson, B. H. Arison, J. L. Smith, A. W. Douglas, J. M. Leisch, E. Inamine J. Antibiot. 1986, 39, 259-265.

68 a) T. Albrecht, A. Kirsten, H. F. Kappert, H. Fischer Dental Materials 2011, 27, 298-303; b) A.

Tressaud Functionalized Inorganic Fluorides, J. Wiley, Chichester, UK, 2010, 205-228. 69

P. Jeschke ChemBioChem 2004, 5, 570-589. 70

a) A. C. Almeida, O. C. Marques, C. Arslanian, A. Condino-Neto, V. F. Ximenes Eur. J. Pharm. 2011, 660, 445-453; b) W. K. Hagmann J. Med. Chem. 2008, 51, 4359-4369; c) K. Muller, C. Faeh, F. Diederich Science 2007, 317, 1881-1886; d) M. L. Kirk J. Fluorine Chem. 2006, 127, 1013-1029. 71

M. A. Chowdhury, K. R. A. Abdellatif, Y. Dong, G. Yu, Z. Huang, M. Rahman, D. Das, C. A. Velazquez, M. R. Suresh, E. E. Knaus Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 1324-1329. 72

G. Guerrini, G. Ciciani, F. Bruni, S. Selleri, C. Guarino, F. Melani, M. Montali, S. Daniele, C. Martini, C. Ghelardini, M. Norcini, S. Ciattini, A. Costanzo J. Med. Chem. 2010, 53, 7532-7548. 73

G. Cortese, F. Martina, G. Vasapollo, R. Cingolani, G. Gigli, G. Ciccarella J. Fluorine Chem. 2010, 131, 357-363. 74

a) K. Jackson, G. A. Head, B. J. Morris, J. Chin-Dusting, E. Jones, L. La Greca, D. N. Mayorov Am. J. Hypertension 2007, 20, 893-899; b) D. A. Chizhov, S. A. Pivovarov, B. D. Babaev, M. V. Shishkov, I. F. Ostreikov, V. N. Shein Anesteziologiia i reanimatologiia 2006, 4, 62-64.


Introducción

28

Algunos de los compuestos fluorados que han llegado a ser comercializados

son la Betametasona, con acción antiinflamatoria e inmunosupresora; el Efivarenz,

un antiviral inhibidor del VIH; la Trifluridina, otro antiviral; el Fluorouracilo, un

antineoplásico para el tratamiento del cáncer; el Celecoxib, empleado en el alivio

sintomático de artrosis y artritis reumatoide, y la Fluoroprimaquina, un antimalárico

(Figura 7).

Figura 7. Algunos compuestos fluorados comercializados como fármacos.

Los agentes antibacterianos fluoroquinolonas son un grupo de principios

activos de fármacos cuyo desarrollo ha crecido muy rápido en los últimos años,

llegando a sintetizarse más de 10000 análogos diferentes.75

Algunas de las

fluoroquinolonas biológicamente activas son la Fleroxacina, la Temofloxacina, la

Ciprofloxacina, la Ofloxacina, la Lomefloxacina, la Norfloxacina y la Enoxacina

75

M. Nagai, S. Nagata, N. Yamagishi, H. Satoh, K. Furuhama J. Vet. Med. Sci. 2010, 72, 567-573.


Introducción

29

(Figura 8), todas ellas con actividad antibacteriana por inhibición de la ADN-girasa,

por ejemplo, contra la Bortedella bronchiseptica, un organismo Gram(-) que afecta

al tracto respiratorio causando infección, especialmente en los pacientes con

SIDA.76

Figura 8. Fluoroquinolonas biológicamente activas.

Así mismo, la preparación de compuestos fluorados análogos de

aminoácidos ha sido utilizada recientemente para estabilizar proteínas para su

76

a) Y. Ishida, A. M. Ahmed, N. B. Mahfouz, T. Kimura, S. A. El-Khodery, A. A. Moawad, T. Shimamoto J. Vet. Med. Sci. 2010, 72, 727-734; b) V. Kuete, B. Ngameni, J. G. Tangmouo, J.-M. Bolla, S. Alibert-Franco, B. T. Ngadjui, J.-M. Pages Antimicrobial Ag. Chemoth. 2010, 54, 1749-1752.


Introducción

30

aplicación en biotecnología77

y para la preparación de peptidomiméticos

fluorados.78

Un estudio reciente describe el desarrollo de estirilpiridinas marcadas

isotópicamente con 18

F (Figura 9), para ser utilizadas como agentes reveladores

en tomografía PET (Positron Emission Tomography) y así detectar acumulaciones

de células muertas en el cerebro, hecho relacionado con la enfermedad de

Alzheimer.79

Figura 9. Estructura de un derivado de estirilpiridina utilizado en PET.

El aumento de la lipofilia en la molécula, gracias a la introducción de un

grupo fluorado en su estructura, favorece la capacidad de los fármacos de

atravesar la barrera hematoencefálica en concentración suficiente para provocar

su efecto farmacológico y a su vez retarda la degradación metabólica de los

mismos.80

77

a) Y. Benitex, A. M. Baranger J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3687-3689; b) H. P. Chiu, B. Kokona, R. Fairman, R. P. Cheng J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13192-13343; c) M. Salwiczek, S. Samsonov, T. Vagt, E. Nyakutura, E. Fleige, J. Numata, H. Coelten, M. T. Pisabarro, B. Koksch Chem. Eur. J. 2009, 15, 7628-7636; d) H. Meng, K. Kumar J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15615-15622. 78

a) D. E. Olberg, O. K. Hjelstuen Curr. Top. Med. Chem. 2010, 10, 1669-1679; b) B. C. Buer, R. de la Salud-Bea, H. M. Al Hashimi, E. Marsh, G. Neil Biochemistry 2009, 48, 10810-10817; c) H. Meng, S. T. Krishnaji, M. Beinborn, K. Kumar J. Med. Chem. 2008, 51, 7303-7307. 79

a) S. Banister, D. Roeda, F. Dolle, M. Kassiou Curr. Radiopharm. 2010, 3, 68-80; b) M. Hentschel, S. Appold, A. Schreiber, A. Abramyuk, N. Abolmaali, J. Kotzerke, M. Baumann, K. Zophel Int. J. Rad. Biol. 2009, 85, 796-804; c) K. Nâgren, J. O. Rinne Fluorine and Health, A. Tressaud, G. Haufe, Elsevier, Amsterdam, 2008, 67-84. 80

a) B. Doerner, C. Kuntner, J. P. Bankstahl, T. Wanek, M. Bankstahl, J. Stanek, J. Muellauer, F. Bauer, S. Mairinger, W. Loescher, D. W. Miller, P. Chiba, M. Mueller, T. Erker, O. Langer Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 2190-2198; b) J. Im, G. Biswas, W. Kim, K.-T. Kim, S.-K. Chung Bull. Kor. Chem. Soc. 2011, 32, 873-879; c) S. De Bruyne, L. Wyffels, T. L. Boos, S. Staelens, S. Deleye, K. C. Rice, F. de Vos Nucl. Med. Biol. 2010, 37, 469-477; d) V. Makrides, R. Bauer, W. Weber, H.-J. Wester, S. Fischer, R. Hinz, K. Huggel, T. Opfermann, M. Herzau, V. Ganapathy, F. Verrey, P. Brust Brain Res. 2007, 1147, 25-33.


Introducción

31

Una clase importante de fármacos de acción central son los antidepresivos

inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina. Su mecanismo de acción

consiste en incrementar los niveles de serotonina mediante el bloqueo de las

enzimas que intervienen en la degradación metabólica de dicho neurotransmisor.

Entre los más usados (Fluoxetina, Fluvoxamina, Paroxetina, Sertralina, Citalopram

y Escitalopram, Figura 10), solo la Sertralina no contiene flúor, siendo la que

posee un tiempo de vida media menor, la de más lenta absorción y la que sufre

una casi total conversión metabólica, limitaciones asociadas a la falta de flúor en

su estructura.

Figura 10. Estructura de algunos fármacos antidepresivos.

Los ejemplos anteriores ponen de manifiesto la capacidad del flúor para

modificar las propiedades físico-químicas, la biodisponibilidad, la actividad

biológica de moléculas fluoradas y la cantidad de potenciales aplicaciones de los

derivados organofluorados. Además, justifican el especial interés en el desarrollo


Introducción

32

de precursores fluorados que puedan ser utilizados en la preparación eficiente y/o

selectiva de moléculas fluoradas con actividad biológica y aplicaciones

comerciales. De hecho, un porcentaje elevado de fármacos, introducidos en el

mercado en los últimos años, presentan flúor en su estructura.81

Por otra parte, los compuestos organofosforados presentan una gran

variedad estructural y un comportamiento químico diverso, lo que hace de ellos

reactivos muy versátiles y con un importante papel en química orgánica.

El descubrimiento del fósforo se atribuye a Hennig Brand, quien en 1669

(Figura 11) lo obtuvo al destilar orina. La sustancia que obtuvo brillaba en la

oscuridad y era inflamable en contacto con el aire, por ello, lo denominó

“phosphorus” que en latín significa portador de luz.82

Desde entonces los

compuestos organofosforados han ido adquiriendo gran relevancia en la síntesis

orgánica.83

81

a) T. S. Xavier. I. H. Joe Spectrochimica Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectr. 2011, 79, 332-337; b) S. S. Karki, K. Panjamurthy, S. Kumar, M. Nambiar, S. A. Ramareddy, K. K. Chiruvella, S. C. Raghavan Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 2109-2116; c) V. Javali, E. Jayachandran, R. Shah, K. Patel, G. M. Sreenivasa Int. J. Pharm. Bio Sci. 2010, 1, sin páginas; d) R. Surmont, G. Verniest, N. de Kimpe Org. Lett. 2010, 12, 4648-4651. 82

J. Emsley The shocking history of phosphorus, New Scientist, 1977, 74, 769-772. 83

a) S. Peitz, N. Peulecke, B. H. Mueller, A. Spannenberg, H.-J. Drexler, U. Rosenthal, M. H. Al-Hazmi, K. E. Al-Eidan, A. Woehl, W. Mueller Organometal. 2011, 30, 2364-2370; b) O. A. Attanasi, G. Baccolini, C. Boga, L. De Crescentini, G. Giorgi, F. Mantellini, S. Nicolini Eur. J. Org. Chem. 2008, 35, 5965-5973; c) P. Kafarski, B. Lejczak Aminophosphonic and Aminophosphinic Acids. Chemistry and Biological Activity, V. P. Kukhar, H. R. Hudson Eds., John Wiley & Sons, Chichester, 2000.


Introducción

33

Figura 11. Hennig Brand descubre el fósforo. (Fuente Wikipedia).

El fósforo en su forma pura tiene un color blanco que es la forma más

peligrosa de fósforo. Cuando el fósforo blanco esta presente en la naturaleza

puede ser un serio peligro para nuestra salud, por ser extremadamente

venenoso.84

Algunas aplicaciones importantes de derivados de fósforo son su uso como

aditivos de detergentes, nutrientes suplementarios en alimentos para animales,

ablandadores de agua, aditivos para alimentos y fármacos, agentes de

revestimiento en el tratamiento de superficies metálicas, aditivos en metalurgia,

plastificantes, insecticidas,85

antifúngicos86

y aditivos de productos derivados del

petroleo.62

84

a) H. Kojima, F. Sata, S. Takeuchi, T. Sueyoshi, T. Nagai Toxicology 2011, 280, 77-87; b) L. Merone,L. Mandrich, E. Porzio, M. Rossi, S. Mueller, G. Reiter, F. Worek, G. Manco Biore. Tech. 2010, 111, 9204-9212. 85

a) M. Tomizawa, J. E. Casida J. Agr. Food Chem. 2011, 54, 2883-2886; b) J.-R. Kim, Y.-J. Ahn Biodegradation 2009, 20, 487-497.


Introducción

34

La presencia de sustituyentes fosforados en una molécula puede regular

funciones biológicas importantes, provocando que algunos de estos compuestos

presenten una acentuada actividad biológica.87

Este hecho ha dado lugar al

desarrollo de fármacos que presentan en su estructura al menos un átomo de

fósforo. Entre ellos, merece la pena destacar la Amifostina, quimio y radioprotector

que reduce los efectos citotóxicos de la radioterapia y de los antineoplásicos

derivados del platino y los de tipo alquilante; el Cidofovir, antiviral, activo frente al

citomegalovirus humano; la Ciclofosfamida, antineoplásico que actúa a nivel de los

procesos de transcripción y replicación del ADN; el Fosinoprilo, antihipertensivo,

inhibidor del enzima convertidor de angiotensina; la Fosfomicina, antibiótico de

amplio espectro con acción bactericida que actúa inhibiendo la síntesis de la pared

bacteriana y el grupo de los bisfosfonatos, ácido alendrónico y ácido pamidrónico,

que han revolucionado el tratamiento de los desórdenes óseos (Figura 12).

86

K. Soni, M. K. Samota, P. Jhajharia, G. Seth Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 2008, 183, 2845-2853. 87

a) X. Gu, J. Choi, W. Li, X. Chen, J. Laird, R. G. Salomon Chem. Res. Tox. 2011, 24, 111-118; b) A. D. F. Toy Phosphorus Chemistry in Everyday Living, American Chemical Society, Washington, 1976.


Introducción

35

Figura 12. Estructura de algunos fármacos que contienen fósforo.

La síntesis selectiva de compuestos acíclicos y cíclicos fosforados88

ha

adquirido gran importancia en los últimos años, en el proceso de búsqueda de

nuevos compuestos con actividad biológica. Por ejemplo, los iluros de fósforo,

óxidos de fosfina y fosfonatos se han utilizado ampliamente en la formación de

dobles enlaces carbono-carbono89

y los fosfazenos, sus análogos nitrogenados,

en la formación de dobles enlaces carbono-nitrógeno, a través de la reacción aza-

88

a) F. Palacios, E. Martínez de Marigorta, M. Rodríguez, C. Vinagre Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 2011, 184, 729-734; b) J. Vicario, C. Alonso, J. M. de los Santos, F. Palacios Curr. Org. Synt. 2010, 7, 628-649; c) R. G. Hall Chimia 2010, 64, 34-36, d) Ł. Albrecht, A. Albrecht, H. Krawczyk, K. A. Jørgensen Chemistry 2010, 16, 28-48; e) F. Palacios, C. Alonso, J. M. de los Santos Chem. Rev. 2005, 105, 899-931. 89

a) W. S. Jr. Wadsworth, W. D. Emmons J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 1733-1738; b) L. Horner, H. Hoffmann, H. G. Wippel, G. Klahre Chem. Ber. 1959, 92, 2499-2505; c) L. Horner, H. Hoffmann, H. G. Wippel Chem. Ber. 1958, 91, 61-63; d) G. Wittig, U. Schollkopf Chem. Ber. 1954, 87, 1318-1330; e) G. Wittig, G. Geissler Liebigs Ann. Chem. 1953, 580, 44-57.


Introducción

36

Wittig.90

Así mismo, los compuestos organofosforados ópticamente activos son

muy útiles en la síntesis de productos naturales91

y en catálisis.92

Los fosfatos desempeñan un papel esencial en los procesos de

transferencia de energía, como el metabolismo, la fotosíntesis, la función nerviosa

y la acción muscular. Los ácidos nucleicos, que entre otras cosas forman el

material hereditario (los cromosomas), así como cierto número de coenzimas, son

fosfatos. Incluso los esqueletos de los animales están formados por fosfato de

calcio.62

El compuesto de fósforo de mayor importancia biológica es el

Adenosintrifosfato (ATP). Casi todas las reacciones en el metabolismo y la

fotosíntesis requieren la hidrólisis de este trifosfato hasta su derivado pirofosfato,

llamado Adenosindifosfato (ADP)93

(Esquema 24).

Esquema 24. Interconversión entre ATP y ADP.

90

a) F. Palacios, C. Alonso, D. Aparicio, G. Rubiales, J. M. de los Santos Organic Azides, S. Braese, K. Banert, John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2010, 439-467; b) F. Palacios, D. Aparicio, G. Rubiales, C. Alonso, J. M. de los Santos Curr. Org. Chem. 2009, 13, 810-828; c) F. Palacios, C. Alonso, D. Aparicio, G. Rubiales, J. M. de los Santos Tetrahedron 2007, 63, 523-575; d) F. P. Cossio, C. Alonso, B. Lecea, M. Ayerbe, G. Rubiales, F. Palacios J. Org. Chem. 2006, 71, 2839-2847. 91

a) Z. Zhang, R. Zhao, Y. Tang, S. Wen, D. Wang, J. Qi Neurochem. Res. 2011, 36, 801-811; b) X.-J. Luo, L.-J. Li, Q.-P. Deng, X.-F. Xu, L.-F. Yang, F.-J. Luo, L.-B. Xiao, X.-Y. Chen, M. Ye, J.-K. Liu, Y. Cao Eur. J. Cancer 2011, 47, 316-325. 92

C.-H. Xing, Y.-X. Liao, J. Ng, Q.-S. Hu, J. Org. Chem. 2011, 76, 4125-4131. 93

A. S. Oliveira, A. M. Baptista, C. M. Soares Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics 2011, 79, 1977-1990.


Introducción

37

El grupo fosfato (PO4-2

) está presente en una amplia gama de productos

naturales biológicamente activos.94

Sin embargo, aparte de las aplicaciones como

profármacos,95

los ésteres fosfóricos no suelen utilizarse como grupos funcionales

en el diseño de fármacos, debido a que las fosfatasas catalizan la hidrólisis del

enlace éster fosfórico entre un grupo orgánico y un grupo fosforilo, lo que libera el

grupo fosfato. La utilización del grupo fosfonato, el cual no se hidroliza

rápidamente en un medio biológico, hace de los derivados de fosfonato

compuestos atractivos como análogos (miméticos) de fosfato en numerosas

aplicaciones96

(Figura 13).

Figura 13. Compuestos biológicamente activos que poseen grupos fosfonato.

94

a) H. Kalasz, A. Adem, M. Y. Hasan, E. Adeghate, N. Ram, Z. Gulyas, K. Tekes Mini-Rev. Med. Chem. 2010, 10, 822-845; b) F. H. Westheimer Science 1987, 235, 1173-1178. 95

S. J. Hecker, M. D. Erion J. Med. Chem. 2008, 51, 2328-2345. 96

R. Barbucci, E. Arturoni, G. Panariello, C. Di Canio J. Biomed. Mat. Res. Part A 2011, 98, 157.


Introducción

38

La química de fosfonatos fluorados es un área de investigación

relativamente nueva, que se ha desarrollado sobre todo durante las últimas dos

décadas. El interés por la presencia de flúor en compuestos organofosforados

deriva del posible efecto sobre las propiedades físicas, químicas y las propiedades

biológicas de los fosfonatos resultantes. El reemplazamiento isostérico de un

hidrógeno o de un grupo hidroxilo por un átomo de flúor puede tener

consecuencias profundas en la degradación metabólica, lipofilia, formación de

enlaces de hidrógeno y reactividad. La síntesis de compuestos que poseen a la

vez grupos fosforados y fluorados es particularmente para la preparación de

sustancias con actividad biológica importante,97

como por ejemplo la Fludarabina

(Figura 14).

Figura 14. Fosfato de Fludarabina, utilizado para el tratamiento de leucemia linfocítica

crónica.

Así, por ejemplo, han sido diseñados análogos fluorados y fosforados del

AZT cuya evaluación preliminar muestra que el compuesto fluorado mantiene la

actividad del AZT trifosfatado, siendo mucho más estable en suero y extracto

celular, facilitando así su administración y absorción98

(Figura 15).

97

O. Baszczynski, P. Jansa, M. Dracinsky, B. Klepetarova, A. Holy, I. Votruba, E. de Clercq, J. Balzarini, Z. Janeba Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 2114-2124. 98

D. V. Romanenko, V. P. Kukhar Chem. Rev. 2006, 106, 3868-3935.


Introducción

39

Figura 15. AZT y análogos.

Así mismo, el Aciclovir ha sido comparado con sus derivados fosforados y

fosfo-fluorados, que han resultado ser inhibidores enzimáticos de la PNP

(purinanucleosido fosforilasa) mucho más potentes que sus análogos no fluorados.

En los estudios realizados se ha observado la superioridad del derivado

difluorofosforado frente al fosforado como inhibidor enzimático99

(Figura 16).

99

L. Glavas-Obrovac, M. Suver, S. Hikishima, M. Hashimoto, T. Yokomatsu, L. Magnowska, A. Bzowska Chem. Biol. Drug Design 2010, 75, 392-399.


Introducción

40

Figura 16. Aciclovir y derivados.

La introducción de grupos fluorados en compuestos fosforados no solo

puede aumentar su actividad sino que puede alterar tambien su solubilidad. Así,

por ejemplo, el uso de N-(fosfonacetil) L-aspartato (PALA), que posee actividad

antitumoral en carcinoma hepático y melanoma que no pueden ser tratados por

otros metabolitos, esta limitado debido a su baja solubilidad en el medio

extracelular que se refleja en una diferencia entre la actividad in vivo y la actividad

in vitro. La introducción de 1 ó 2 átomos de flúor aumenta no solo la captación

celular de la molécula sino que debido a ello aumenta también la actividad en

comparación con el PALA100

(Figura 17).

100

a) N. Dupont, C. Barbey, E. Pfund, T. Lequeux, A. Navaza Anal. Sci. 2008, 24, 293-294; b) E. Pfund, T. Lequeux, S. Masson, M. Vazeux, A. Cordi, A. Pierre, V. Serre, G. Hervé Bioorg. Med. Chem. 2005, 13, 4921-4928.


Introducción

41

Figura 17.

Los métodos sintéticos utilizados en la preparación de estos compuestos

organofluorados con grupos fosfonato podrían clasificarse en dos tipos:

introducción de flúor en los compuestos con sustituyentes fosfonato (fluoración

directa), o formación a partir de precursores fluorados y fosforados (fluoración

indirecta).

La fluoración directa es aparentemente un camino sencillo para la

preparación de compuestos fluorados.101

Actualmente se dispone de una amplia

batería de reactivos de fluoración o fluoroalquilación que se dividen entre

nucleófilos102

(organolíticos), electrófilos103

(por ejemplo, sales de

perfluoroalquilariliodonio), radicalarios104

y la utilización de fluorocarbenos.105

Uno de los reactivos de carácter nucleófilo que se utiliza para llevar a cabo

la fluoración directa es el trifluoruro de dietilaminosulfuro (DAST)106

(Figura 18).

101

a) S. Takajuki, T. Fujiwara, Y. Takeuchi J. Fluorine Chem. 2011, 132, 181-185; b) G. Calleja, A. Houdayer, S. Etienne-calas, D. Bourgogne, V. Flaud, G. Silly, S. Shibahara, A. Takahara, A. Jourdan, A. Hamwi, B. Ameduri J. Pol. Sci., Part A: Pol. Chem. 2011, 49, 1517-1527. 102

a) H. H. Coenen, J. Ermert Curr. Radiopharm. 2010, 3, 163-173; b) J. Becaud, L. Mu, M. Karramkam, P. A. Schubiger, S. M. Ametamey, K. Graham, T. Stellfeld, L. Lehmann, S. Borkowski, D. Berndorff, L. Dinkelborg, A. Srinivasan, R. Smits, B. Koksch Bioconjugate Chem. 2009, 20, 2254-2261. 103

M. N. Hopkinson, G. T. Giuffredi, A. D. Gee, V. Gouverneur Synlett 2010, 2737-2742. 104

S. R. Allayaro, I. P. Kim, I. M. Barkalov, A. A. Karnauch, I. V. Markin, D. A. Dixon Fluorine Notes 2010, 72, 1-16. 105

O. O. Grygorenko, O. S. Artamonov, I. V. Komarov, P. K. Mykhailiuk Tetrahedron 2011, 67, 803-823. 106

W. Sun, J. Wilson, P. Kumar, E. Knaus, L. Wiebe Curr. Radiopharm. 2009, 2, 75-82.


Introducción

42

Figura 18. DAST.

Se han realizado estudios para determinar los parámetros termodinámicos,

cinéticos y estructurales involucrados en el mecanismo de reacción, además de

haberse utilizado para la transformación de betulininas y terpenos funcionalizados

con grupos alcohol, aldehído, cetona o ácidos carboxílicos en sus

correspondientes derivados fluorados107

(Esquema 25).

Esquema 25.

También se han llevado a cabo procesos de fluoración directa de forma

selectiva con Selectfluor108

(Figura 19). Así, por ejemplo, se han sintetizado

derivados de 3-fluorooxindoles por fluoración oxidativa de N,N-dialquiltriptaminas

en presencia de ácidos de Lewis con Selectfluor.101a

107

D. Biedermann, J. Sarek, J. Klinot, M. Hajduch, P. Dzubak Synthesis 2005, 1157-1163.

108 a) L.-L. Cao, B.-L. Gao, S.-T. Ma, Z.-P. Liu Curr. Org. Chem. 2010, 14, 889-916; b) P. T. Nyffeler, S.

G. Duron, M. D. Burkart, S. P. Vincent, C.-H. Wong Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 192-212.


Introducción

43

Figura 19. Selectfluor.

Este procedimiento ha sido utilizado en la preparación de -cetofosfonatos

fluorados109

así como para sintetizar el derivado 3-fluorooxidal del Rizatriptano,

fármaco utilizado para el tratamiento de migrañas, con el fin de aumentar su

actividad101a

(Esquema 26).

Esquema 26.

Así mismo, la utilización del N-fluorobisbenceno sulfonamida (NFSI) ha

permitido la obtención de dietil α,α-clorofluorobencilfosfonatos, que pueden tener

actividad como inhibidores de la proteína tirosina fosfatasa, a partir de α-

hidroxifosfonatos en 2 pasos110

(Esquema 27).

109

K. Radwan, F. Palacios, P. Kafarski J. Org. Chem. 2011, 76, 1170-1173. 110

Z. Guan, R. Tang, Y. He, D. Wu Synlett 2009, 13, 2180-2182.


Introducción

44

Esquema 27.

Otras metodologías desarrolladas para la fluoración directa son, entre otras,

la utilización de ánodos de carbono o de platino. Estos han sido utilizados para

realizar la α-fluoración de derivados de fosfonatos cíclicos de siete miembros111

y

acíclicos112

(Esquema 28).

Esquema 28.

Sin embargo, los métodos de fluoración directa sufren de algunos

inconvenientes a la hora de su aplicación. El mayor problema recae en la gran

cantidad de calor generado al transformarse un enlace C-H en un enlace C-F en

moléculas orgánicas, lo que puede llevar a reacciones incontroladas e incluso

explosiones. Por otra parte, algunos reactivos de fluoración son incompatibles con

111

T. Fuchigami, Y. Cao, A. Hidaka, T. Tajima J. Org. Chem. 2005, 70, 9614-9617. 112

A. Hidaka, B. Zagipa, H. Nagura, T. Fuchigami Synlett 2007, 1148-1152.


Introducción

45

grupos funcionales presentes en la molécula objetivo, limitándose el rango de

aplicaciones sintéticas.

Por estas razones, se utilizan más habitualmente estrategias basadas en la

transformación química de precursores fluorados, fluoración indirecta, resultando

un proceso más fácil y regioselectivo. Así, se puede acceder a compuestos

fluorados mediante cicloadiciones 1,3-dipolares,113

cicloadiciones [4+2],114

cicloadiciones [2+2],115

y procesos fotoquímicos116

entre otros.

La síntesis estereoselectiva de aziridinas fluoradas derivadas de fosfonatos

se ha llevado a cabo, en nuestro grupo, a partir de oximas con sustituyentes

fluorados y derivadas de fosfonato con diferentes nucleófilos, lo que ha permitido

preparar una nueva familia de -aminofosfonatos fluorados117

(Esquema 29).

Esquema 29.

113

a) K. V. Kudryavtsev Heterocycles 2011, 83, 323-330; b) C. W. Lee, H. Y. Hwang, J. Y. Park, K-W. Chi Bull. Kor. Chem. Soc. 2010, 31, 1305-1308. 114

a) M. I. Hegab, T. G. Elmalah, F. A. Gad Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 2009, 184, 1665-1675; b) J. Leuger, G. Blond, R. Fröhlich, T. Billard, G. Haufe, B. R. Langlois J. Org. Chem. 2006, 71, 2735-2739. 115

C. Sinkel, M. C. Schwarzer, G. Frenking, A. Greiner, S. Agarwal Mag. Res. Chem. 2011, 49, 70-75. 116

R. M. Abdel-Rahman, M. S. I. T. Makki, W. A. Bawazir Chem. Eur. J. 2011, 8, 405-414. 117

F. Palacios, A. M. Ochoa de Retana, J. M. Alonso J. Org. Chem. 2006, 71, 6141-6148.


Introducción

46

Recientemente, también en nuestro grupo, se han sintetizado derivados

cíclicos118

a partir de iminas fluoradas α,β-insaturadas por adición regioselectiva

1,2 de alquilacetato o malonato de dietilo (Esquema 30).

Esquema 30.

Así mismo, se ha descrito el primer ejemplo de β-aminofosfonato fluorado

por reducción de -enaminofosfonatos con cianoborohidruro sódico en presencia

de zinc y por hidrogenación catalítica. Estos -enaminofosfonatos fluorados han

sido aplicados a la síntesis de piridinas fluoroalquil sustituidas119

(Esquema 31).

Esquema 31.

La hidrofosforilación enantioselectiva de cetonas fluoradas usando

complejos de aluminio como catalizadores ha permitido, recientemente, la

118

F. Palacios, A. M. Ochoa de Retana, S. Pascual, G. Fernández de Trocóniz, J. M. Ezpeleta Eur. J. Org. Chem. 2010, 34, 6618-6626. 119

F. Palacios, A. M. Ochoa de Retana, J. Oyarzabal, S. Pascual, G. Fernández de Trocóniz J. Org. Chem. 2008, 73, 4568-4574.


Introducción

47

preparación de alcoholes quirales fluorados derivados de fosfonato120

(Esquema

32).

Esquema 32.

Shen y colaboradores121

han desarrollado un método adecuado para la

preparación de fosfonatos pirrolo-isoquinolínicos perfluorados. El proceso podría

implicar la reacción del N-iluro de isoquinolinio, generado a su vez a partir de la

correspondiente sal de isoquinolinio e hidruro de sodio, con un fosfonato

perfluoroalquílico para, mediante una cicloadición 1,3-dipolar, dar un intermedio

cuya isomerización y posterior aromatización conduciría al producto deseado

(Esquema 33).

120

X. Zhou, Q. Zhang, Y. Hiu, W. Chen, J. Jiang, L. Lin, X. Liu, X. Feng Org. Lett. 2010, 12, 4296-4299. 121

Y. Shen, Y. Zhang, J. Sun J. Fluorine Chem. 2002, 116, 157-161.


Introducción

48

Esquema 33.

La sencilla formación de butadienilfosfonatos fluorados mediante reacción

de sales de vinamidinio fluoradas con diferentes tipos de reactivos de Horner-

Wadsworth-Emmons ha permitido la síntesis de piridinas fluoradas con

sustituyentes fosfonato122

(Esquema 34).

Esquema 34.

122

S. Arimitsu , T. Konno , J. T. Gupton , T. Ishihara, H. Yamanaka J. Fluorine Chem. 2006, 127, 1235-1241.


Introducción

49

Con estos antecedentes y teniendo en cuenta el interés de nuestro grupo en

la síntesis de compuestos fluorados y fosforados, se pretende desarrollar una

metodología de preparación de azadienos fluorados, derivados de fosfonato I y II

(Figura 20), así como estudiar su reactividad en procesos de cicloadición.

Figura 20.


Objetivos y planteamiento general

50

1.2. Planteamiento general y objetivos.

El trabajo desarrollado en este capítulo tiene como soporte la experiencia de

nuestro grupo de investigación en los últimos años, sobre la preparación y el

estudio de la reactividad de compuestos azadiénicos, con el fin de utilizar este tipo

de compuestos como sustratos de partida para la preparación de una amplia gama

de derivados acíclicos y heterocíclicos funcionalizados.

Debido a que la presencia de grupos fluorados en los compuestos orgánicos

provoca importantes cambios, tanto en la reactividad química como en la actividad

biológica y farmacológica, se tratará de optimizar nuevos métodos de preparación

de 1-amino-2-azadienos con sustituyentes fluorados en posición 3 derivados de

fosfonatos I y 1-azadienos con sustituyentes fluorados en posición 2 derivados de

fosfonatos II (Esquema 35), ya que pueden ser intermedios muy valiosos en la

preparación de compuestos cíclicos y de una amplia gama de derivados de

aminofosfonatos fluorados más complejos.

Esquema 35. Azadienos fluorados y fosforados para la preparación de compuestos

acíclicos y cíclicos nitrogenados fluorados y fosforados.


Planteamiento general y objetivos

51

En concreto, los objetivos de este primer capítulo son los siguientes:

i. Estudiar la preparación y reactividad de 1-amino-2-azadienos fluorados

derivados de fosfonatos, dado que la presencia de un grupo electrodonor puede

modificar el carácter electrófilo de los 2-azadienos I y que el sustituyente 1-amino

puede ser fácilmente eliminable, induciendo a la aromatización de los heterociclos

formados.

ii. Estudiar la preparación de 1-azadienos con sustituyentes fluorados en

posición 2 derivados de fosfonatos II y su reactividad, para la preparación de

compuestos acíclicos y cíclicos nitrogenados fluorados derivados de fosfonatos.

52 Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

Resultados y discusión

1.3. Resultados y discusión.


de fosfonato, utilizando 2-azadienos fluorados y fosforados.

Nuestro primer objetivo consistió en la preparación de 2-azadienos fluorados

y fosforados 1, para abordar a continuación el estudio de su reactividad, con el fin

de lograr la preparación de compuestos acíclicos y heterocíclicos nitrogenados

fluorados y fosforados (Esquema 36).

Esquema 36.

Entre las posibles rutas sintéticas que podrían permitir la preparación de 1-

amino-2-azadienos 1 con sustituyentes fluorados en posición 3 y un grupo

fosfonato en posición 4, se planificaron las rutas alternativas que se muestran en

el esquema 37.

Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato. 53 ____________________________________________________________________________________________________________________________________


a) Reacción de aza-Wittig de fosfazenos N-vinílicos fluorados y derivados

de fosfonato de etilo 3 con compuestos carbonílicos 4 (ruta a).

b) Adición de amidinas a -cetofosfonato de etilo fluorado 6 (ruta b1) o a

compuestos acetilénicos fluorados y fosforados 7 (ruta b2).

Esquema 37. Rutas retrosintéticas para la preparación de 1-amino-2-azadienos fluorados

derivados de fosfonato de etilo.

A través de la primera ruta (ruta a) se tratará de crear el doble enlace C=N,

presente en los compuestos azadiénicos 1, mediante la reacción de fosfazenos N-

vinílicos con cloruros de ácido, formación de la sal de fosfonio 9 y su

correspondiente reacción con aminas secundarias 5, como se indica en el

esquema 38.



Esquema 38.

Las rutas b (Esquema 37) permitirán crear un enlace sencillo C-N mediante

la reacción de amidinas 8 (que ya poseen el doble enlace C=N) con -

cetofosfonatos 6 (ruta b1) o por adición nucleófila al triple enlace del acetileno

fluorado y fosforado 7 (ruta b2).

1.3.1.1. Formación de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados de fosfonato

a partir de fosfazenos (ruta a)

El gran interés que suscitan los 2-azadienos como intermedios sintéticos en

química orgánica ha impulsado la búsqueda de rutas sintéticas para su

preparación. De este modo, se han descrito diferentes métodos para la

preparación de estos 2-azadienos, entre los que cabe destacar la reacción de aza-

Wittig90c

entre fosfazenos N-vinílicos y compuestos carbonílicos (Esquema 39).

Esquema 39. Reacción aza-Wittig.



La reacción aza-Wittig de fosfazenos con compuestos carbonílicos, análoga

a la reacción de Wittig,123

es un método muy eficiente en la construcción de dobles

enlaces C=N, siendo un método excelente para la construcción de una gran

variedad de derivados heterocíclicos90a,124,125

y compuestos acíclicos

nitrogenados.126

Con anterioridad, en nuestro grupo, se han preparado fosfazenos

conjugados fluorados mediante reacción de iluros de fósforo con nitrilos

fluorados.127

La reacción aza-Wittig de estos fosfazenos con aldehidos generó los

2-azadienos fluoroalquil sustituídos, que permitieron tanto la preparación de

isoquinolinas fluoradas como de otros derivados de piridinas (Esquema 40).

123

a) R. E. Patre, P. S. Parameswaran, S. G. Tilve Arkivoc 2011, 9, 68-76; b) K. C. Majumdar, I. Ansary, S. Samanta, B. Roy Synlett 2011, 5, 694-698; c) P. Torney, R. Patre, S. Tilve Synlett 2011, 639-642; d) R. Csuk, S. Albert Zeit. Naturf. B: A J. Chem. Sci. 2011, 66, 311-316; e) N. Hazeri, G. Marandi, M. T. Maghsoodlou, S. M. H. Khorassani Lett. Org. Chem. 2011, 8, 12-15; f) C. Praveen, P. T. Perumal Synlett 2011, 521-524; g) K. Jennum, M. Vestergaard, A. H. Pedersen, J. Fock, J. Jensen, M. Santella, J. J. Led, K. Kilsaa, T. Bjoernholm, M. B. Nielsen Synthesis 2011, 539-548; h) D. C. Kapeller, S. Braese Synlett 2011, 161-164; i) K. A. Sasikala, K. A. Kalesh, E. R. Anabha, P. M. Pillai, C. V. Asokan, K. S. Devaky Tetrahedron Lett. 2011, 52, 1667-1669; j) R. Tajima, H. Oozeki, S. Muraoka, S. Tanaka, Y. Motegi, H. Nihei, Y. Yamada, N. Masuoka, K. Nihei Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 1374-1381; k) K.-W. Chen, S. Syu, Y.-J. Jang, W. Lin Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 2098-2106. 124 a) Y. Zhong, L. Wang, M.-W. Ding Tetrahedron 2011, 67, 3714-3723; b) A. Ramazani, N. Shajari, A. Mahyari, Y. Ahmadi Mol. Div. 2011, 15, 521-527; c) M. H. Cao, S. Z. Xu, C. S. Chen Chin. Chem. Lett. 2011, 22, 443-446; d) P. He, Y.-B. Nie, J. Wu, M.-W. Ding Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 1429-1436; e) S. A. Patil, R. Patil, D. D. Miller Curr. Med. Chem. 2011, 18, 615-637; f) Y. Liang, H.-W. He, Z.-W. Yang J. Heterocycl. Chem. 2010, 48, 88-91; g) T. Saito, T. Ote, M. Shiotani, H. Kataoka, T. Otani, N. Kutsumura Heterocycles 2010, 82, 305-311; h) E. Schaumann, G. Oppermann, M. Stranberg, H. W. Moore Austr. J. Chem. 2010, 63, 1656-1664. 125

a) S. M. Gueret, D. P. Furkert, M. A. Brimble, Org. Lett. 2010, 12, 5226-5229; b) Y-G. Hu, Y. Wang, S.-M. Du, X.-B. Chen, M.-W. Ding, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 6188-6190; c) K. C. Majumdar, K. Ray, S. Ganai, Synlett 2010, 2122-2124. 126

C. J. Smith, C. D. Smith, N. Nikbin, S. V. Ley, I. R. Baxendale Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 1927-1937. 127

a) F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales, M. Villegas Tetrahedron 2005, 61, 2779-2794; b) F. Palacios, C. Alonso, M. Rodríguez, E. Martínez de Marigorta, G. Rubiales Eur. J. Org. Chem. 2005, 9, 1795-1804; c) F. Palacios, C. Alonso, G. Rubiales, M. Villegas Tetrahedron Lett. 2004, 45, 4031-4034.



Esquema 40. Reacción aza-Wittig de fosfazenos fluorados con aldehídos.

Además, es bien conocido que la acetilación de fosfazenos derivados de -

aminoésteres conduce, con buenos rendimientos, a sales de aminofosfonio

(Esquema 41) capaces de reaccionar, a través de una haloimina intermedia, con

nucleófilos para dar lugar a la formación de azadienos con sustituyentes

electrodonores en posición 1. Esta estrategia ha sido utilizada por nuestro grupo

para la preparación de 1-amino-2-azadienos derivados de -amino ésteres.128

128

F. Palacios, M Legido, I. P. Heredia, G. Rubiales Heterocycles 2000, 52, 1057-1064.



Esquema 41.

En nuestro caso, la reacción de Staudinger de azidas vinílicas 10 con

fosfinas 11129

(Esquema 42) parecía el procedimiento más adecuado para la

preparación de los fosfazenos N-vinílicos 3 precursores de los 2-azadienos 1

objetivo. Tal y como se ha descrito previamente,130

azidas vinilicas funcionalizadas

pueden ser preparadas por adición de azida de tetrametilguanidina 12 a

compuestos acetilénicos y en nuestro caso las azidas vinílicas 10 podrían

prepararse, en principio, a partir del compuesto acetilénico fluorado derivado de

fosfonato 7 (Esquema 42).

129

a) A. W. Johnson, W. S. Kahsa, K. A. D. Starzewski, D. A. Dixon Ylides and Imines of Phosphorus, Wiley, New York, 1993; b) S. Eguchi, K. Matsushita, K. Yamoshita Org. Prep. Proced. Int. 1992, 24, 209-243; c) J. Barluenga, F. Palacios Org. Prep. Proced. Int. 1991, 23, 1-65; d) E. Ciganek J. Org. Chem. 1970, 35, 3631-3636; e) R. G. Barnhardt, W. E. McEwen J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 7009-7014; g) H. Staudinger, J. Meyer Helv. Chim. Acta 1919, 2, 635-646. 130

F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos, I. Perez de Heredia, G. Rubiales Org. Prep. Proced. Int. 1995, 27, 145-152.



Esquema 42. Esquema retrosintético de la preparación de los 2-azadienos 1 objetivo.

Para la preparación de acetilenos fluorados, existen en bibliografía ejemplos

que permiten generar compuestos acetilénicos a partir de cetonas y los

correspondientes acetiluros de litio.131

Así, Shimizu y colaboradores han preparado

estos sistemas a partir de cetonas fluoradas utilizando como intermedio un enol

tosilado que, una vez deshalogenado con BuLi y tras la adición del carbonilo,

conduce finalmente a los alcoholes propargílicos correspondientes132

(Esquema

43).

131

T. Konno, A. Morigaki, K. Ninomiya, T. Miyabe, T. Ishihara Synthesis 2008, 564-572. 132

M. Shimizu, M. Higashi, T. Takeda, G. Jiang, M. Murai, T. Hiyama Synlett 2007, 1163-1165.



Esquema 43.

Shen y colaboradores, por su parte, utilizaron un nuevo método para la

preparación de compuestos acetilénicos fluorados y fosforados partiendo de

cetonas fluoradas y fosforadas por tratamiento con anhídrido

trifluorometanosulfónico en presencia de N,N-diisopropiletilamina133

(Esquema 44).

Esquema 44.

En nuestro caso, se preparó el acetileno fluorado y fosforado 7 mediante

una ligera modificación de la metodología de Shen y colaboradores consiste en la

deshidratación del correspondiente -cetofosfonato fluorado 6, sintetizado de

133

Y. Shen, M. Qi J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1993, 18, 2153-2154.



manera similar a la ya descrita en bibliografía.134

La reacción se llevó a cabo

mediante reacción con hidruro sódico en exceso y posterior tratamiento del

enolato sódico 13 con triflato para dar lugar a la formación del compuesto 14. La

pérdida de triflato debido al exceso de hidruro sódico presente en el medio de

reacción daría lugar al compuesto acetilénico 7 (Esquema 45).

Esquema 45.

Una vez preparado el compuesto acetilénico 7 se hizo reaccionar con la

azida de tetrametilguanidina 12 (Esquema 46). Sin embargo, no se observó la

formación de la azida 10 y en su lugar se obtuvo el compuesto azadiénico 1a,

procedente de la adición de tetrametilguanidina 8a al triple enlace presente en el

compuesto 7.

134

T. E. Nickson J. Org. Chem. 1988, 53, 3870-3872.



Esquema 46.

El compuesto 1a fue caracterizado por sus propiedades físicas y

espectroscópicas. En el espectro de 1H-RMN (Figura 21) se aprecia un singlete a

H = 2.85 ppm correspondiente a los hidrógenos de los grupos metilos unidos a los

nitrógenos, un doblete a H = 4.85 ppm con una 2JHP = 9.2 Hz correspondiente al

hidrogeno del doble enlace C=C, además de las señales correspondientes a los

hidrógenos del grupo fosfonato de etilo.

Asimismo, en el espectro de 13

C RMN del azadieno 1a (Figura 22), se

observó un doble cuadruplete a C = 121.04 ppm, la señal correspondiente al

grupo CF3, con una constante de acoplamiento 3JCP = 29.2 Hz, indicando una

configuración relativa trans entre los grupos CF3 y P(O)(OEt)2.



Figura 21. Espectro de 1H-RMN del compuesto 1a.

Figura 22. Espectro de 13

C-RMN del compuesto 1a.



Además, en el espectro de 31

P-RMN (Figura 23) se aprecia la señal

correspondiente al fósforo del grupo fosfonato de etilo a P = 19.4 ppm y en el

espectro de 19

F-RMN (Figura 24) se aprecia la señal correspondiente a los átomos

de flúor del grupo CF3 a F = -70.95 ppm.


P-RMN del

compuesto 1a.


F-RMN del

compuesto 1a.

Al no poder generalizar esta metodología para la preparación de 1-amino-2-

azadienos fluorados derivados de fosfonato, se estudió su formación a través de

las otras rutas sintéticas propuestas.



1.3.1.2. Formación de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados de

fosfonato a partir de amidinas (rutas b).

Los resultados anteriores nos llevaron a explorar las otras rutas sintéticas

(rutas b1 y b2, Esquema 47) propuestas para la formación de 1-amino-2-azadienos

fluorados y fosforados 1. Como ya se ha indicado anteriormente, a través de estas

rutas sintéticas podría formarse un enlace sencillo C-N mediante la reacción de

amidinas 8 con el -cetofosfonato 6 (ruta b1) o por adición al compuesto

acetilénico 7 previamente preparado (ruta b2).

Esquema 47.

En primer lugar, se exploró la ruta b1, es decir, la formación de los

compuestos 1 mediante reacción de Mitsunobu de la forma enólica 6´ del β-



cetofosfonato 6 con amidinas 8. La reacción de Mitsunobu135

permite la conversión

de alcoholes primarios, secundarios y aromáticos en los correspondientes

derivados mediante sustitución nucleófila del grupo hidroxilo, con el empleo de

trifenilfosfina y un dialquilazodicarboxilato (Esquema 48).

Esquema 48. Reacción de Mitsunobu (esquema general).

Como amidinas se utilizaron tetrametilguanidina comercial 8a (R1

= N(Me)2,

R = Me) y N,N-dietilacetamidina 8b (R1

= Me, R = Et) que puede sintetizarse

mediante reacción de dietilamina y acetonitrilo en presencia de CuCl, según el

procedimiento descrito en la literatura.136

En nuestro caso, la reacción del β-cetofosfonato 6, en su forma enólica 6´

con las amidinas 8, en presencia de trifenilfosfina 9a y DEAD

(dietilazodicarboxilato) 15a (R2

= Et) o DIAD (diisopropilazodicarboxilato) 15b (R2

=

iPr), se llevó a cabo en diferentes condiciones. Sin embargo, no se obtuvieron los

correspondientes azadienos 1, sino que se aislaron los derivados de hidrazina

16a,b con bajos rendimientos, junto con un alto porcentaje de los productos de

partida (Esquema 49).

135

a) O. Mitsunobu Synthesis 1981, 1-28; b) O. Mitsunobu, M. Yamada, T. Mukaiyama Bull. Chem. Soc. Jp. 1967, 40, 935-939. 136

a) G. Rousselet, P. Capdeville, M. Maumy Tetrahedron Lett. 1993, 34, 6395-6398; b) J. H. Forsberg, V. T. Spaziano, T. M. Balasubramanian, G. K. Liu, S. A. Kinsley, C. A. Duckworth, J. J. Poteruca, P. S. Brown, J. L. Miller J. Org. Chem. 1987, 52, 1017-1021.



Esquema 49.

La formación de estas hidrazinas 16 podría justificarse por reacción de

trifenilfosfina 9a con acetilendicarboxilato 15 generando el intermedio 17 que se

une al oxígeno enólico, para dar lugar al intermedio 18, el cual mediante un ataque

nucleófilo intramolecular con pérdida de oxido de fosfina, originaría los derivados

de hidrazina 16 (Esquema 50).



Esquema 50.

A la vista de los resultados anteriores, nos propusimos estudiar la

preparación de los derivados azadiénicos 1 mediante la ruta sintética b2, formación

del enlace sencillo C-N mediante la adición de amidinas 8 al compuesto

acetilénico 7 (Esquema 47). La reacción en cloroformo bajo atmósfera de N2 y a

temperatura ambiente, condujo a los 1-amino-2-azadienos fluorados y fosforados

1a,b esperados, con excelentes rendimientos (Esquema 51).

Esquema 51.



Los compuestos 1 fueron caracterizados por sus propiedades físicas y

espectroscópicas. El espectro de 1H RMN del azadieno 1b, representado en la

figura 25, presenta como señales mas características un singlete a H = 2.01 ppm,

correspondiente al grupo metilo de la acetamidina, así como un doblete a H = 5.32

ppm (2JHP = 11.9 Hz), que corresponde al protón unido al carbono del doble enlace

C=C. Así mismo, en el espectro de 13

C RMN del azadieno 1b, al igual que en el

caso del azadieno 1a, se observó a C = 120.65 ppm, la señal correspondiente al

grupo CF3, con una constante de acoplamiento 3JCP = 27.9 Hz indicando una

configuración relativa trans entre los grupos CF3 y P(O)(OEt)2.

Los espectros de 31

P-RMN (Figura 26) y 19

F-RMN (Figura 27) presentaron

señales a P = 18.5 ppm y F = -72.2 ppm correspondientes a los grupos fosfonato

y CF3 respectivamente.

Figura 25. Espectro de 1H-RMN del compuesto 1b.




P-RMN del

compuesto 1b.


F-RMN del

compuesto 1b.



1.3.1.3. Reactividad de 1-amino-2-azadienos fluorados derivados de

fosfonato.

Una vez preparados los 1-amino-2-azadienos fluorados 1 derivados de

fosfonato, se procedió a estudiar el comportamiento de estos compuestos frente a

diferentes reactivos nucleófilos y electrófilos con enlaces múltiples, tales como

olefinas, azoderivados, compuestos acetilénicos y compuestos carbonílicos

(Figura 28), con el fin de establecer cual era su comportamiento frente a este tipo

de reactivos y fundamentalmente, explorar si se podrían comportar como

heterodienos en reacciones de Diels-Alder.

Así, los compuestos 1a,b se hicieron reaccionar en diferentes condiciones

de reacción con los reactivos indicados en la figura 28. Sin embargo, en la mayor

parte de los casos, o bien se recuperaba el producto de partida o se obtenían

mezclas de muchos productos, posiblemente fruto de la descomposición del

azadieno.

Figura 28.



Únicamente cuando los 2-azadienos 1a,b se hicieron reaccionar con la 4-

fenil-1,2,4-triazolin-3,5-diona en cloroformo a temperatura ambiente, fue posible

obtener los compuestos acíclicos 19a,b (Esquema 52).

Esquema 52.

En estos casos, los azadienos parecen comportarse como enaminas en las

que, a pesar de la presencia de dos grupos activantes en posición 1, los grupos

fosfonato y trifluorometilo desactivan el dieno impidiendo la reacción de

cicloadición y se produce alternativamente la adición nucleófila de la enamina a la

triazolina.

En conclusión, en este apartado se ha llevado a cabo la preparación de

compuestos acíclicos fluorados derivados de fosfonato, entre ellos 1-amino-2-

azadienos 1. Hemos estudiado la reactividad de estos 1-amino-2-azadienos

fluorados derivados de fosfonato frente a diferentes reactivos nucleófilos y

electrófilos. Únicamente fue posible la obtención de los compuestos acíclicos

19a,b cuando los 2-azadienos 1a,b se hicieron reaccionar con la 4-fenil-1,2,4-

triazolin-3,5-diona.




fosfonato.

Continuando con el interés en la preparación de compuestos cíclicos y

acíclicos nitrogenados con sustituyentes fluorados y fosforados, nuestro segundo

objetivo consiste en la preparación y el estudio de reactividad de 1-azadienos con

un sustituyente trifluorometil en la posición 2 y un sustituyente fosfonato en la

posición 3 (Esquema 53). La preparación de estos compuestos 2 podría llevarse a

cabo a través de dos posibles rutas sintéticas:

- Ruta a: Reacción de cetonas fluoradas y fosforadas -insaturadas 20 con

aminas primarias 21.

- Ruta b: Reacción de Wittig de iluros de fósforo 22 con compuestos

carbonílicos 23.

Esquema 53. Esquema retrosintético para la preparación de 1-azadienos 2.



La primera ruta sintética (ruta a, Esquema 53) resulta bastante efectiva para

la formación de dobles enlaces carbono-nitrógeno cuando se utilizan aldehídos,

pero los rendimientos no resultan satisfactorios cuando se utilizan cetonas debido

a la competencia con productos de adición 1,4.137

Con estos antecedentes, se

pensó que una alternativa a la reacción de condensación, que evita los problemas

de regioselectividad en la adición de aminas, podría ser la olefinación de iluros de

fósforo. Mediante el empleo de esta estrategia, han sido preparadas, con éxito,

oximas,16a,138

hidrazonas139

o iminas24,140

α,β-insaturadas, a partir de sus

precursores β-fosforados y compuestos carbonílicos.

En nuestro caso, pensamos que los 1-azadienos fluorados derivados de β-

aminofosfonatos podrían ser preparados a partir de los correspondientes iluros de

fósforo 22, mediante reacción de Wittig con compuestos carbonílicos 23 (ruta b,

Esquema 53).

En 1979, George Wittig (Figura 29) recibió el Premio Nobel, entre otros

méritos, por el descubrimiento en 195389e

de la reacción de síntesis de olefinas a

partir de iluros de fósforo y compuestos carbonílicos.

137

M.S. Gibson The Chemistry of Amino Group, S. Patai, John Wiley and Sons, London, 1968. 138

a) T. E. Hurst, T. J. Miles, C. J. Moody Tetrahedron 2008, 64, 874-882; b) F. Palacios, D. Aparicio, J. García, E. Rodríguez Eur. J. Org. Chem. 1998, 1413-1423; c) F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos, E. Rodríguez Tetrahedron 1998, 54, 599-614. 139

a) J. E. Mullins, J.-L. G. Etoga, M. Gajewski, J. I. DeGraw, C. M. Thompson Tetrahedron Lett. 2009, 50, 2298-2300; c) O. A. Attanasi, P. Filippone, S. Lillini, F. Mantellini, S. Nicolini, J. M. de los Santos, R. Ignacio, D. Aparicio, F. Palacios Tetrahedron 2008, 64, 9264-9274; d) V. Sridharan, P. T. Perumal, C. Avendaño, J. C. Menendez Org. Biomol. Chem. 2007, 5, 1351-1353; e) F. Palacios, D. Aparicio, Y. López, J. M. de los Santos Tetrahedron Lett. 2004, 45, 4345-4348; f) F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos, J. Vicario Tetrahedron 2001, 57, 1961-1972; g) F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos Tetrahedron 1999, 55, 13767-13778; h) F. Palacios, D. Aparicio, J. M. de los Santos Tetrahedron 1994, 50, 12727-12742. 140

a) P. Li, L.-J. Liu, J.-T. Liu Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 74-77; b) F. Palacios, A. M. Ochoa de Retana, S. Pascual, J. Oyarzabal J. Org. Chem. 2004, 69, 8767-8774; c) F. Palacios, D. Aparicio, J. Vicario Eur. J. Org. Chem. 2002, 4131-4136; d) F. Palacios, S. Pascual, J. Oyarzabal, A. M. Ochoa de Retana Org. Lett. 2002, 4, 769-772; e) G. F. Jiang, J. Sun, Y. Shen J. Fluorine Chem. 2001, 108, 207-210; f) F. Palacios, D. Aparicio, J. García, E. Rodríguez, A. Fernandez-Acebes Tetrahedron 2001, 57, 3131-3141.

http://www.sciencedirect.com/science/journal/00404039



Figura 29. George Wittig (1897-1987).

Esta reacción, que en la actualidad lleva el nombre de su descubridor, fue

ampliada en años posteriores a la utilización de carbaniones derivados de óxidos

de fosfina y fosfonatos, en las denominadas “reacción de Horner”89b,89c

y “reacción

de Wadsworth-Emmons”89a,141

, incrementando las posibilidades sintéticas que

ofrecía este método para la creación de enlaces C-C. A los pocos años del

descubrimiento de la reacción de Wittig, ésta se aplicó inmediatamente, con éxito,

en la síntesis a escala industrial de las vitaminas D142

y A143

y, hasta la actualidad,

innumerables productos naturales han sido sintetizados mediante estrategias

sintéticas basadas en la reacción de Wittig.90a,144

La preparación de los correspondientes iluros de fósforo 22, precursores del

azadieno objetivo, podría llevarse a cabo mediante reacción de cicloadición [2+2]

de fosfazenos sencillos 24 y el compuesto acetilénico 7 (Esquema 54), de forma

similar a la reacción previamente descrita para otros acetilenos

funcionalizados.140e,145

141

a) W. S. Wadsworth Org. React. 1977, 25, 73-253. 142

H. H. Inhoffen, J. F. Kath, K. Brückner Angew. Chem. 1955, 67, 276-278. 143

H. Pommer Angew. Chem. Int. Ed. Eng. 1977, 16, 423-429. 144

a) D. X. Hu, M. D. Clift, K. E. Lazarski, R. J. Thomson J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1799-1804; b) S. Knueppel, V. O. Rogachev, P. Metz Eur. J. Org. Chem. 2010, 32, 6145-6148. 145

a) J. Barluenga, F. López, F. Palacios, F. Sanchez-Ferrando J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2: Physical Org. Chem. (1972-1999) 1988, 903-907; b) J. Barluenga, F. Lopez, F. Palacios J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1986, 1574-1575; c) J. Barluenga, F. López, F. Palacios J. Chem. Soc., Chem. Comm. 1985, 1681-1682.



Esquema 54.

Existen varios métodos sintéticos adecuados para la preparación de

fosfazenos,146

entre éstos destaca la reacción de Staudinger de azidas con

fosfinas, ya que permite acceder a un gran número de derivados, variando los

sustituyentes en el átomo de fósforo y en el de nitrógeno.129g

En nuestro caso, la reacción de las azidas aromáticas 25 con fosfinas 9 en

cloroformo o tolueno y en atmósfera de nitrógeno dió lugar a los correspondientes

fosfazenos 24 en cortos periodos de reacción (Esquema 55, Tabla 1).

Esquema 55.

146

a) F. F. Stewart Organophosphorus Chem. 2010, 39, 308-352; b) G. A. Carriedo Organophosphorus Chem. 2009, 38, 332-386.



Debido a inestabilidad de los fosfazenos 24a, 24b, 24d, 24e y 24f (derivados

de trimetilfosfina 9b o dimetilfenilfosfina 9c) no pudieron ser aislados, por lo que

una vez puesta de manifiesto su presencia en el crudo de reacción, mediante 31

P-

RMN, se utilizaron in situ en posteriores reacciones. En el caso del compuesto

24c,147

derivado de trifenilfosfina 9a, se purificó por cromatografía en columna y se

caracterizó por sus propiedades físicas y espectroscópicas.

Tabla 1. Fosfazenos 24 obtenidos.

Compuesto R4 R

5 Ar Condiciones de reacción

Rdto.(%)

24a Me Me p-NO2C6H4 CHCl3 / 30 min. / t.a. a

24b Me Me p-MeC6H4

CHCl3 / 15 min. / t.a.

a

24c Ph Ph p-MeC6H4

CHCl3 / 1h / t.a.

87

24d Me Ph p-NO2C6H4


a

24e Me Ph p-MeC6H4


a

24f Me Ph p-MeOC6H4


a

a No aislado, caracterizado por RMN. Se utilizará in situ en posteriores reacciones.

Una vez preparados los fosfazenos 24, estos se hicieron reaccionar con el

compuesto acetilénico 7, dando lugar a los correspondientes iluros de fósforo 22.

La formación de los compuestos 22 puede explicarse a través de una cicloadición

[2+2] con formación del correspondiente intermedio cíclico 26, cuya apertura daría

lugar a los iluros de fósforo fluorados y fosforados 22 (Esquema 56, Tabla 2).

147

M. Adib, E. Sheikhi, A. Deljoush Tetrahedron 2011, 67, 4137-4140.



Esquema 56.

Los compuestos 22, en general, no pudieron ser aislados debido a su

inestabilidad, pero fueron caracterizados mediante RMN de 1H,

19F y

31P.

Tabla 2. Iluros de fósforo 22 obtenidos.

Compuesto R4 R

5 Ar

Condiciones de

reacción Rdto.(%)

22a

Me

Me

p-NO2C6H4

CHCl3 / 5 h / t.a.

a

22b Me Me p-MeC6H4 CHCl3 / 0.5 h / t.a. a

22c Ph Ph p-MeC6H4 CHCl3 / 21.5 h / Δ 68

22d Me Ph p-NO2C6H4 CHCl3 / 15 h / t.a. a

22e Me Ph p-MeC6H4 CHCl3 / 1 h / t.a. a

22f Me Ph p-MeOC6H4 CHCl3 / 0.5 h / t.a. a

a No aislado, caracterizado por

19F y

31P-RMN.



1.3.2.1. Preparación de 1-azadienos fluorados derivados de fosfonato.

A continuación, con el fin de obtener, mediante reacción de Wittig, los 1-

azadienos fluorados y fosforados correspondientes, se hicieron reaccionar los

iluros de fósforo 22, preparados previamente, con glioxalato de etilo 23a y

cetomalonato de dietilo 23b, a temperatura ambiente y a reflujo en tubo sellado.

Sin embargo, únicamente la reacción con glioxalato de etilo de los iluros de fósforo

22a, 22b y 22d, dió lugar a los correspondientes 1-azadienos fluorados derivados

de fosfonato 2 (Esquema 57) con rendimientos de 40%, 58% y 30%,

respectivamente.

Esquema 57.

Así, por ejemplo, el compuesto 2a fue caracterizado por sus propiedades

físicas y espectroscópicas. En el espectro de 13

C RMN (Figura 30) puede

observarse a C = 163.55 ppm un doblete correspondiente al carbono del grupo



CO2Et, con una constante de acoplamiento 3JCP = 25.2 Hz, indicando una

configuración relativa trans entre los grupos CO2Et y P(O)(OEt)2.


C-RMN del compuesto 2a.



1.3.2.1. Estudio de la reactividad de 1- azadienos fluorados derivados

de fosfonato.

Como se ha indicado previamente, los derivados aminofosforados fluorados

pueden ser excelentes sustratos en química médica.97

Sin embargo, hasta ahora

se han descrito escasos ejemplos para su preparación.119,148

Por tanto, con el fin

de acceder a compuestos acíclicos derivados de -aminofosfonatos con

sustituyentes fluorados, se procedió a explorar la reducción del compuesto 2a.

Recientemente, se ha utilizado la reducción selectiva de enlaces C=N en

moléculas con dobles enlaces C=C y C=N para la síntesis de α-

aminofosfonatos.1,149

En nuestro caso, el tratamiento de los compuestos 2a y 2b

con NaBH4, dió lugar a una mezcla de los dos diastereoisómeros 27 y 28 de los

compuestos totalmente reducidos, en la que uno de los diastereoisómeros

predominó (60%) frente al otro (40%) (Esquema 58).

Esquema 58.

148

a) P. S. Bhadury, Y. Zhang, S. Zhang, B. Song, S. Yang, D. Hu, Z. Chen, W. Xue, L. Jin Chirality, 2009, 21, 547-557; b) L. Jin, B. Song, G. Zhang, R. Xu, S. Zhang, X. Gao, D. Hu, S. Yang Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16, 1537-1543; c) B.-A. Song, Y.-L. Wu, S. Yang, D.-Y. Hu, X.-Q. He, L.-H. Jin Molecules 2003, 8, 186-192. 149

K. D. Safa, J. V. Mardipour, Y. M. Oskoei J. Organomet. Chem. 2011, 696, 802-806.



Debido a la complejidad de los espectros de RMN de la mezcla, no fue

posible asignar la configuración relativa de cada uno de los compuestos. Por ello,

se procedió a la ciclación de la mezcla de compuestos 27a y 28a con el fin de

obtener las correspondientes -lactamas diastereoisómeras que pudieran permitir

su aislamiento y caracterización.

La reacción se llevó a cabo en presencia de hidruro sódico150

calentando a

reflujo de THF durante 24 horas. Transcurrido el tiempo de reacción, se observó

en el crudo la presencia de un único compuesto 30 (Esquema 59).

Esquema 59.

150

Q. Su, J. S. Panek J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2425-2430.



La –lactama 30 fue aislada y caracterizada por sus propiedades físicas y

espectroscópicas y la estructura fue confirmada inequívocamente por análisis de

Rayos X (Figura 31).

Figura 31. Vista ORTEP del compuesto 30.

Así, el espectro de 1H-RMN (Figura 32) se caracteriza por la ausencia de las

señales correspondientes a los etilos procedentes del glioxalato de etilo y por un

doble cuadruplete a H = 4.90 ppm correspondiente al hidrógeno del carbono unido

al CF3, con constantes de acoplamiento 3JHH = 6.4 Hz y

3JHF = 18.4 Hz.


P-RMN (Figura 33) se aprecia la señal

correspondiente al fósforo del grupo fosfonato de etilo a P = 26.4 ppm y en el

espectro de 19

F-RMN (Figura 34) se aprecia un doblete a F = -75.9 ppm

correspondiente al acoplamiento de los átomos de flúor del grupo CF3 con el grupo

fosfonato con una constante de acoplamiento 4JFP = 6.1 Hz.



Figura 32. Espectro de 1H-RMN del compuesto 30.


P-RMN del

compuesto 2a


F-RMN del

compuesto 2a.



La formación de un único isómero para la -lactama 30 podría explicarse por

isomerización de la -lactama cis 29 a la -lactama trans 30, más estable en las

condiciones básicas en las que transcurre la reacción (Esquema 60).

Esquema 60.

El cálculo, realizado a nivel B3LYP/6-31G*, de la diferencia de Energía de

Gibbs para dicha isomerización, indica que el isómero trans 30 es 3.79 Kcal/mol

más estable que el isómero cis 29 (Esquema 61), lo que está de acuerdo con el

resultado experimental obtenido.

Esquema 61.



Como conclusión, en este apartado hemos estudiado la preparación de 1-

azadienos con sustituyentes fluorados en posición 2 derivados de fosfonato de

etilo, mediante la reacción de Wittig de iluros de fósforo con glioxalato de etilo. La

reducción de los 1-azadienos ha conducido a -aminofosfonatos fluorados N-

sustituídos y la posterior ciclación de éstos últimos ha permitido la preparación de

una -lactama fluorada y fosforilada.



En resumen, en este primer capítulo se han preparado 1-amino-2-azadienos

fluorados derivados de fosfonato 1 por adición de amidinas al compuesto

acetilénico 7, y se ha estudiado su reactividad frente a diferentes reactivos. El

comportamiento enamínico de los 2-azadienos 1 frente a 4-fenil-1,2,4-triazolin-3,5-

diona da lugar a los compuestos acíclicos 19 (Esquema 62).

Esquema 62.



Por otra parte, se han preparado 1-azadienos 2 con sustituyentes

fluorados derivados de fosfonato de etilo, mediante reacción de Wittig de iluros de

fósforo con glioxalato de etilo. Su reducción y posterior ciclación, ha permitido la

preparación de -aminofosfonatos fluorados 27 y 28 y la -lactama fluorada y

fosforada 30 (Esquema 63).

Esquema 63.

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. 91 ____________________________________________________________________________________________________________________________________

Introducción

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de

Topoisomerasa I.

2.1. Introducción.

CÁNCER es el término coloquial que engloba a un grupo de enfermedades

que se caracterizan por la pérdida de control del crecimiento, la división y

propagación de un grupo de células, que conduce a un tumor primario maligno

que invade y destroza los tejidos adyacentes.151

Neoplasia significa, literalmente,

“crecimiento nuevo”. Una neoplasia, según la definición de Willis, es “una masa

anormal del tejido cuyo crecimiento es excesivo y descoordinado respecto al de

los tejidos normales y continúa aún después de interrumpir el estímulo que produjo

el cambio”. Para el origen de todas las neoplasias son básicos los cambios

hereditarios (genéticos) que permiten la proliferación excesiva y no regulada, que

depende de estímulos reguladores del crecimiento fisiológico. En lenguaje médico,

una neoplasia, con frecuencia, se denomina tumor.152

Si este tumor es maligno

puede propagarse a otras regiones del cuerpo a través de un proceso conocido

como metástasis, que es la causa del 90% de las muertes por cáncer.151

151

C. Avendaño, J. C. Menéndez Medicinal Chemistry of Anticancer Drugs, Elsevier, 2008. 152

V. Kumar, A. K. Abbas, N. Fausto Robbins Patología Humana, Elsevier, 2008.

92 Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

Introducción

Todos los tumores, benignos y malignos, tienen dos componentes tisulares

básicos:

1) El parénquima, formado por células neoplásicas, que determina en gran

medida su comportamiento biológico y es este componente del que deriva el

nombre de tumor.

2) El estroma de soporte, derivado del huésped y no neoplásico, formado

por tejido conjuntivo, vasos sanguíneos y células inflamatorias derivadas del

huésped, que consiste en tejido conectivo y vasos sanguíneos. Es fundamental

para el crecimiento de la neoplasia, dado que proporciona el aporte sanguíneo y la

base para el crecimiento de las células parenquimatosas.152

La importancia del cáncer ha aumentado en el último siglo como

consecuencia del descenso de las muertes por enfermedades infecciosas y del

aumento de la esperanza de vida, ya que la edad es uno de los principales

factores de riesgo de esta enfermedad. El cáncer es una de las enfermedades

más difíciles de tratar, además de ser responsable del 13% de todas las muertes

mundiales, este porcentaje aumenta debido al envejecimiento de la población en

muchos países, sobre todo en los desarrollados.

La enfermedad del cáncer comienza en una sola célula. La transformación

de una célula normal en una tumoral es un proceso que abarca varias fases y

suele consistir en una progresión de una lesión precancerosa a un tumor maligno.

La tumorigénesis es un proceso con múltiples pasos que incluyen una

acumulación de sucesivas mutaciones en oncogenes y genes supresores que

regulan el ciclo celular.151

Las células crecen a través de una secuencia de diferentes fases (Figura

35):

● Fase de descanso (G0) en la que las células se encuentran en

quiescencia, células no proliferativas que han abandonado el ciclo celular activo


Introducción

pero mantienen una actividad basal de síntesis de ARN y proteínas necesaria para

el adecuado recambio molecular.153

● Las células con intención de multiplicarse entran en la interfase (G1) que

se caracteriza por un proceso sintético, que incluye la participación del ARN y

algunas proteínas, que preparan a la célula para la siguiente fase.

● La fase sintética del ADN (S), donde el contenido del ADN se duplica.

● Segunda fase de descanso (G2), la fase previa a la mitosis.

● Fase mitótica en la que los cromosomas se separan, causando la división

celular y formando dos células hijas. Estas células hijas pueden desarrollarse para

ser células diferenciadas

◦ que no se dividen, convirtiéndose en células maduras que mueren,

◦ que pueden ser reclutadas por el ciclo celular y están en fase de descanso

(G0),

◦ que se dividen continuamente, entrando de nuevo en la fase G1 (Figura

35).

Los mejores puestos de control de la proliferación celular ocurren en la fase

G1 cuando las células tienen que comprometerse con la división y en la fase G2

antes de producirse la mitosis.

153

a) G. S. Stein, A. B. Pardee Cell Cycle & Growth Control, Wiley-Liss, 2nd

edition, 2004; b) K. Vermeulen, D. R. Van Bockstaele, Z. N. Berneman Cell Prolif. 2003, 36, 131-149.


Introducción

Figura 35. Fases del ciclo celular.

El tratamiento actual del cáncer es multidisciplinar y en raras ocasiones se

trata a los pacientes con una única estrategia. Así, lo más habitual es emplear

conjuntamente al menos dos tratamientos diferentes frente al cáncer.

Los tratamientos frente al cáncer son:

● Cirugía, que se emplea tanto en estadios precancerosos (eliminando

lesiones que con el tiempo pueden convertirse en malignas) como en la diagnosis

y tratamiento del cáncer. Además, la cirugía es muy importante en los cuidados

paliativos de pacientes en estadios avanzados.

● Radioterapia, que se aplica con diferentes intensidades dependiendo del

estadio de la enfermedad. Así, se usa en pequeñas dosis y baja intensidad en

pacientes con estadios avanzados o metástasis y en dosis altas y elevadas

intensidades en estadios iniciales o después de la cirugía.


Introducción

● Quimioterapia, en la actualidad se disponen de entre 20 y 30 compuestos

quimioterapéuticos válidos para el tratamiento del cáncer, habitualmente se

administran conjuntamente, usándose compuestos que inducen la muerte celular a

través de distintos mecanismos.

La quimioterapia y la radioterapia actúan mejor cuando las células están

implicadas en alguna fase del ciclo celular. La radioterapia es utilizada desde el

descubrimiento de los Rayos X por Roentgen en 1895.154

Los agentes quimioterapéuticos pueden clasificarse según su actividad

relativa al ciclo celular, como específicos de fase y no específicos de fase.

Los fármacos específicos de fase son efectivos, únicamente, en presencia

de las células tumorales durante una fase específica de la división celular. En este

caso, el incremento de la dosis del fármaco no conduce a mayor muerte celular.

Sin embargo, si la concentración se mantiene elevada durante más tiempo, más

células entrarán en la fase letal del ciclo celular y morirán.

Los agentes no específicos de fase pueden dividirse a su vez en fármacos

no específicos de ciclo, que matan las células que no se están dividiendo y

específicos de ciclo, que pueden matar las células que entran en el ciclo celular.

Los agentes no específicos de fase tienen una curva dosis-respuesta lineal,

cuanto mayor sea la dosis administrada, mayor será la muerte celular.155

Vivimos en una era favorable para el descubrimiento y desarrollo de

compuestos con actividad antitumoral. El descubrimiento de los compuestos

anticancerosos ha sufrido cambios reseñables en la última década.153

Los

primeros tratamientos de quimioterapia se caracterizaban por una falta de

especificidad y una elevada toxicidad experimentada por el paciente.154

La primera

generación de antitumorales eran agentes citotóxicos que, frecuentemente,

actuaban dañando el ADN, inhibiendo su síntesis o interfiriendo en los

154

S. Neidle Cancer Drug Design and Discovery, Elsevier, 2008. 155

R. F. McLain, K. U. Lewanndrowski, M. Markman, R. M. Bukowski, R. Macklis, E. C. Benzel Cancer in the Spine, Current Clinical Oncology, Humana Press, 2006.


Introducción

mecanismos de división celular, por ejemplo, bloqueando las topoisomerasas o

vinculándose a los microtúbulos.156

La mayoría de estos agentes se descubrieron

por screening de productos químicos capaces de matar a células cancerosas.157

Agentes Quimioterapéuticos:

AGENTES ALQUILANTES

Los agentes alquilantes del ADN, originalmente basados en las mostazas

sulfuradas y nitrogenadas,158

son la columna vertebral de numerosos

tratamientos153

y alteran la función celular transfiriendo grupos alquilo a amino,

carboxilo, fosfato o tiol de ácidos nucleicos (ADN y ARN). La posición N-7 de la

guanina es el lugar más susceptible a la alquilación. Esta alquilación da lugar a un

vínculo con las hebras cruzadas del ADN que impide su replicación, dañando la

transcripción del ARN y el material genético. Son específicos del ciclo celular pero

no de fase.

Los agentes alquilantes más importantes son, entre otros, la Ciclofosfamida,

extensamente utilizada en el tratamiento de leucemias, linfomas, cáncer de mama,

mieloma y en transplantes de médula ósea; la Ifosfamida, utilizada en el

tratamiento de sarcomas y de linfomas no-Hodgkin, y las nitrosoureas Lomustina y

Carmustina para el tratamiento del cáncer cerebral y melanoma (Figura 36).

156

B. A. Chabner, T. G. Roberts Nat. Rev. Cancer 2005, 5, 65-72. 157

E. K. Rowinsky, N. Onetto, R. M. Canetta, S. G. Arbuck Semin. Oncol. 1992, 19, 646-692. 158

O. M. Colvin Curr. Pharm. Des. 1999, 5, 555-560.


Introducción

Figura 36. Agentes alquilantes más representativos.

ANTIMETABOLITOS

Los antimetabolitos se utilizan desde 1948, cuando se descubrió que este

tipo de fármacos producían una remisión temporal de la leucemia linfoblástica

aguda en niños. Posteriormente, el Metrotexato (Figura 37) demostró que la

quimioterapia podía curar el cáncer con un simple agente en la neoplasia

trofoblástica gestacional.

Los agentes antimetabólicos constituyen un gran grupo de fármacos que

interfieren con los bloques de construcción en la síntesis del ADN y del ARN y

llevan a cabo su actividad en la fase S del ciclo celular. Los más importantes son

el Fluorouracilo (Figura 37), utilizado en el carcinoma de colon, mama, recto,

estómago, páncreas, esófago, cabeza y cuello, y el Metotrexato para el

tratamiento de cáncer de vejiga, leucemia y sarcoma entre otros.


Introducción

Figura 37. Ejemplos de antimetabolitos.

ANTIBIÓTICOS ANTITUMORALES

Generalmente provienen de microorganismos e interfieren con el ADN

intercalándose en los pares de bases. Así dañan la replicación del ADN y la

producción del ARN mensajero. También interfieren con la acción de las

topoisomerasas. Son fármacos no específicos del ciclo celular, por ello tienen gran

interés en la quimioterapia combinatoria así como en la radioterapia ya que

causan sinergia con sus efectos. Los antibióticos antitumorales más relevantes

son Doxorubicina y Epirubicina (Figura 38) ampliamente utilizados en el

tratamiento de linfomas, leucemia, cáncer gástrico, de mama y de vejiga.

Figura 38. Antibióticos antitumorales más representativos.


Introducción

AGENTES ANTI-TUBULINA

Los primeros estudios de agentes anti-tubulina fueron realizados con la

Colchicina, que los antiguos egipcios utilizaban para tratar la gota. Esta clase de

antitumorales engloba a los alcaloides de la vinca y a los taxanos. El agente más

representativo de este grupo es el Paclitaxel (Figura 39), utilizado en tratamiento

de cáncer de mama, pulmón y ovarios.

Figura 39. Paclitaxel, comercializado bajo el nombre TaxolTM

.

AGENTES HORMONALES

Las hormonas son primordiales en el desarrollo de muchos órganos, por ello

han sido manipuladas para el tratamiento del cáncer originado en distintos

órganos. El agente hormonal más famoso es el Tamoxifen (Figura 40), un fármaco

no esteroideo que se une a los receptores estrogénicos produciendo un efecto

antiestrogénico. Este agente es utilizado para el tratamiento del cáncer de mama

primario o metastático.


Introducción

Figura 40. Tamoxifen, comercializado bajo el nombre NolvadexTM

.

AGENTES BIOLÓGICOS

Entre los agentes biológicos más importantes se encuentran la Interleuquina

2 (AldesleukinTM

) y los Interferones. Estos agentes generan la respuesta inmune

para inducir la regresión del tumor.

AGENTES PARA TERAPIA DIRIGIDA

Este tipo de tratamiento se basa en una terapia específica para las células

tumorales, aumentando la eficacia y minimizando la toxicidad de los fármacos. Los

agentes más vanguardistas son, entre otros, el Rituximab (RituxanTM), anticuerpo

monoclonal obtenido por ingeniería genética, que actúa selectivamente sobre el

antígeno CD-20 de los linfocitos B.155


Introducción

INHIBIDORES DE CINASAS

Dentro de los inhibidores de cinasas cabe destacar los bisindolocarbazoles,

que han mostrado una elevada inhibición de CDK2 y CDK4159

y algunos derivados

del diadamantano.160

Recientemente se están desarrollando nuevos compuestos

inhibidores de cinasas161

como IPA-3,162

LY294002,163

o mesilato de Imatinib155

(Figura 41).

Figura 41. Algunos inhibidores de cinasas utilizados en el tratamiento del cáncer.

159

G. Zhu, S. E. Conner, X. Zhou, C. Shih, T. Li, B. D. Anderson, H. B. Brooks, R. M. Campbell, E. Considine, J. A. Dempsey, M. M. Faul, C. Ogg, B. Patel, R. M. Schultz, C. D. Spencer, B. Teicher, S. A. Watkins J. Med. Chem. 2003, 46, 2027-2030. 160

J. J. Wang, Y. F. Chang, Y. T. Chern, C. W. Chi Br. J. Cancer 2003, 89, 1995-2003. 161

M. Scaltriti, C. Verma, M. Guzman, J. Jiménez, J. L. Parra, K. Pedersen, D. J. Smith, S. Landolfi, S. R. Y. Cajal, J. Arribas, J. Baselga Oncogene 2009, 28, 803-814. 162

C. Yi, J. Maksimoska, R. Marmorstein, J. L. Kissil Biochem. Pharm. 2010, 80, 683-689. 163

D. Kong, S. Dan, K. Yamazaki, T. Yamori Eur. J. Cancer 2010, 46, 1111-1121.


Introducción

ENZIMAS

Los fármacos de este tipo están aún en estudio, pero un ejemplo de ellos es

la L-asparraginasa que se emplea en tratamientos de leucemia linfoblástica aguda

en niños.164

INHIBIDORES DE TOPOISOMERASAS

Las topoisomerasas son enzimas que regulan la geometría tridimensional

(topología) del ADN, conduciendo la interconversión de isómeros topológicos y

relajados. Este proceso esta relacionado con la regulación del superenrollamiento

del ADN, que es esencial en la transcripción y replicación, cuando las hebras

deben relajarse para permitir el acceso a las enzimas involucradas en estos

procesos. Hay dos tipos de topoisomerasas, la Topoisomerasa I que rompe una

hebra del ADN y la Topoisomerasa II que rompe las dos hebras y requiere de ATP

para realizar su función.151,165

En nuestro estudio nos centraremos en los diferentes inhibidores de

Topoisomerasa I.

Inhibidores de Topoisomerasa I

La Topoisomerasa I está dividida en 4 dominios basados en los estudios

proteolíticos y el análisis cristalográfico.166

Está compuesta por 765 aminoácidos

que se distribuyen en los diferentes dominios de la siguiente manera:

- Dominio N-terminal (1-214)

- Dominio Básico (215-635)

164

R. Ali, F. Ozcalemkas, Y. Kimya, N. Koksae, H. Ozkam, V. Ozkocaman, A. Hoyrazli, M. Calinkaya, A. Tunali Leuk. Res. 2009, 33, 26-28. 165

A. Lauria, M. Ippolito, A. M. Almerico J. Mol. Model 2007, 13, 393-400. 166

J. B. Leppard, J. J. Champoux Chromosoma 2005, 114, 75-85.


Introducción

- Enlazador (636-712)

- Dominio C-terminal (713-765)

El núcleo activo de la Topoisomerasa I es el dominio C-terminal donde se

encuentra la tirosina-723, responsable de la unión covalente del enzima al ADN.167

Figura 42. Complejo covalente de Topoisomerasa I y ADN (1T8I).168

La Topoisomerasa I juega un papel crucial en el control estructural del ADN

en las células, liberando la tensión producida en la replicación, transcripción y

procesos de reparación del ADN. Para minimizar esta tensión la Topoisomerasa I

divide, de forma transitoria, una hebra de ADN mediante el ataque nucleofílico al

167

a) C. Tesauro, P. Fiorani, I. D´Annessa, G. Chilleni, G. Turchi, A. Desidari Biochem. J. 2010, 425, 531-539; b) Y. Pommier Chem Rev. 2009, 109, 2894-2902; c) D. A. Koster, V. Croquette, C. Dekker, S. Shuman, N. H. Dekker Nature 2005, 434, 671-674; d) M. R. Redinbo, L. Stewart, P. Kuhn, J. J. Champoux, W. G. J. Hol Science 1998, 279, 1504-1513; e) L. Stewart, M. R. Redinbo, X. Qiu, W. G. J. Hol, J. J. Champoux Science 1998, 279, 1534-1541; f) L. Stewart, G. C. Ireton, L. H. Parker, K. R. Madden, J. J. Champoux J. Biol. Chem. 1996, 271, 7593-7601. 168

B. I. Stocker, M. D. Feese, M. Cushman, Y. Pommier, D. Zembower, L. Stewart, A. B. Burgin J. Med. Chem. 2005, 48, 2336-2345.


Introducción

residuo activo de tirosina, lo que conlleva la formación del complejo covalente de

la Topoisomerasa I y el ADN (Figura 42). A continuación, en condiciones

normales, mediante un segundo ataque nucleofílico se libera la enzima funcional

lista para otro ciclo enzimático.154

Es indudable el papel esencial de la Topoisomerasa I en el ciclo celular y

más aún en el ciclo celular alterado de las células cancerosas donde la

concentración de Topoisomerasa I es mucho más elevada en comparación con el

tejido normal. Todo ello hace de esta enzima un blanco prometedor para el

tratamiento de tumores.59a

La acción de la Topoisomerasa I puede ser inhibida a diferentes niveles,

tanto en el ataque nucleofílico como en la formación del complejo. La

estabilización del complejo ADN-Topoisomerasa I supone el proceso inhibitorio

más potente en términos de citotoxicidad celular, inhibiendo la etapa de relajación

del ciclo enzimático y provocando la muerte celular por apoptosis. Las pequeñas

moléculas que previenen el estado de relajación son denominadas venenos de

Topoisomerasa I, y la Camptotecina (Figura 43) es el mayor representante de esta

clase de fármacos.154

Figura 43. Camptotecina, veneno más representativo de Topoisomerasa I.

La 20-(S)-Camptotecina se descubrió en 1966 por el grupo de Wani en el

Instituto Nacional del Cáncer de los Estados Unidos. El compuesto fue extraído de


Introducción

la corteza del árbol chino Camptotheca acuminata.58

Desde un punto de vista

estructural, la Camptotecina es un heterociclo nitrogenado pentacíclico, con una

quinolina (anillos A y B) conectada con el anillo E de lactona por medio de un

indolizino (anillos C y D).

La unión de la Camptotecina al ADN ha sido estudiada por diversos

métodos, con resultados desiguales. En un principio, se propuso el intercalamiento

entre las bases de ADN169

pero la unión de la Camptotecina al ADN libre es muy

débil, incluso nula a concentraciones fisiológicas. La Camptotecina, por tanto, no

se une al ADN libre ni a la Topoisomerasa I en ausencia de ADN, la única diana es

el complejo covalente de ADN-Topoisomerasa I, al que se une y estabiliza. Es

interesante, que la única diana conocida de la Camptotecina sea frágil, transitoria

y que esté compuesta por una mezcla de ácido nucleico y sistema proteico. Esta

unión específica del fármaco al complejo ADN-proteína hace que éste sea un

anclaje mucho más estable y aislable.167b

El anillo de lactona es el talón de Aquiles de la molécula de Camptotecina.

Este anillo de lactona se hidroliza a pH> 7.0 (pH fisiológico) para dar la forma

abierta e inactiva del carboxilato59a,170

(Figura 44). La mayoría de las sustituciones

en el esqueleto de la Camptotecina pueden afectar al equilibrio entre la lactona y

el carboxilato. Es interesante que este equilibrio se desplace lo máximo posible

hacia la lactona, ya que la forma del carboxilato se une en sangre a la albúmina

sérica.171

169

R. P. Hertzberg, M. J. Caranfa, K. G. Holden J. Med. Chem. 1989, 32, 715-720. 170

J. Fassberg, V. J. Stella J. Pharm. Sci. 1992, 81, 676-684. 171

a) C. Samori, A. Guerrini, G. Varchi, G. Fontana, E. Bombardelli, S. Tinelli, G. L. Beretta, S. Basili, S. Moro, F. Zunino, A. Battaglia J. Med. Chem. 2009, 52, 1029-1039; b) Z. Mi, H. Malak, T. G. Burke Biochemistry 1995, 34, 13722-13728.


Introducción

Figura 44. Hidrólisis a pH fisiológico de la Camptotecina.

El conocimiento de la arquitectura molecular del complejo ADN-

Camptotecina-Topoisomerasa I ha ayudado a comprender mejor la relación entre

la estructura y la actividad de este tipo de compuestos.172

Además, los hallazgos

más notables indican que la estructura planar de la molécula es imprescindible

para su actividad, por ello, cualquier alteración en la planaridad de la misma

conduciría a una pérdida sustancial de actividad.165,171a,173

Sin embargo, al margen de la Camptotecina y sus derivados, otros

inhibidores de Topoisomerasa I han sido descubiertos, estos agentes se

denominan inhibidores de Topoisomerasa I no derivados de Camptotecina.153

Por ejemplo, las aromatecinas son otros venenos de Topoisomerasa I,

descritos previamente como híbridos estables de indenoisoquinolinas y

Camptotecina, 174

que poseen cierto parecido estructural con el producto natural

Luotonina A (Figura 45). La 22-hidroxiacuminatina, un raro producto natural

aislado de la Camptotheca acuminata, contiene un sistema de 12H-5,11a-

diazobenzo[b,h]fluoren-11-ona. Y, por ejemplo, al derivado no sustituido se le

denomina Rosettacin (Figura 45).

172

B. L. Staker, K. Hjerrild, M. D. Feese, C. A. Behnke, A. B. Burgin, L. Stewart Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15387-15392. 173

Z. Miao, C. Sheng, W. Zhang, H. Ji, J. Zhang, L. Shao, L. You, M. Zhang, J. Yao, X. Che Bioorg. Med. Chem. 2008, 16, 1493-1510. 174

M. A. Cinelli, B. Cordero, T. S. Dexheimer, Y. Pommier, M. Cushman Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 7145-7155.


Introducción

Figura 45.

Estas estructuras están formadas por varios ciclos heteroaromáticos y

recientemente, se han sintetizado derivados de aromatecinas solubles en agua y

se han probado frente a diferentes líneas celulares174,175

(Figura 46).

Figura 46. Derivados de aromatecinas.

Los dos derivados de Camptotecina utilizados en clínica, el Topotecan

(Hycamtin®, GlaxoSmithKline), y el Irinotecan (Camptosar

®, Pfizer

Pharmaceuticals) (Figura 47), son mucho más solubles en agua que el cabeza de

serie de los productos.59a

La estructura del Topotecan (tanto en su forma de

lactona cerrada, como en su forma de carboxilato abierto) unido a la

Topoisomerasa I y al ADN ha sido determinada por cristalografía de Rayos X.176

175

M. A. Cinelli, A. E. Morrell, T. S. Dexheimer, K. Agama, S. Agrawal, Y. Pommier, M. Cushman Bioorg. Med. Chem. 2010, 18, 5535-5552. 176

Y. Song, Z. Shao, T. S. Dexheimer, E. S. Scher, Y. Pommier, M. Cushman J. Med. Chem. 2010, 53, 1979-1989.


Introducción

El Topotecan se prescribe para los cánceres quimioresistentes de ovarios y

de pequeñas células de pulmón, mientras que el Irinotecan, un profármaco

dependiente de la carboxilesterasa, es administrado junto con el 5-Fluorouracilo y

Leucovon para metástasis de carcinomas colorrectales.

Figura 47. Derivados comercializados de Camptotecina.

La estructura de la Camptotecina hace que sea un compuesto que se pueda

someter fácilmente a modificaciones estructurales para favorecer su solubilidad en

agua. Así, con el fin de solventar sus limitaciones, se han descrito numerosos

análogos estructurales de la Camptotecina.177

El Namitecan (Figura 48), por

ejemplo, camptotecina hidrofílica modificada en la posición 7, ha demostrado ser

efectivo frente a modelos tumorales relativamente resistentes al Topotecan y al

Irinotecan.

177

a) W. Guo, Z. Miao, C. Sheng, J. Yao, H. Feng, W. Zhang, L. Zhu, W. Liu, P. Cheng, J. Zhang, X. Che, W. Wang, C. Luo, Y. Xu Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 2223-2228; b) Z. Miao, J. Zhang, L. You, J. Wang, C. Sheng, J. Yao, W. Zhang, H. Feng, W. Guo, L. Zhou, W. Liu, L. Zhu, P. Cheng, X. Che, W. Wang, C. Luo, Y. Xu, G. Dong Bioorg. Med. Chem. 2010, 18, 3140-3146.


Introducción

Figura 48. Namitecan.

Recientemente se han desarrollado otros derivados de Camptotecina que

inhiben las topoisomerasas.154

Las homocamptotecinas representan una nueva y

prometedora clase de inhibidores de Topoisomerasa I análogos a la

Camptotecina, con estabilidad mejorada y actividad antitumoral superior, ya que

poseen un anillo de -hidroxilactona de 7 miembros en lugar del convencional

anillo de α-hidroxilactona de 6 miembros (anillo E) de la Camptotecina173

(Figura

49).

Figura 49. Derivados de homocamptotecinas.


Introducción

Así mismo y teniendo en cuenta la capacidad de los sustituyentes fosforados

para mejorar la actividad biológica y farmacológica de los fármacos, recientemente

se han sintetizado derivados de homocamptotecinas con sustituyentes

fosfodiésteres y fosfotriésteres, que han demostrado tener mayor actividad

citotóxica que el Irinotecan177b

(Figura 50).

Figura 50.

Sin embargo la Camptotecina y sus análogos clínicos tienen varias

limitaciones:

Tienen una solubilidad en agua relativamente baja.

El complejo de división Camptotecina-Topoisomerasa I-ADN es reversible

y requiere un tiempo de difusión largo.

Las células que presentan en su membrana las proteínas transportadoras

ABCG2 y ABCB1 que extruyen el fármaco al medio extracelular o lo inmovilizan en

el interior bloqueando así su acción farmacológica, son resistentes a la

Camptotecina.


Introducción

La Camptotecina es inestable en condiciones fisiológicas. En estas

condiciones, la forma carboxilada es inactiva y se une más fácilmente a la

albúmina del suero humano, lo que hace más difícil la captación celular.

La sal sódica de la Camptotecina es soluble en agua pero se elimina por

los riñones causando cistitis hemorrágica y mielotoxicidad.154

Con el fin de solventar estas limitaciones presentadas por los análogos de la

Camptotecina, se han desarrollado otras estructuras con características

adecuadas para intercalarse dentro de la enzima y así aumentar el tiempo de

unión del complejo ADN-Topoisomerasa I. Entre ellas destacan las siguientes:

Los indenocarbazoles son la clase más avanzada de inhibidores de

Topoisomerasa I no derivados de Camptotecina.178

El producto natural

Estaurosporina (Figura 51) es considerado el primer inhibidor de este tipo y fue

aislada en 1977 de S. Staurosporeus. Aunque tiene un amplio rango de actividad,

hoy en día es más conocido como inhibidor de las cinasas ATP competitivas.

Estaurosporina

Rebeccamycina

Figura 51.

178

S. Sunami, T. Nishimura, I. Nishimura, S. Ito, H. Arakawa, M. Ohkuba J. Med. Chem. 2009, 52, 3225-3237.


Introducción

Otro producto natural interesante es la Rebeccamycina (Figura 51), aislado

del actinomiceto Saccharothrix aerocolonigenes, que posee actividad inhibitoria

sobre las dos Topoisomerasas y demostró una impresionante citotoxicidad in vitro

pero no pudo desarrollarse más, debido a su poca solubilidad en agua. Con el

objetivo de mejorar esta solubilidad se han desarrollado análogos de la

Rebeccamycina, como el NSC-655649 (BMY-27557-14, XL-19) (Figura 52) que se

encuentra en la fase II de ensayos clínicos, para el tratamiento del cáncer renal.

Figura 52. NSC 655649.

El NB-506 (Figura 53) se caracteriza por ser inhibidor de la Topoisomerasa I

que mejora el anclaje de esta enzima al ADN sin necesidad de intercalarse en el

complejo para estabilizar dicha unión. Así, un análogo del NB-506, el hidroxi

derivado J-107088 (Figura 53), ha demostrado ser mucho más activo in vitro que

el NB-506 y que la Camptotecina.151


Introducción

Figura 53.

Recientemente, se han sintetizado 4-amino-2-fenilquinazolinas

bioisósteras de 3-arilisoquinolinaminas (Figura 54) que han mostrado tener una

potente actividad inhibitoria de la Topoisomerasa I, así como una potente

citotoxicidad frente a diferentes líneas celulares.179

Figura 54. Derivados de 4-amino-2-fenilquinazolinas.

179

T. N. Le, S. H. Yang, D. B. Khadka, H. T. M. Van, S. H. Cho, Y. Kwon, E.-S. Lee, K.-T. Lee, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 4399-4404.


Introducción

Otra prometedora clase de inhibidores de la Topoisomerasa I son las

lamellarinas, aisladas de los moluscos y otros organismos marinos.180

Las

lamellarinas son débiles agentes intercalantes, aunque sus derivados catiónicos

son más potentes en esa acción.181

Estudios de estructura-actividad realizados

con la Lamellarina D (Figura 55), uno de los fármacos más potentes de su serie,

demostraron la poca tolerancia de la molécula a cambios estructurales, así como

la importancia de la presencia de los grupos metoxi e hidroxi para las

interacciones con residuos de la enzima.151

Figura 55. Lamellarina D.

Las indenoisoquinolinas, son una familia de moléculas planas,

poliaromáticas y con características estructurales comunes a la Camptotecina.

Recientemente, profármacos diméricos de este tipo han mostrado actividad

antitumoral interesante.153

El interés en las indenoisoquinolinas deriva del hecho

de que, a pesar de la similitud con la Camptotecina en su capacidad citotóxica

frente a la Topoisomerasa I, carecen del anillo de lactona, metabolicamente

180

J. Raymond, D. Andersen, J. Faulkner, C. H. He, G. D. Van Duyne J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5492-5495. 181

a) C. Ballot, J. Kluza, A. Martoriati, U. Nyman, P. Formstecher, B. Joseph, C. Bailly, P. Marchetti Mol. Cancer Ther. 2009, 8, 3307-3317; b) J. Kluza, M. A. Gallego, A. Loyens, J. C. Beauvillain, J. M. F. Sousa-Faro, C. Cuevas, P. Marchetti, C. Bailly Cancer Res. 2006, 66, 3177-3187; c) E. Marco, W. Laine, C. Tardy, A. Lansiaux, M. Iwao, F. Ishibashi, C. Bailly, F. Gago J. Med. Chem. 2005, 48, 3796-3807; d) C. Tardy, M. l. Facompré, W. Laine, B. Baldeyrou, D. García-Gravalos, A. Francesch, C. Mateo, A. Pastor, J. A. Jiménez, I. Manzanares, C. Cuevas, C. Bailly Bioorg. Med. Chem. 2004, 12, 1697-1712; e) M. Facompre, C. Tardy, C. Bal-Mahieu, P. Colson, C. Perez, I. Manzanares, C. Cuevas, C. Bailly Cancer Res. 2003, 63, 7392-7399.


Introducción

inestable, presente en la misma. Una de las indenoisoquinolinas más

prometedoras, con un perfil citotóxico comparable al de la Camptotecina, es la

NSC 314622 (Figura 56).182

Figura 56. NSC 314622.

Con el objetivo de lograr una estabilización del complejo ADN-

Topoisomerasa I por parte de las indenoisoquinolinas, mayor que para la

Camptotecina, se ha llevado a cabo la síntesis de numerosos derivados (Figura

57), con diferentes sustituyentes en el anillo de isoquinolina, o en el de la

indenona.59a

Figura 57. Derivados de indenoisoquinolinas.

182

M. Cushman, Y. Pommier, E. Kiselev, T. Dexheimer J. Med. Chem. 2010, 53, 8716-8726.


Introducción

Además, mediante métodos QSAR, se han diseñado y sintetizado

indeno[1,2-c]isoquinolinas con sustituyentes amino en posición 5 y se ha

demostrado que las moléculas con un grupo carbonilo en posición 11 poseen una

potente actividad inhibitoria de la Topoisomerasa I, así como una citotoxicidad

relativamente importante frente a cinco líneas celulares183

(Figura 58).

Figura 58. Ejemplos de derivados de indeno[1,2-c]isoquinolinas.

Los derivados de arilisoquinolinas son potentes agentes antitumorales.59a,184

Teniendo en cuenta las posibles aplicaciones de las indenoisoquinolinas como

inhibidores de Topoisomerasa I, se estudió la posibilidad de sustituir el anillo de 5

miembros de las indenoisoquinolinas por un anillo de piridona de 6 miembros.185

Las benzofenantridinas y sus estructuras derivadas como el compuesto ARC-

111, más conocido como Topovale (Figura 59), son potentes agentes citotóxicos

que actúan inhibiendo la Topoisomerasa I.186

Se ha demostrado que este

compuesto es tan activo como el Irinotecan y el Topotecan en tumores de Wilm y

183

D. B. Khadka, Q. M. Le, S. H. Yang, H. T. M. Van, T. N. Le, S. H. Cho, Y. Kwon, K.-T. Lee, E.-S. Lee, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 1924-1929. 184

H. T. M. Van, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 2551-2554. 185

a) Q.-D. You, Z.-Y. Li, C.-H. Huang, Q. Yang, X.-J. Wang, Q.-L. Guo, X.-G. Chen, X.-G. He, T.-K. Li, J.-W. Chern J. Med. Chem. 2009, 52, 5649-5661; b) J. E. Kerrigan, D. S. Pilch, A. L. Ruchelman, N. Zhou, A. Liu, L. Liu, E. J. LaVoie Bioorg. Med. Chem. Lett. 2003, 13, 3395-3399. 186

a) T. Serbetçi, C. Genès, S. Depauw, S. Prado, F.-H. Porée, M.-P. Hildebrand, M.-H. David-Cordonnier, S. Michel, F. Tillequin Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 2547-2558; b) S.-H. Lee, H. T. M. Van, S. H. Yang, K.-T. Lee, Y. Kwon, W.-J. Cho Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 2444-2447.


Introducción

en carcinoma de colon y ha puesto de manifiesto su efecto citotóxico a

concentraciones nanomolares frente un largo panel de líneas celulares.187

Figura 59. Topovale.

Además, recientemente se han diseñado derivados de [1,6]naftiridinas con

actividad inhibitoria de la Topoisomerasa I y citotóxica182

(Figura 60).

Figura 60. Ejemplos de derivados de [1,6]naftiridinas.

Los compuestos heterocíclicos nitrogenados son ampliamente utilizados en

las áreas de bioquímica, química farmacéutica y ciencias de los materiales188

y

constituyen uno de los grupos más numerosos e importantes dentro de la química

orgánica. Actualmente, son objeto de intensa atención por parte de la comunidad

187

T. K. Li, P. J. Houghton, S. D. Desai, P. Darovi, A. A. Liu, E. S. Hars, A. L. Ruchelman, E. J. LaVoie, L. F. Liu Cancer Res. 2003, 63, 8400-8407. 188

F. Palacios, C. Alonso, A. Arrieta, F. P. Cossío, J. M. Ezpeleta, M. Fuertes, G. Rubiales Eur. J. Org. 2010, 2091-2099.


Introducción

científica, tanto por el interés fundamental que presentan como por sus múltiples

aplicaciones prácticas. Claro ejemplo de la importancia de estos compuestos son

alguno de los agentes quimioterapéuticos utilizados para el tratamiento del cáncer

y descritos anteriormente, que presentan varios heterociclos condensados en su

estructura.

Como se ha descrito, los compuestos heteroaromáticos planos son

particularmente efectivos como agentes antitumorales.189

Además, este tipo de

compuestos han demostrado ser más activos que los compuestos no

aromatizados.190

Entre ellos destacan los derivados de tetrahidroquinolinas,

análogos de las indenoquinolinas, y las naftiridinas, tanto naturales como

sintéticas, que han demostrado tener un amplio rango de actividades biológicas,

incluyendo antimaláricos, antitumorales, antioxidantes y antiinflamatorios.

Los procesos sintéticos para la preparación de estos derivados suelen

consistir en síntesis con múltiples pasos, que son muy complejas y, a veces, con

escasa accesibilidad a los productos de partida. Sin embargo, la reacción de Diels-

Alder entre N-ariliminas y dienófilos electrónicamente ricos es una estrategia

sintética muy interesante para la preparación de heterociclos de seis miembros

con átomos de nitrógeno en su estructura de forma quimio y estereoselectiva.191

189

a) U. Thapa, P. Thapa, R. Karki, M. Yun, J. H. Choi, Y. Jahng, E. Lee, K. H. Jeon, Y. Na, E. M. Ha, W. J. Cho, Y. Kwon, E. S. Lee Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 3201-3209; b) A. Basnet, P. Thapa, R. Karki, Y. Na, Y. Jahng, B.-S. Jeong, T. C. Jeong, C.-S. Lee, E.-S. Lee Bioorg. Med. Chem. 2007, 15, 4351-4359; c) A. Begouin, S. Hesse 10

th Electronic Conference on Synthetic Organic Chemistry, 2006.

190 R. S. Kumar, S. M. Rajesh, S. Perumal, D. Banerjee, P. Yogeeswari, D. Sriram Chem. Pharm. Bull.

2010, 58, 602-610. 191

V. V. Kouznetsov, C. Ochoa Puentes, A. R. Bohórquez Romero, S. A. Zacchino, M. Sortino, M. Gupta, Y. Vazquez, A. Bahsas, J. Amaro-Luis Lett. Org. Chem. 2006, 3, 300-304.

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http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Cho%20WJ%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Cho%20WJ%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Lee%20ES%22%5BAuthor%5D

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Lee%20ES%22%5BAuthor%5D


Introducción

Por todo ello, en este capítulo, se abordará el estudio de estructuras

análogas de inhibidores de Topoisomerasa I, así como la preparación de

compuestos policíclicos aromatizados. El paso clave será el estudio de la

reactividad de iminas derivadas de 3-aminopiridina e iminas aromáticas con

sustituyentes fosforados, en reacciones de cicloadición [4+2] frente a diferentes

olefinas, para la síntesis de tetrahidronaftiridinas y tetrahidroquinolinas. Así mismo

se estudiará la actividad biológica tanto “in silico” como “in vitro” de los

compuestos aromáticos obtenidos.

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________


120

2.2. Planteamiento general y objetivos.

Como se ha descrito anteriormente, la Topoisomerasa I es una enzima

indispensable para la replicación del ADN y para la división celular. La enzima actúa

uniéndose a una de las hebras de ADN por transesterificación de un residuo de

tirosina a su forma fosforada.183

Los únicos inhibidores de Topoisomerasa I aprobados por la FDA son el

Topotecan y el Irinotecan,192

fármacos que basan su estructura en la Camptotecina

un alcaloide antitumoral pentacíclico. Este alcaloide fue aislado en 1966 por Wall y

Wani del árbol chino Camptotheca acuminata.58

La Camptotecina se intercala en el complejo de Topoisomerasa I-ADN

formado168,193

a través de un puente de hidrógeno a un residuo de arginina presente

en la Topoisomerasa I,183

estabilizándolo principalmente por interacciones de

apilamiento , impidiendo la religación del ADN,194

e interfiriendo así, en los

procesos de transcripción y replicación. Estas alteraciones crean un daño irreversible

en el ADN provocando la muerte celular por apoptosis.172,195

192

C. J. Thomas, N. J. Rahier, S. M. Hecht Bioorg. Med. Chem. 2004, 12, 1585-1604. 193

a) C. Marchand, S. Antony, K. W. Kohn, M. Cushman, A. Ioanaviciu, B. L. Staker, L. Stewart, Y. Pommier Mol. Cancer Ther. 2006, 5, 287-295; b) A. Ioanaviciu, S. Antony, Y. Pommier, B. L. Staker, L. Stewart, M. Cushman J. Med. Chem. 2005, 48, 4803-4814. 194

X. Xiao, M. Cushman J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9960-9961. 195

Y. H. Hsiang, R. Hertzberg, S. Hecht, L. F. Liu J. Biol. Chem. 1985, 260, 14873-14878.



Debido a las limitaciones que posee la Camptotecina196

en los últimos años se

han estudiado venenos de Topoisomerasa I, no derivados de Camptotecina, como

por ejemplo las indenoisoquinolinas.197

Estos compuestos, que poseen una elevada

actividad anti-Topoisomerasa I, son citotóxicos y estables a pH fisiológico porque

carecen del anillo de lactona que existe en la Camptotecina. En el organismo este

anillo de lactona se abre a la forma hidroxicarboxilada, lo que favorece su unión a

proteínas séricas disminuyendo su actividad. 167b,198

Además, se han desarrollado por metodología QSAR (Relación Estructura-

Actividad) dos nuevos fármacos, el Indotecan e Indimitecan (Figura 61), que se

encuentran en fase I de estudios clínicos199

y que carecen de la función lactona.

Figura 61. Fármacos no derivados de Camptotecina.

196

a) B. A. Teicher Biochem. Pharmacol. 2008, 75, 1262-1271; b) U. Schaeppi, R. Fleischman, D. W. Clooney Cancer Chemother. Rep. 1974, 58, 25-36. 197

M. Nagarajan, A. Morrrel, B. C. Fort, M. R. Meckey, S. Antony, G. Kohlhagen, Y. Pommier, M. Cushman J. Med. Chem. 2004, 47, 5651-5661. 198

a) A. Lansiaux, S. Léonce, L. Kraus-Berthier, C. Bal-Mahieu, R. Mazinghien, S. Didier, M. H. David-Cordonnier, P. Hautefave, G. Lavielle, C. Bailly, J. A. Hickman, A. Pierré Mol. Pharmacol. 2007, 72, 311-319; b) L.H. Meng, Z. Y. Liao, Y. Pommier Curr. Top. Med. Chem. 2003, 3, 305-320; c) C. Bailly Crit. Rev. Oncol. Hemat. 2003, 45, 91-108; d) M. Brangi, T. Litman, M. Ciotti, K. Nishiyama, G. Kohlhagen, C. Takimoto, R. Robey, Y. Pommier, T. Fojo, S. E. Bates Cancer Res. 1999, 59, 5938-5946; e) M. J. Luzzio, J. M. Besterman, D. L. Emerson, M. G. Evans, K. Lackey, P. L. Leitner, G. McIntyre, B. Morton, P. L. Myers, M. Peel, J. M. Sisco, D. D. Sternbach, W. Tong, A. Truesdale, D. E. Uehling, A. Vuong, J. Yates J. Med. Chem. 1995, 38, 395-401; f) Z. Mi, T. G. Burke Biochemistry 1994, 33, 10325-10336; g) P. J. Creaven, L. M. Allen Cancer Chemother. Rep. 1973, 57, 175-184; h) J. A. Gottlieb, A. M. Guarino, V. T. Oliverio, J. B. Black Cancer Chemother. Rep. 1970, 54, 461-470. 199

a) K. E. Peterson, M. A. Cinelli, A. E. Mowell, A. Mehta, T. S. Dexheimer, K. K. Agama, S. Antony, Y. Pommier, M. Cushman J. Med. Chem. 2011, 54, 4937-4953; b) Y. Pommier, M. Cushman Mol. Cancer Ther. 2009, 8, 1008-1014; c) S. Antony, K. K. Agama, Z.-H. Miao, K. Takagi, M. H. Wright, A. I. Robles, L. Varticovski, M. Nagarajan, A. Morrell, M. Cushman, Y. Pommier Cancer Res. 2007, 67, 10397-10405.



122

En general, los compuestos heteroaromáticos planos son particularmente

efectivos como agentes antitumorales.189c

Además, este tipo de compuestos han

demostrado ser más activos que los compuestos no aromatizados190

debido

probablemente a que las interacciones de apilamiento , entre los anillos

heteroaromáticos y las bases de ADN, son suficientes para orientar los ligandos con

respecto a las bases y de esta forma inhibir el reordenamiento del ADN.200

Por este motivo pensamos que la preparación de moléculas con estructura de

1,5-naftiridina I (Z = N, R2

= H) y quinolinas fosforadas II (Z = CH, R

2 = P(O)(OEt)2,

P(O)(Ph)2), fundamentalmente los derivados de estireno o indeno (Figura 62), serían

compuestos planos, con posible actividad como inhibidores de Topoisomerasa I, que,

al igual que algunos de los compuestos descritos anteriormente, carecen de la

función lactona presente en la Camptotecina.

Figura 62. Estructura general de las moléculas objetivo.

Por otra parte, las iminas funcionalizadas pueden considerarse como

compuestos 2-azadiénicos y como tales pueden participar en procesos de

cicloadición [4+2] para la preparación de heterociclos nitrogenados funcionalizados.

200

a) A. Basnet, P. Thapa, R. Karki, H. Choi, J. H. Choi, M. Yun, B.-S. Jeong, Y. Jahng, Y. Na, W.-J. Cho, Y. Kwon, C.-S. Lee, E.-S. Lee Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 42-47; b) K. G. Byler, C. Wang, W. N. Setzer J. Mol. Model. 2009, 15, 1417-1426.



Como planteamiento de este trabajo y para continuar con nuestro interés en la

preparación de heterociclos nitrogenados funcionalizados derivados de 2-azadienos,

se trataba de desarrollar un método fácil y versátil para la síntesis de los compuestos

policíclicos nitrogenados funcionalizados I y II con estructuras análogas a inhibidores

de Topoisomerasa I. Para ello elegimos la reacción de Povarov, un excelente método

mediante el cual la reacción [4+2] de iminas derivadas de aldehídos y aminas

aromáticas o heteroaromáticas V y VI o sus precursores VIII / IX y X (reacción

multicomponente), con alquenos ricos en electrones VII y en presencia de ácidos de

Lewis, puede permitir la formación de 1,2,3,4-tetrahidro-1,5-naftiridina III (Esquema

64, Z = N) y 1,2,3,4-tetrahidroquinolinas IV (Esquema 64, Z = CH). La posterior

aromatización de estos últimos compuestos podría conducir a derivados

heteroaromáticos I y II, más planos y con posible actividad como inhibidores de

Topoisomerasa I.

Esquema 64. Esquema retrosintético para la preparación de los compuestos heteroaromáticos

I y II.



124

En concreto, los objetivos de este segundo capítulo son los siguientes:

i. El estudio de la reactividad de iminas derivadas de 3-aminopiridina en

reacciones de cicloadición [4+2] frente a olefinas con geometría plana,

para la síntesis de tetrahidronaftiridinas.

ii. Estudio de la reactividad de iminas derivadas de 3-aminopiridina frente

a olefinas tensionadas.

iii. El estudio de la reactividad de iminas aromáticas con sustituyentes

fosforados en reacciones de cicloadición [4+2] frente a diferentes

olefinas, para la preparación de tetrahidroquinolinas fosforadas.

iv. Preparación de compuestos policíclicos nitrogenados aromatizados.

v. El estudio de la actividad biológica tanto “in silico” como “in vitro” de los

compuestos policíclicos aromáticos obtenidos.


Derivados de 1,5-naftiridinas

125

2.3. Derivados de 1,5-naftiridinas.

Los heterociclos nitrogenados son compuestos ampliamente utilizados en

una gran variedad de procesos sintéticos, desde síntesis totales de productos

naturales hasta la preparación de dianas en química bioorgánica, farmacología,

agroquímica y en ciencias de los materiales.201

Entre los compuestos policíclicos nitrogenados, el anillo de naftiridina

(Figura 63) destaca por su presencia en muchos compuestos con actividad

biológica. Así, por ejemplo, se han preparado derivados de 1,6-naftiridinas

antagonistas de diferentes receptores con aplicaciones terapéuticas, como

inhibidores de los receptores histamínicos H3 para el tratamiento de

enfermedades inflamatorias202

o derivados de 1,8-naftiridinas como inhibidores de

los receptores KAT tipo II para el tratamiento de desórdenes cognitivos.203

201

a) H. A. Stefani, M. F. Z. J. Amaral, G. Reyes-Rangel, J. Vargas-Caporali, E. Juaristi Eur. J. Org. Chem. 2010, 33, 6393-6403; b) R. Toba, J. M. Quintela, C. Peinador, E. Romeus, A. E. Kaifer Chem. Commun. 2002, 768-769; c) S. L. Schreiber Science 2000, 287, 1964-1969; d) S. J. Teague, A. M. Davis, P. D. Leeson, T. Oprea Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 3743-3748; e) R. W. Armstrong, A. P. Combs, P. A. Tempest, S. D Brown, T. A. Keating Acc. Chem. Res. 1996, 29, 123-131. 202

A. J. Davenport, D. J. Hallett PCT. Int. Appl. 2010, 95 pp, WO 20100026113 A1 201000311, CAN 153:643529. 203

M. M. Claffey, A. B. Dounay, X. Gan, M. M. Hayward, S. Rong, J. B. Jamison, P. R. Verhoest PCT. Int. Appl. 2010, 149 pp, WO 2010146488 A1 20101223, CAN 154:64806.



126

Figura 63. Derivados con anillo de naftiridinas.

Los derivados de 2,6 y 1,5-naftiridinas también tienen utilidad como

inhibidores de cinasas204

y los derivados de 1,8-naftiridinas como inhibidores del

ciclo celular para el tratamiento del cáncer.205

Además, existen derivados de 1,7-

naftiridinas con utilidad como moduladores terapéuticos en fibrosis quística.206

Entre los compuestos estudiados para el tratamiento del Alzheimer, se encuentran

derivados de 1,8-naftiridinas preparados a partir de Tacrina,207

el primer inhibidor

de la acetilcolinesterasa conocido (Figura 64), que han demostrado su actividad

como neuroprotectores de isquemia y neurodegeneración en modelos “in vivo” 208

(Figura 65). Las 1,8-naftidirinas también han sido objeto de estudio como

204

a) T. D. Cusing, P. J. Dransfield, F. Gonzalez López de Turiso, M. G. Johnson, T. J. Kohn, V. Pattaropong, J. L. Simard PCT. Int. Appl. 2010, 502 pp, WO 2010151791 A1 20101229, CAN 154:88099; b) N. D. Adams, J. L. Burgess, A. M. Chaudhari, S. D. Knight, C. A. Parrish PCT. Int. Appl. 2008, 94 pp, WO 2008150827 A1 20081211, CAN 150:35334; c) M. R. Dobler, C. F. Jr. Jewell, E. Meredith, L. G. Monovich, S. Siska, A. Von Matt, M. Van Eis, T. Yoon, C. Gaul, M. P. Capparelli PCT. Int. Appl. 2008, 191 pp, WO 2008122615 A1 20081016, CAN 149:471457. 205

D. A. Mills, H. M. Fekrazad, C. F. Verschraegen Cur. Opin. Investig. Drugs 2008, 9, 647-657. 206

H. Binch, P. D. J. Grootenhuis, S. S. Hadida Ruah, J. Zhou, A. Hazlewood, L. T. D. Fanning PCT. Int. Appl. 2009, 95 pp, WO 2009036412 A1 20090319, CAN 150:329779. 207

a) J. Marco-Contelles, A. Samadi, C. Valderas, C. de los Rios, A. Bastida, M. Chioua, L. Gonzalez-Lafuente, I. Colmena, L. Gandia, A. Romero, L. del Barrio, M. D. Martín de Saavedra, M. G. Lopez, M. Villarroya Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 122-133; b) C. de los Rios, J. Marco-Contelles, J. Egea, R. Leon, A. Samadi, I. Iriepa, I. Moraleda, E. Gálvez, A. G. Garcia, M. G. López, M. Villarroya, A. Romero J. Med. Chem. 2010, 53, 5129-5143. 208

a) V. Lukic-Panin, T. Kamiya, H. Zhang, T. Hayashi, A. Tsuchiya, Y. Sehara, K. Deguchi, T. Yamashita, K. Abe Brain Res. 2007, 1176, 143-150; b) T. Kobayashi, Y. Mori Eur. J. Pharmacol. 1998, 363, 1-15.



127

antiprotozoarios en la acuicultura frente al protozoo ciliado Philasterides

dicentrarchi 209

y como agentes antimaláricos con fines terapéuticos.210

Figura 64. Tacrina Figura 65. Derivados de 1,8-naftiridinas.

Respecto a los derivados de 1,5-naftiridina, la Cantinona (6H-indol[3,2,1-

de][1,5]naftiridin-6-ona (Figura 66), que fue aislada en 1952 por Haynes,211

es el

primero de una gran familia de alcaloides con numerosas actividades biológicas,

como antiparasitario frente a Trypanosoma cruzy (enfermedad de Chagas)212

y

frente a Plasmodium falciparum (Malaria),213

antibacteriano214

y antifúngico.215

Figura 66. Cantinona.

209

R. Riguera Vega, J. M. Quintela López PCT. Int. Appl. 2004, 5 pp, ES 2208093 A1 20040601, CAN 143:7695. 210

S. Zhu, Q. Zhang, C. Gudise, L. Meng, L. Wei, E. Smith, Y. Kong Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007, 17, 6101-6106. 211

H. F. Haynes, E. R. Nelson, J. R. Price Aust. J. Res., Ser. A 1952, 5, 387-400. 212

M. E. Ferreira, H. Nakayama, A. R. de Arias, A. Schinini, N. V. de Bilbao, E. Serna, D. Lagoutte, F. Soriano-Agatón, E. Poupon, R. Hocquemiller, A. Fournet J. Ethnopharmacol. 2007, 109, 258-263. 213

K. Takasu, T. Shimogama, C. Saiin, H.-S. Kim, Y. Wataya, R. Brun, M. Ihara Chem. Pharm. Bull. 2005, 53, 653-661. 214

G. O´Donnell, S. Gibbons Phytother. Res. 2007, 21, 653-657. 215

F. Soriono-Agatón, D. Lagoutte, E. Poupon, F. Roblot, A. Fournet, J.-C. Gantier, R. Hocquemiller J. Nat. Prod. 2005, 68, 1581-1587.



128

Además de la Cantinona, otros derivados de 1,5-naftiridinas han mostrado

interesantes actividades biológicas y características beneficiosas para el desarrollo

de fármacos.216

Así, por ejemplo, se han descrito derivados de 1,5-naftiridina como

inhibidores enzimáticos,217

intercalantes de ADN en terapia antitumoral,218

antagonistas de clase III del receptor GPCR mGlu5219

y las 1,5-naftiridinas

derivadas de aminotiazoles y pirazoles han mostrado, en ensayos celulares, ser

potentes inhibidores del receptor I del TGF, el ALK5220

(Figura 67).

Figura 67.

La química de las 1,2,3,4-tetrahidro-1,5-naftiridinas ha sido estudiada

teniendo en cuenta principalmente la reactividad del nitrógeno N1 como nucleófilo,

para el uso potencial de estos heterociclos como sustratos de partida en el

desarrollo de colecciones de compuestos biológicamente activos221

(Figura 68).

216

a) M. V. Papadopoulou, W. D. Bloomer Anti-Cancer Drugs 2009, 20, 493-502; b) P. Björk, A. B. Hörnfeldt, S. Gronowitz, U. Edvardsson Eur. J. Med. Chem. 1996, 31, 411-416.

217 H. Kubota, Y. Nakamura, T. Higashijima, Y. Yamamoto, K. Oka, S. Igarashi PCT. Int. Appl. 2005,

346 pp, WO 2005095395 A2 20051013, CAN 143:387010. 218

A. Magnano, S. Sparapani, R. Lucciarini, M. Michela, C. Amantini, G. Santoni, I. Antonini Bioorg. Med. Chem. 2004, 12, 5941-5947. 219

P. Galatsis, K. Yamagata, J. A. Wendt, C. J. Connolly, J. W. Mickelson, J. B. J. Milbank, S. E. Bove, C. S. Knauer, R. M. Brooker, C. E. Augelli-Szafran, R. D. Schwarz Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007, 17, 6525-6528. 220

F. Gellibert, J. Woolven, M.-H. Fouchet, N. Mathews, H. Goodland, V. Lovegrove, A. Laroze, V.-L. Nguyen, S. Sautet, R. Wang, C. Janson, W. Smith, G. Krysa, V. Boullay, A.-C. de Gouville, S. Huet, D. Hartley J. Med. Chem. 2004, 47, 4494-4506. 221

G. H. C. Woo, A. B. Beeler, J. K. Snyder Tetrahedron 2007, 63, 5649-5655.



129

Figura 68. Ejemplos de derivados de 1,2,3,4-tetrahidro-1,5-naftiridinas.

Como hemos indicado en el planteamiento de este trabajo, en primer lugar

focalizamos nuestro interés en la síntesis de derivados de tetrahidro-1,5-

naftiridinas III mediante reacción [4+2] de aldiminas V derivadas de 3-

aminopiridina con una variedad de dienófilos VII (Esquema 65), ya que de este

modo podríamos acceder a compuestos heterocíclicos polinitrogenados tipo 1,5-

naftiridinas, con un aumento sustancial de la diversidad molecular, que podrían

aromatizarse para obtener los compuestos heteroamáticos I, más planos y con

posible actividad como inhibidores de Topoisomerasa I.

Esquema 65. Ruta retrosintética para la preparación de derivados aromatizados de 1,5-

naftiridinas.



130

Hasta el momento, la reacción de Povarov había sido descrita únicamente

para aminas derivadas de anilina. Esto implicaba llevar a cabo el estudio de la

reactividad de 3-piridilaminas en este tipo de reacciones de cicloadición, teniendo

en cuenta que probablemente estos sustratos presentarían un menor carácter

aromático en dicha reacción.



131

2.3.1. Síntesis de derivados de 1,5-naftiridinas.


aminopiridina con olefinas sencillas.

En primer lugar, se llevó a cabo la formación de las correspondientes

aldiminas 33 mediante reacción de los aldehídos 32 con 3-aminopiridina 31 en

cloroformo en presencia de tamiz molecular y bajo atmósfera inerte (Esquema 66).

Esquema 66.

Los productos de la reacción fueron inestables por lo que no se pudieron

purificar, ni por cromatografía ni por destilación y por ello fueron utilizados in situ

en posteriores reacciones (Tabla 3). Sin embargo, en la mayoría de los casos,

pudieron ser caracterizados mediante 1H-RMN.



132

Tabla 3. Obtención de las aldiminas 33 por reacción de 3-aminopiridina 31 y aldehídos 32.

Producto

R

t (h) T (ºC)

33a

Ph

48

20

33b Me 3 20

33c CO2Et 24 20

33d p-FC6H4 30 20

33e p-CF3C6H4 30 20

33f m-MeOC6H4 24 60

33g p-MeOC6H4 8 60

33h p-MeC6H4 3 20

33i m-FC6H4 3 20

Una vez preparadas las iminas heteroaromaticas 33 se procedió a estudiar

su reactividad en reacciones de cicloadición [4+2] con diferentes dienófilos.

Comenzamos estudiando la reacción de la N-(3-piridil)aldimina 33a, derivada del

benzaldehído y una olefina sencilla como estireno 34a (Esquema 67). Sin

embargo no se observó reacción ni a temperatura ambiente ni en cloroformo a

reflujo.

Esquema 67.

La utilización de ácidos de Lewis para favorecer la formación del producto

deseado es una herramienta muy utilizada en las reacciones de cicloadición



133

[4+2].222

La reacción de Povarov puede ser catalizada por un ácido de Lewis o por

un medio prótico.40c

Entre los diferentes ácidos de Lewis, los triflatos,223

el CAN

(nitrato amónico de cerio),224

el tricloruro de indio,225

ácidos próticos como el ácido

trifluoro acético226

y complejos metalados de trifenilfosfina,227

así como el

BF3·Et2O,228

han sido ampliamente utilizados para catalizar la reacción de Diels-

Alder.

Con estos antecedentes, nos propusimos estudiar las condiciones

adecuadas para llevar a cabo la reacción de la N-(3-piridil)aldimina 33a y estireno

34a en presencia de ácidos de Lewis. Para ello, se utilizaron InCl3 y BF3·Et2O,

tanto a temperatura ambiente como a reflujo y como disolventes tolueno y

cloroformo (Esquema 68). Además, se estudió la reacción por pasos, es decir, la

reacción de la imina 33a con el estireno 34a (Esquema 68, Ruta A), y la reacción

multicomponente, es decir, la reacción de 3-aminopiridina 31, con benzaldehído

32a y estireno 34a (Esquema 68, Ruta B).

222

a) S. N. Kessler, M. Neuburger, H. A. Wegner Eur. J. Org. Chem. 2011, 17, 3238-3245; b) M. C. de la Fuente, D. Domínguez Tetrahedron 2011, 67, 3997-4001; c) P. R. Girling, T. Kiyoi, A. Whiting Org. Bioorg. Chem. 2011, 9, 3105-3121; d) A. Vidis, E. Kusters, G. Sedelmeir, P. J. Dyson J. Phys. Org. Chem. 2008, 21, 264-270. 223

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R. D. R. S. Manian, J. Jayashankaran, R. Ramesh, R. Raghunathan Tetrahedron Lett. 2006, 47, 7571-7574. 225

a) C. Mohan, G. Bhargava, M. P. Mahajan Heterocycles 2010, 80, 379-393; b) D. Facoetti, G. Abbiati, E. Rossi Eur. J. Org. Chem. 2009, 2872-2882; c) V. Sridharan, C. Avendaño, J. C. Menendez Synlett 2007, 7, 1079-1082. 226

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D. A. Brown, S. K. Mandal, D. M. Ho, T. M. Becker, M. Orchin J. Organomet. Chem. 1999, 592, 61-68. 228

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134

Esquema 68.

Los resultados obtenidos están resumidos en la tabla 4.

Tabla 4. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y estireno 34a.

Entrada Ruta A

a

Ác. Lewis Disolvente t (h) T (ºC) Conv.b

(%)

1 InCl3 Tolueno 336 20 0

2 InCl3 CHCl3 336 20 70

3 BF3·Et2O Tolueno 336 110 0

4 BF3·Et2O CHCl3 216 20 74

5 BF3·Et2O CHCl3 24 60 76

Ruta Ba

Ác. Lewis Disolvente t (h) T (ºC) Conv.b

(%)

6 InCl3 Tolueno 216 20 35

7 BF3·Et2O Tolueno 216 20 68

8 BF3·Et2O CHCl3 336 20 50

9 BF3·Et2O CHCl3 72 60 63 a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol utilizando 1 equivalente de ácido de Lewis.

b Observado

por RMN.



135

Al utilizar una metodología multicomponente se observó la formación del

producto 36a tras periodos largos de reacción (Tabla 4, entradas 6-9), por otro

lado al llevar a cabo la reacción por la ruta A en tolueno, no se observó conversión

alguna de los productos de partida (Tabla 4, entradas 1 y 3). Como puede

observarse los mejores resultados se obtuvieron al realizar la reacción por pasos,

a reflujo de cloroformo y con BF3·Et2O como ácido de Lewis (Tabla 4, entrada 5).

La formación regio- y estereoselectiva de 36a, puede explicarse por

cicloadición [4+2] de la imina 33a y estireno 34a para formar el cicloaducto endo

35a, seguida de tautomerización prototrópica en las condiciones de reacción.

A continuación, estudiamos las condiciones adecuadas para la reacción

entre la imina derivada del benzaldehído 33a y un dienófilo rico en electrones

como el ciclopentadieno 34b. Es bien conocido que el ciclopentadieno puede

comportarse tanto como dieno o como dienófilo,229

además, estudios previos han

demostrado que las iminas pueden comportarse como dienófilos o azadienos

dependiendo de los sustituyentes que poseen.223d

Por tanto, era interesante

conocer el comportamiento de las aldiminas derivadas de 3-aminopiridina frente a

este compuesto.

229

D. J. am Ende, D. C. Whritenour, J. W. Coe Org. Process. Res. Dev. 2007, 11, 1141-1146.



136

Esquema 69. Reacción de 33a con ciclopentadieno 34b.

No se observó reacción entre la imina heteroaromática 33a y el dienófilo 34b

en ausencia de ácido de Lewis. Como en el caso del estireno, se estudiaron tanto

la reacción por pasos (Esquema 69, Ruta A), como la reacción multicomponente

(Esquema 69, Ruta B), utilizando diferentes disolventes tales como acetonitrilo,

dietileter, tolueno y cloroformo, en presencia de Yb(OTf)3, InCl3, CF3CO2H,

PPh3·CF3CO2H, CAN y BF3·Et2O.



137

Tabla 5. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y ciclopentadieno 34b.

Ruta Aa

Entrada Ác. Lewis Disolvente t (h) T (ºC) Conv.

b

(%)

1

Yb(OTf)3

CH3CN

72

20

0

2 Yb(OTf)3 Et2O 24 20 0

3 Yb(OTf)3 Tolueno 216 20 0

4 Yb(OTf)3 CHCl3 120 60 0

5 InCl3 CH3CN 72 20 0

6 InCl3 Et2O 24 20 0

7 InCl3 Tolueno 288 110 10c

8 InCl3 CHCl3 96 60 0

9 BF3·Et2O Tolueno 96 20 20d


11 BF3·Et2O CHCl3 96 60 70c

12 CF3CO2H CH3CN 72 20 0

13 CF3CO2H Tolueno 216 20 0

14 PPh3.CF3CO2H Tolueno 216 20 0

a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol utilizando 1 equivalente de ácido de Lewis.

b Observado

por RMN. c

Únicamente compuesto 39a. d

Mezcla de compuestos 38a y 39a en proporción 80/20. e Únicamente compuesto 38a.

En la mayoría de los casos, se observó la dimerización del ciclopentadieno,

ya que el uso de ácidos de Lewis fuertes, en condiciones anhidras, causa la

prematura dimerización y polimerización del mismo.223d

Cuando la reacción se

llevó a cabo por la Ruta A y se empleo Yb(OTf)3 como ácido de Lewis no se

observó conversión alguna por 1H-RMN y se recuperaron los productos de partida

(Tabla 5, entradas 1-4). Al utilizar InCl3 únicamente se obtuvo el compuesto 38a en

tolueno a reflujo y con muy baja conversión (Tabla 5, entrada 7).

Cuando la reacción se llevo a cabo por la Ruta A, el empleo de BF3·Et2O en

tolueno, tanto a reflujo como a temperatura ambiente, proporcionó mezcla de los

compuestos 38a y 39a (Tabla 5, entradas 9-10), aunque al utilizar cloroformo

como disolvente solo se observó la formación del compuesto 38a con buena



138

conversión (Tabla 5, entrada 11). Por otro lado, la utilización de ácidos próticos no

proporcionó los compuestos deseados y se recuperaron los productos de partida

(Tabla 5, entradas 12-14).


Ruta Ba

Entrada Ác. Lewis Disolvente t (h) T (ºC) Conv.

b

(%)

1

Yb(OTf)3

CH3CN

72

20

0

2 Yb(OTf)3 Tolueno 40.5 20 10d

3 Yb(OTf)3 CHCl3 240 20 0

4 InCl3 CH3CN 216 20 0

5 InCl3 Tolueno 72 110 10c

6 InCl3 CHCl3 120 20 0

7 BF3·Et2O CH3CN 408 20 0


9 BF3·Et2O CHCl3 120 60 0

10 CAN CH3CN 192 20 0

11 CAN Tolueno 360 20 0

12 CF3CO2H CH3CN 216 20 0

13 CF3CO2H Tolueno 24 20 15e

14 CF3CO2H CHCl3 120 20 0

15 PPh3.CF3CO2H Tolueno 20.5 20 15e

16 PPh3.CF3CO2H CHCl3 192 20 0

a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol utilizando 1 equivalente de ácido de Lewis.

b Observado

por RMN. c Únicamente compuesto 39a.

d Mezcla de compuestos 38a y 39a en proporción 80/20.

e Únicamente compuesto 38a.

Cuando la reacción se llevó a cabo por la Ruta B y se empleó Yb(OTf)3

como ácido de Lewis únicamente se observó mezcla de los compuestos 38a y 39a

al utilizar tolueno como disolvente (Tabla 6, entrada 2). El uso de InCl3 como ácido

de Lewis, al igual que en la Ruta A, condujo a la formación del compuesto 38a

únicamente cuando se utilizó tolueno a reflujo (Tabla 6, entrada 5). Al llevar a cabo



139

la reacción con BF3·Et2O en tolueno se observó por RMN la formación de los

compuestos 38a y 39a con baja conversión (Tabla 6, entrada 8).

Al utilizar CAN como ácido de Lewis tanto en acetonitrilo (Tabla 6, entrada

10) como en tolueno (Tabla 6, entrada 11) se recuperaron los productos de partida

sin observarse reacción alguna. En el caso de los ácidos próticos, la reacción da

lugar a la formación única del compuesto 39a pero con baja conversión cuando se

utilizó tolueno (Tabla 6, entradas 13 y 15).

Como podemos observar, las mejores condiciones de reacción se

obtuvieron utilizando la Ruta A, cloroformo como disolvente y BF3·Et2O como

catalizador, ya que se observó la formación 39a de un único producto con una

conversión del 70% (Tabla 5, entrada 11).

La formación del compuesto 38a puede explicarse por cicloadición [4+2] de

la aldimina 33a con ciclopentadieno 34b y posterior tautomerización prototrópica

del cicloaducto endo 37a, en las condiciones de reacción. De forma análoga, la

formación del compuesto 39a puede explicarse por cicloadición [4+2] del

ciclopentadieno, actuando como dieno, a la imina 33a, actuando en este caso

como heterodienófilo, a través del enlace imínico.

Una vez establecidas las condiciones óptimas de reacción y teniendo en

cuenta que el átomo de nitrógeno de la piridina es ligeramente más básico que el

nitrógeno imínico,230

pensamos que la utilización de más de un equivalente de

ácido de Lewis podría disminuir los tiempos de reacción, ya que dicho exceso

podría coordinarse con el nitrógeno imínico aumentando la electrofilia de la imina

de partida. Por ese motivo, a continuación realizamos el estudio de la influencia de

la cantidad de BF3·Et2O utilizada en la reacción entre las aldiminas derivadas de 3-

aminopiridina 33a-b, estireno 34a y ciclopentadieno 34b, en cloroformo (Esquema

70).

230

M. Decouzon, J.-F. Gal, P.-Ch. Maria, R. W. Taft, F. Anvia J. Org. Chem. 2000, 65, 4635-4640.



140

Esquema 70. Reacción de las aldiminas 33 con estireno 34a y con ciclopentadieno 34b en

presencia de BF3·Et2O.

Los resultados obtenidos se resumen en la tabla 7. Como se puede

observar, el uso de 1.2 equivalentes de ácido de Lewis disminuye el tiempo de

reacción (Tabla 7, entrada 2) y aumenta la conversión. Sin embargo, cuando se

utilizan dos equivalentes (Tabla 7, entradas 3, 5, 7, 9 y 11) la conversión es

prácticamente cuantitativa, disminuyendo considerablemente el tiempo de

reacción. En todos los casos se obtuvieron, de forma regioselectiva, los derivados

endo correspondientes, bicíclicos 36 y tricíclicos 38, con control estereoselectivo

de dos o tres estereocentros y con buenos rendimientos.



141

Tabla 7. Reacción entre las aldiminas 33a-b con estireno 34a y ciclopentadieno 34b, en


Entrada Prod. R

Condiciones de reaccióna

Conv.

b (%)

Rdto.

c (%)

eq. BF3·Et2O

t (h)

T (ºC)

1

36a

Ph

1

216

20

74

61

2 36a Ph 1.2 53 20 84 65

3 36a Ph 2 41 20 98 71

4 36a Ph 1 24 60 76 62

5 36a Ph 2 4 60 99 76

6 36b CH3 1 2 20 99 52

7 36b CH3 2 2 20 99 72

8 38a Ph 1 96 60 70 66

9 38a Ph 2 30 60 90 82

10 38b CH3 1 46 20 55 30

11 38b CH3 2 23 20 65 48

a Reacciones efectuadas a escala de 2 mmol.

b Observado por RMN.

c Tras purificación por

cromatografía flash.

La estructura de los compuestos 36 y 38 fue determinada mediante

espectroscopía de resonancia magnética nuclear, mono- y bi-dimensional y

mediante espectrometría de masas.

Así, en el espectro de 1H RMN del compuesto 36a (Figura 69) se observa un

doble doblete a H = 4.59 ppm con constantes de acoplamiento de 3JHH = 11.3 Hz y

3JHH = 2.3 Hz, que corresponde al protón 2-H y un doble doblete a H = 4.45 ppm

con constantes de acoplamiento de 3JHH = 12.2 Hz y

3JHH = 6.1 Hz correspondiente

al protón 4-H. Además aparece un doble doblete a H = 2.41 ppm con constantes

de acoplamiento de 2JHH = 12.6 Hz y

3JHH = 6.1 y 2.3 Hz, correspondiente a uno de

los protones metilénicos 3-H y otro doble doblete a H = 2.26 ppm con constantes

de acoplamiento de 2JHH = 12.6 Hz y

3JHH = 12.2 y 11.3 Hz correspondientes al otro

protón metilénico 3-H.



142


En el experimento HMBC del compuesto 36a (Figura 70) se observan

señales de entrecruzamiento entre el NH y el carbono metilénico C-3, lo que

confirma la regioquímica del proceso, puesto que en el caso de obtener el otro

regioisómero, con el grupo Ph en posición 3, se observaría entrecruzamiento entre

el NH y el carbono unido al grupo Ph y no con el carbono metilénico.



143

Figura 70. Espectro de HMBC del compuesto 36a.

Por otro lado, analizamos la esteroselectividad del proceso con

experimentos 1D-NOESY. Así, para el compuesto 36a, la saturación selectiva del

protón 2-H presenta efecto NOESY positivo sobre el protón 4-H (2,64%) y los

protones metilénicos (1,00% y 2,16%). Además, la saturación selectiva del protón

4-H presenta a su vez efecto NOESY positivo sobre el protón 2-H (2,37%) y los

protones metilénicos (4,22% y 1,44%) indicando una configuración cis relativa

entre los protones en posición 2 y 4, y sugiriendo que la reacción de cicloadición

entre N-(3-piridil)iminas y estireno transcurre a través de un estado de transición

endo (Figura 71). Datos espectroscópicos similares se observaron en el caso del

compuesto 36b y para los derivados de ciclopentadieno 38a y 38b.



144

Figura 71. Configuración relativa para 36a asignada por 1D-NOESY.

A continuación se procedió a estudiar la reacción entre las aldiminas 33 e

indeno 34c (Esquema 71). Inicialmente, se estudió la reacción de la imina 33b (R

= Me) en cloroformo, con uno y dos equivalentes de BF3·Et2O. Como en los casos

anteriores, se obtuvo el derivado tetracíclico endo 41b, procedente de la

cicloadición [4+2] y se observó que la utilización de dos equivalentes de ácido de

Lewis disminuía el tiempo de reacción (Tabla 8, entradas 2-3).



145

Esquema 71. Reacción entre las aldiminas 33 e indeno 34c.

De forma análoga, el empleo de iminas aromáticas 33a, 33d-i en cloroformo,

utilizando dos equivalentes de BF3·Et2O, dio lugar, de forma regioselectiva y con

control estereoselectivo de tres estereocentros, a los derivados de 1,5-naftiridinas

endo 41 correspondientes (Esquema 72, Tabla 8) con excelentes rendimientos.

Cuando se utilizaron las iminas derivadas del benzaldehído 33a, m-

metoxibenzaldehído 33f y tolilaldehído 33h se observó en el crudo de reacción la

presencia de un pequeño porcentaje de los compuestos 42a,f y h

respectivamente, procedentes de la aromatización de los compuestos 41

obtenidos inicialmente (Tabla 8, entradas 1, 6 y 8). Además, en el caso de la imina

derivada del p-metoxibenzaldehído 33g únicamente se observó la formación del

compuesto aromatizado 42g (Tabla 8, entrada 7).



146

Tabla 8. Estudio de la reacción entre las aldiminas 33 e indeno 34c.

Entrada Prod. R

Condiciones de reacción Conv.

a

(%)

Rdto.b

(%) eq. BF3·Et2O

t (h) T (ºC)

1

41a/42a

Ph

2

48

60

80/20C

75/13C

2 41b Me 1 24 20 99 70

3 41b Me 2 12 20 99 84

4 41d p-FC6H4 2 4 60 99 93

5 41e p-CF3C6H4 2 7 20 99 91

6 41f/42f m-MeOC6H4 2 4 60 90/10C

80/3C

7 42g p-MeOC6H4 2 24 60 99

83

8 41h/42h p-MeC6H4 2 4 20 47/53C

41/35C

9 41i m-FC6H4 2 4 20 99 78

a Observado por RMN.

b Tras purificación por cromatografía flash.

b Compuestos 41 y 42

respectivamente.


espectroscopía de resonancia magnética nuclear, mono y bi-dimensional y

mediante espectrometría de masas. Además, la estructura del aducto derivado de

benzaldehído e indeno 41a pudo confirmarse de forma inequívoca por análisis de

Rayos X (Figura 72).

Figura 72. ORTEP del compuesto 41a.



147

Los resultados experimentales indican que la formación de los compuestos

36, 39 y 41 podría explicarse mediante una cicloadición [4+2] de las iminas 33 y

los dienófilos 34, que transcurre de forma regio y estereoselectiva, a través de los

cicloaductos endo 35, 37 y 40 correspondientes, con control de dos o tres

estereocentros.

Esta estrategia representa la primera síntesis de compuestos bicíclicos,

tricíclicos y tetracíclicos derivados de 1,5-naftiridinas, mediante reacción de

Povarov de aldiminas derivadas de 3-aminopiridina con alquenos.



148

2.3.1.2. Estudio computacional de la reacción.

Teniendo en cuenta, que no existían antecedentes sobre la preparación de

derivados de 1,5-naftiridinas mediante reacción de Povarov y con el fin de

confirmar y justificar los resultados experimentales,188

se llevó a cabo un estudio

computacional del proceso que permitiera interpretar el comportamiento de las

aldiminas derivadas de 3-aminopiridina en reacciones de cicloadición [4+2] con

olefinas. El estudio se llevó a cabo medinate el programa Gaussian 03231

dentro

del marco de la teoría del funcional de la densidad (Density Functional Theory,

DFT).232

Se utilizaron los funcionales híbridos B3LYP233

y MO6-2X,234

junto con la

base de funciones 6-31G*.235

La precisión de los dos métodos ha sido

comprobada para diversas reacciones pericíclicas.234,236

Se ha discutido mucho sobre el mecanismo de la reacción aza Diels-Alder.

En estudios teóricos previos para la reacción de iminas derivadas de anilina y

alquenos, catalizada con triflatos de lantánidos, se había sugerido un mecanismo

231

Gaussian 03, Revision E.01, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchin, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004. 232

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149

por pasos237

apoyado además por los resultados experimentales51,238

obtenidos

cuando se utilizaban enol éteres como dienófilos (Esquema 72).

Esquema 72.

Sin embargo, algunos autores sugieren que transcurre a través de un

mecanismo concertado,239

lo que justifican por evidencias experimentales.240

De

hecho, puede ser propuesto más de un mecanismo en función de las

características químicas de la imina y el dienófilo.22a,241

Para nuestro estudio teórico se comenzó con el caso más sencillo, la

cicloadición de las aldiminas derivadas de benzaldehído 33a, acetaldehído 33b y

formaldehído 33g con eteno 34d como dienófilo. Primero se estudió, cual era la

orientación más favorable del anillo de piridina en la cicloadición. Los resultados

computacionales indicaban que la formación de los cicloaductos 43, a través de

estructuras de transición TS1 en las que el sistema diénico está formado por el

enlace imínico y los carbonos C-3 y C-2 del anillo de piridina (Esquema 73),

estaba favorecida, en condiciones de control cinético, frente a la formación de los

cicloaductos 43´ a través de estructuras de transición TS1´ en las que el sistema

diénico está formado por el enlace imínico y los carbonos C-3 y C-4 del anillo de

piridina (Esquema 73).

237

S. Kobayashi, H. Ishitani, S. Nagayama Synthesis 1995, 1195-1202. 238

S. Kobayashi, H. Ishitani, S. Nagayama Chem. Lett. 1995, 423-424. 239

C. D. Smith, J. I. Gavrilyuk, A. J. Lough, R. A. Batey J. Org. Chem. 2010, 75, 702-715. 240

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150

Esquema 73. Posibles aductos 43 y 43´ para la reacción entre las iminas 33 y eteno 34d.

En la figura 73 están recogidas las diferentes estructuras de transición con

los valores de las distancias de enlace y entre paréntesis las diferencias relativas

de energía de activación (en Kcal/mol) entre los estados de transición TS1´ y el

correspondiente estado de transición TS1 para la misma imina de partida.



151

Figura 73. Estructuras de transición TS1 y TS1’ completamente optimizadas, con

valores de distancia de enlace (en Å) y diferencias relativas de energía de activación entre paréntesis (en Kcal/mol) para las reacciones de las iminas 33a, b, g con 34d

calculadas a nivel de teoría B3LYP/6-31G*+ZPVE.

Como ya se ha indicado, habíamos observado experimentalmente que era

necesario el uso de ácidos de Lewis para que la reacción tuviera lugar y que el

empleo de más de 1 equivalente de BF3·Et2O disminuía el tiempo de reacción. Por

tanto, a continuación, se determinó la influencia del BF3·Et2O en el mecanismo de

reacción.

Primero, se estudió si el BF3 se coordinaba preferentemente con el

nitrógeno piridínico o con el nitrógeno imínico. Según los resultados

computacionales la coordinación de BF3 con el nitrógeno piridínico origina



152

intermedios 45 más estables que los originados por coordinación con el nitrógeno

imínico 44 (ver tabla en el esquema 74).

Esquema 74. Valores de G para el equilibrio entre los intermedios 44 y 45.

Sin embargo, aunque la formación de 44 no esté favorecida, las barreras de

activación para la formación de los correspondientes cicloaductos son menores a

través de estado de transición TS2, que conducen a los cicloadutos 46d (Esquema

75), que las que conducen a los cicloaductos 47d a través de TS3 (Esquema 75).

Además, la formación de los cicloaductos 46d estaría favorecida, desde el punto

de vista termodinámico, puesto que es más exotérmica (Tabla 9, entradas 1-3)

que la formación de los cicloaductos 47d (Tabla 9, entradas 4-6).



153

Esquema 75. Posibles caminos para la cicloadición con 1eq. de BF3·Et2O.

Tabla 9. Energías de activación (Ea) y energías de reacción (Erxn) asociadas a la formación de cicloaductos 46, 47 y 49d.

Entrada R Prod. TS

Eaa Erxn

a

1

Ph

46a

TS2a

30.9

- 4.0

2 Me 46b TS2b 25.5 - 8.7

3 H 46g TS2g 18.8 - 16.1

4 Ph 47a TS3a

27.3 - 1.8

5 Me 47b TS3b 26.1 -6.8

6 H 47g TS3g 22.6 - 12.5

7 Ph 49da TS4a

27.2 - 3.7

8 Me 49db TS4b 21.5 - 9.0

9 H 49dg TS4g 14.3c

-16.5

a Valores en Kcal/mol, calculados a nivel de teoría B3LYP/6-31G*+ZPVE.



154

Estos resultados sugieren que la coordinación del BF3 con el nitrógeno

imínico favorece el proceso. Por tanto, el uso de dos equivalentes de BF3 podría

acelerar la reacción por doble coordinación a ambos nitrógenos, inicialmente la

coordinación más favorecida sobre el nitrógeno piridínico y posterior coordinación

sobre el imínico.

Efectivamente y de acuerdo con nuestro razonamiento, los estudios

computacionales mostraron que cuando los intermedios doblemente coordinados

48 (Esquema 76) reaccionan con etileno 34d para formar los cicloaductos 49 vía

estructuras de transición TS4, la energía de activación disminuye

considerablemente, respecto al uso de un solo equivalente (Tabla 9, entradas 7-9).

Esquema 76. Cicloadición de los intermedios doblemente coordinados 48 y eteno 34d.

A continuación se estudió la regioselectividad y diastereoselectividad de la

reacción con dienófilos asimétricos sencillos como estireno 34a, ciclopentadieno

34b e indeno 34c.

Entre las diversas aproximaciones de los dienófilos 34 a los heterodienos

33a, 33b y 33g (recogidas en el Esquema 77) los resultados computacionales

indicaron que, en los tres casos, las menores barreras de activación

correspondían a las estructuras de transición endo que conducían de forma regio y

estereoselectiva a los aductos intermedios 35, 37 o 40 endo-A derivados de 1,5-

naftiridinas (Esquema 77).



155

Esquema 77. Posibles aproximaciones de los heterodienos 33a, b, g a los dienófilos 34a-c.



156

Por último, se estudió la influencia de la cantidad de ácido de Lewis utilizada

en la reacción de estos dienófilos con las aldiminas 33. Para ello, se utilizó la

reacción de las iminas activadas 45 y doblemente activadas 48 con los dienófilos

34a-c para formar los cicloaductos endo 46 y 49 respectivamente (Esquema 78).

Esquema 78.

Los resultados computacionales fueron similares a los obtenidos para la

cicloadición con etileno 34d, ya que se observó que la reacción de los compuestos

doblemente coordinados 48, a través de estados de transición TS7 para dar los

aductos endo 49a-c (Esquema 79, Figura 74), estaba favorecida (presenta

barreras de activación menores, Tabla 10), no solo frente a la reacción en

ausencia de BF3·Et2O, en la que se forman los aductos 35, 37 o 40, sino también



157

frente a la reacción de las iminas mono-coordinadas 45, cuando reaccionan via

estados de transición TS6, para dar los aductos endo 46a-c (Esquema 79, Figura

74, Tabla 10).

Figura 74. Aductos monocoordinados 46 y doblemente coordinados 49.

A modo de ejemplo, en la figura 75 se pueden observar las estructuras de

transición TS5, TS6 y TS7 para las reacciones de la imina 33a con estireno 34a y

de la imina 33b con indeno 34c.

Se ha observado además que todas las reacciones tienen lugar de forma

concertada y asíncrona, siendo la formación del enlace Cdienófilo-Cimínico la más

avanzada en todos los casos (Figura 75).

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


158

Tabla 10. Energías de activación (Ea) y energías de reacción (Erxn) asociadas a la formación de los cicloaductos endo 35, 37, 40, 46 y 49.

Entrada R

Reacción en ausencia de de BF3·Et2O

Reacción en presencia de 1eq. de BF3·Et2O

Reacción en presencia de 2eq. de BF3·Et2O

Prod. TS5

Eaa Erxn

a Prod. TS6

Ea

a Erxn

a Prod. TS7

Ea

a Erxn

a

1 Ph 35a TS5aa

31.1 12.1 46aa TS6aa

25.1 5.4 49aa TS7aa

17.5 1.6

2 Me 35b TS5ba 28.7 5.7 46ab TS6ba 22.1 0.3 49ab TS7ba 11.2 1.6

3 H 35g TS5ga 24.1 - 2.0 46ag TS6ga 17.4 - 5.2 49ag TS7ga 4.0 -12.4

4 Ph 37a TS5aa

31.1 6.2 46ba TS6aa

25.6 4.4 49ba TS7aa

20.2 3.1

5 Me 37b TS5bb 28.7 2.0 46bb TS6bb 22.7 - 0.3 49bb TS7bb 11.8 -2.6

6 H 37g TS5gb 21.7 - 3.8 46bg TS6gb 16.3 - 6.7 49bg TS7gb 2.3 - 13.4

7 Ph 40a TS5ac

32.5 7.8 46ca TS6ac

26.7 6.0 49ca TS7ac

21.0 4.5

8 Me 40b TS5bc 30.2 3.5 46cc TS6bc 24.0 1.5 49cc TS7bc 13.3 - 2.9

9 H 40g TS5gc 25.1 - 2.3 46cg TS6gc 17.4 -5.1 49cg TS7gc 3.7 - 12.0 a Valores en Kcal/mol, calculados a nivel de teoría B3LYP/6-31G*+ZPVE.



159

Figura 75. Estructuras de transición TS5, TS6 y TS7, completamente optimizadas, con

valores de distancia de enlace (en Å) y diferencias relativas de energía de activación entre paréntesis (en Kcal/mol), para la reacción de la imina 33a con estireno 34a y de la imina

33b con indeno 34c calculadas a nivel de teoría B3LYP/6-31G*+ZPVE.

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________


160

Estos resultados computacionales sugieren, por tanto, que la reacción de

Povarov de las aldiminas 33 derivadas de 3-aminopiridina con olefinas 34 tiene

lugar a través de un proceso concertado asíncrono vía estados de transición endo,

para dar derivados de tetrahidro-1,5-naftiridinas con control regio- y

estereoselectivo de dos o tres estereocentros. Además, pone de manifiesto que el

uso de dos equivalentes de BF3·Et2O activa el sistema azadiénico acelerando el

proceso respecto a la utilización de solamente un equivalente de ácido de Lewis.



161

2.3.1.3. Reacción de 2-(3-piridilimino)acetato de etilo con olefinas

sencillas.

A continuación, se procedió a estudiar el comportamiento de la N-(3-

piridil)aldimina 33c derivada del glioxalato de etilo en la reacción de Povarov.

Como se ha mencionado anteriormente, el anillo de 1,5-naftiridina está presente

en una gran variedad de compuestos biológicamente activos242

y además, la

presencia de un grupo carboxilato no solamente incrementará la reactividad de la

aldimina, sino que también constituye una nueva estrategia para la preparación de

policiclos nitrogenados derivados de α-amino ésteres. De hecho, la introducción de

un grupo carboxílico en posición 2 del anillo de 1,5-naftiridina ha sido objeto de

estudio por su posible aplicación en microdiálisis cerebral, debido al efecto de

estos compuestos en las concentraciones de dopamina y serotonina.243

Así, en primer lugar, nos propusimos estudiar la reactividad de la imina 33c

derivada de glioxalato de etilo con olefinas sencillas tales como ciclopentadieno,

estireno e indeno, con el fin de obtener una nueva familia de compuestos

policíclicos de 1,5-naftiridinas con un grupo carboxilato en posición 2.

Primero se procedió a estudiar la reacción de la N-(3-piridil)aldimina 33c y

un dienófilo rico en electrones como el ciclopentadieno 34b en presencia de

diferentes cantidades de BF3Et2O (Esquema 79, Tabla 11).

Como se puede observar en la tabla 11 la utilización de 0.2 equivalentes de

BF3Et2O proporcionó, únicamente y con elevada conversión (entrada 1), el

producto 39c procedente de la cicloadición [4+2] del ciclopentadieno (dieno) y la

242

a) V. P. Litvinov Adv. Heterocycl. Chem. 2006, 91, 189-300; b) P.-W. Phuan, M. C. Kozlowski Sci. Synth. 2005, 15, 947-985. 243

a) T. Iino, M. Katsura, K. J. Kuriyama Pharm. Exp. Ther. 1996, 278, 614-619; b) T. Lino, M. Katsura, K. Kuriyama Eur. J. Pharm. 1995, 286, 99-103.



162

imina 33c (dienófilo) a través del enlace imínico, si bien es necesario calentar a

reflujo de cloroformo durante 96 horas.

Esquema 79. Reacción de 33c con ciclopentadieno 34b.

Tabla 11. Estudio de las condiciones de reacción entre 33c y 34b en presencia de

BF3·Et2O.


38/39 (%)b

Entrada Producto

eq. BF3·Et2O

t (h)

T (ºC)

1

39c

0.2

96

60

0/100

2 38c/39c 0.4 96 60 33/67

3 38c/39c 0.5 30 20 45/55

4 38c/39c 0.6 21 20 76/24

5 38c 1 21 20 85/15

6 38c 1.2 12 20 100/0

7 38c 2 12 20 100/0


b Conversión observada por RMN.



163

En todos los casos la conversión fue superior al 90%. Sin embargo, mayores

cantidades de ácido de Lewis disminuyen el tiempo y la temperatura de reacción,

proporcionando mezclas de los productos 38c y 39c (Tabla 11, entradas 2-5). El

uso de más de un equivalente de BF3 conduce únicamente a la formación del

compuesto 38c derivado de la cicloadición [4+2] de la aldimina 33c (dieno) y el

ciclopentadieno 34b (dienófilo) con posterior tautomerización prototrópica del

aducto 37c (Tabla 11, entrada 6). Además, puede observarse que no es necesario

utilizar 2 equivalentes de ácido de Lewis (Tabla 11, entrada 7) ya que no se

mejoran los resultados (Tabla 11, entrada 6). Estos resultados parecen confirmar

que la presencia de un grupo carboxilato aumenta la reactividad de la aldimina 33c

(R = CO2Et), respecto a las aldiminas 33a (R = Ph) y 33b (R = Me) (Esquema 71,

Tabla 7).

Como en los casos anteriores (reacción de las iminas 33a,b,g) se realizaron

cálculos teóricos para conocer si el BF3 se coordinaba preferentemente con el

nitrógeno piridínico o con el nitrógeno imínico. Según los resultados

computacionales realizados a nivel B3LYP/6-31G*, la coordinación de BF3 con el

nitrógeno piridínico origina un intermedio 45c más estable que por coordinación

con el nitrógeno imínico 44c (Esquema 80) lo que sugiere que inicialmente el BF3

se coordina al nitrógeno piridínico y el exceso de ácido de Lewis es el que se une

al nitrógeno imínico de 45c, formando un intermedio doblemente coordinado 48c

más reactivo y por tanto acelerando la reacción.

Esquema 80. Coordinación de BF3Et2O a la aldimina 33c.



164

Además, la formación de los aductos 38c y 39c podría explicarse tanto por

un mecanismo concertado como por un mecanismo por pasos. Así, cuando el BF3

se coordina con el nitrógeno piridínico, tal como se representa en el esquema 81,

una aproximación endo A de la imina 45c al ciclopentadieno 34b, con formación

de los enlaces Cimínico-Cciclopentadieno y Cpiridínico-Cciclopentadieno, podría conducir al

intermedio [4+2] 46bc y la misma aproximación A con formación de los enlaces

Cimínico-Cciclopentadieno y Nimínico-Cciclopentadieno podría conducir al intermedio [4+2] 50b.

De forma análoga, una aproximación endo B de la imina 45c al ciclopentadieno,

con formación inicial del enlace Cimínico-Cciclopentadieno, daría lugar a la formación de

un intermedio iónico 51b (Esquema 81), cuya posterior ciclación podría conducir a

ambos aductos 46bc y 50b, que darían lugar a 38c y 39c, respectivamente.

Esquema 81. Posibles aproximaciones y caminos para la formación de los aductos 46bc y

50b.



165

De forma similar, cuando el BF3 se coordina con ambos nitrógenos, la

formación de los aductos 39c y 38c también podría explicarse tanto por un

mecanismo concertado como por un mecanismo por pasos. Tal como se

representa en el esquema 83, una aproximación endo A de la imina doblemente

activada 48c al ciclopentadieno 34b, con formación de los enlaces Cimínico-

Cciclopentadieno y Cpiridínico-Cciclopentadieno, podría conducir al intermedio [4+2] 49bc,

mientras que la misma aproximación con formación de los enlaces Cimínico-

Cciclopentadieno y Nimínico-Cciclopentadieno, podría conducir al intermedio [4+2] 52b.

Asimismo, una aproximación endo B de la imina 48c al ciclopentadieno con

formación inicial del enlace Cimínico-Cciclopentadieno daría un intermedio iónico 53b,

cuya ciclación conduciría a ambos aductos 49bc y 52b, precursores de los

compuestos 38c y 39c, respectivamente (Esquema 82).

Esquema 82. Posibles aproximaciones y caminos para la formación de los aductos 49bc y

52b.



166

Incluso, es posible que en el caso de formación del intermedio 45c la

reacción transcurra a través de un proceso concertado, mientras que mediante el

intermedio 48c tenga lugar a través de un proceso por pasos o viceversa.

Los cálculos computacionales de los calores de reacción para la formación

de los aductos 46bc y 50b indicaron que cuando el BF3 se coordina con el

nitrógeno piridínico la formación del intermedio 50b está favorecida frente a la

formación del intermedio 46bc (Figura 76), lo que explicaría que, en condiciones

de control termodinámico, cuando el BF3 coordina con el nitrógeno piridínico se

forme mayoritariamente el compuesto 38c de acuerdo con los resultados

experimentales (Esquema 79, Tabla 11).

Figura 76. Estructuras completamente optimizadas para los posibles cicloaductos y calores de reacción relativas (en kcal/mol), para la reacción de 45c o 48c y ciclopentadieno 34b,

calculadas a nivel B3LYP/6-31G* + ZPVE.



167

Sin embargo, cuando el BF3 está unido a ambos nitrógenos, los resultados

computacionales indican que la formación del aducto endo 49bc está favorecida

frente a la formación de 52b (Figura 76). Esto explicaría que, en condiciones de

control termodinámico, cuando el BF3 se coordina con ambos nitrógenos se forme

mayoritariamente el compuesto 39c, también de acuerdo con los resultados

experimentales (Esquema 79, Tabla 11).

A continuación, se estudió la reacción de la imina 33c utilizando estireno 34a

e indeno 34c como dienófilos. Las reacciones se llevaron a cabo en cloroformo a

temperatura ambiente y se hizo un estudio de la cantidad necesaria de BF3Et2O

para optimizar los resultados de la reacción (Esquema 83, Tabla 12).

Esquema 83. Reacción de 33c con estireno 34a e indeno 34c.

En la tabla 12 se resumen los resultados obtenidos. Al igual que en el caso

anterior, se obtuvieron los derivados de 1,5-naftiridina endo 36c y 41c,

procedentes de la cicloadición [4+2] de la imina 33c con las olefinas (Esquema 83)



168

y se observó que el uso de 1.2 equivalentes de BF3 es suficiente para obtener las

mejores condiciones de reacción, probablemente debido a que cuando se utiliza 1

equivalente, este se coordina preferentemente con el nitrógeno piridínico y es

necesario un exceso de catalizador para acelerar la reacción por coordinación al

nitrógeno imínico.

Tabla 12. Estudio de las condiciones de reacción entre la aldimina 33c con estireno 34a e indeno 34c.

Entrada

Producto


Conv.b (%)

Rdto.c (%)

eq. BF3·Et2O

t (h)

T (ºC)

1

36c

1

24

20

99

52

2 36c 1.2 5 20 99 60

3 36c 2 5 20 99 58

4 41c 1 4 20 99 63

5 41c 1.2 3 20 99 68

6 41c 2 3 20 99 66


b Observada por RMN.

c Tras purificación por

cromatografía flash.

En este caso, al ser la imina 33c mucho más reactiva que las iminas 33a,b,

es suficiente una cantidad catalítica adicional (0.2 eq) de BF3Et2O, que se

coordina con el nitrógeno imínico, para disminuir el tiempo de reacción.

Los aductos endo 36c y 41c fueron obtenidos de manera regio- y

estereoselectiva con control de tres estereocentros y sus estructuras fueron

confirmadas mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear y

espectrometría de masas.



169

2.3.1.4. Estudio de la reacción de Povarov de aldiminas derivadas de

3-aminopiridina con olefinas tensionadas.

Aunque se conocen una amplia gama de anilinas y aldehídos que pueden

participar en reacciones de Povarov, el dienófilo normalmente se encuentra

limitado a alquenos activados ricos en electrones, como enaminas cíclicas y

acíclicas, enamidas, enol eteres y dienos cíclicos conjugados,223a,239

por lo que el

uso de olefinas tensionadas proporciona una nueva ruta sintética para la

preparación de nuevos derivados policíclicos con heterociclos de cuatro, cinco y

seis miembros.244

Por ello, decidimos estudiar la reacción de Povarov entre aldiminas

derivadas de 3-aminopiridina y olefinas tensionadas tales como norborneno 34e,

biciclopentadieno 34f y norbornadieno 34g (Figura 77).

Figura 77. Estructuras de norborneno, biciclopentadieno y norbornadieno.

Estas olefinas tensionadas tienen una reactividad diferente a la de otros

alquenos, ya que la tensión del anillo hace que el doble enlace sea muy reactivo.

244

F. Palacios, C. Alonso, M. Fuertes, J. M. Ezpeleta, G. Rubiales Eur. J. Org. Chem. 2011, 4318-4326.



170

Además, debido a su estructura, son sustratos de gran interés sintético ya que a

partir de ellos se pueden preparar sistemas cíclicos complejos.245

El norborneno 34e, por ejemplo, ha sido utilizado como un dienófilo activado

en cicloadiciones 1,3 dipolares246

pero hay escasos ejemplos de su uso como

dienófilo en la reacción de Povarov.247

Uno de los más recientes consiste en la

utilización del norborneno como dienófilo frente a N-ariliminas derivadas de

anilinas y benzaldehídos en reacción multicomponente de Povarov en presencia

de ácidos de Lewis.239

En primer lugar, se hicieron reaccionar las aldiminas 33a-c con norborneno

34e, en cloroformo y utilizando BF3·Et2O como ácido de Lewis (Esquema 84, Tabla

13). La reacciones de 33a (R = Ph) y 33c (R = CO2Et), a temperatura ambiente

dieron lugar, regioselectivamente, a una mezcla de los cicloaductos [4+2] 54a,c y

[2+2] 57a,c, procedentes de una aproximación exo -facial del norborneno a la

aldimina, obteniéndose el compuesto 54 mayoritariamente en ambos casos (Tabla

13, entradas 1 y 3). Por otro lado, en la reacción de la imina 33b (R = CH3)

derivada del acetaldehído, tanto a temperatura ambiente como a reflujo de

cloroformo, sólo se obtuvieron productos de degradación de la imina (Tabla 13,

entrada 2).

245

C.-C. Cheng, C.-S. Chang, Y.-L. Hsu, T.-Y. Lee, L.-C. Chang, S.-H. Liu, Y.-T. Wu Eur. J. Org. Chem. 2010, 672-679. 246

P. Mayo, T. Hecnar, W. Tam Tetrahedron 2001, 57, 5931-5941. 247

a) J. L. Ralbovsky, R. P. Beckett, U.S. Patent Appl. Publ. 20080214537 2008, 25pp, CAN 149:332216; b) P. J. Campos, I. Lamaza, M. A. Rodriguez, G. Canal Tetrahedron Lett. 1997, 38, 6741-6744; c) F. Destro, M. Prato, V. Luchinni, Tetrahedron Lett. 1984, 25, 5573-5576.



171

Esquema 84. Reacciones de las aldiminas 33a,c con 34e,f.



172

Tabla 13. Reacción entre las aldiminas 33a-c y dienófilos 34.

Entrada

R

Producto

Condiciones de reacción

Conv.

a

(%)

Rdto.

b

(%)

eq. BF3·Et2O

t (h)

T (ºC)

1

Ph

54a /57a

2

48

20

84/16

65/-c

2 CH3 - 2 48 d

- -

3 CO2Et 54c/57c 1.2 12 20 75/25

55/15

4 Ph 55a/58a 2 30 60 90/10

65/-c

5 CH3 - 2 48 d

- -

6 CO2Et 55c/58c 1.2 21 20 80/20

65/14

a Conversión >99% y porcentaje de los compuestos observado en el crudo de reacción por RMN.

b Tras

purificación por cromatografía flash. c

No aislado, observado en el crudo de reacción. d

A temperatura ambiente y a reflujo.

A continuación estudiamos la reactividad de las iminas 33a-c frente a otra

olefina tensionada, en este caso tricíclica, como el biciclopentadieno 34f (como

mezcla de isómeros endo y exo). La reacción en presencia de BF3·Et2O generó

también mezcla de compuestos policíclicos 55 y 58, procedentes de la cicloadición

[4+2] y [2+2] respectivamente. Los compuestos 55a,c se obtuvieron como mezcla

de isómeros exo-endo y exo-exo procedentes de la mezcla de isómeros endo y

exo del biciclopentadieno de partida (Esquema 84, Tabla 13, entradas 4 y 6). En el

caso de la imina 33b no se observó conversión alguna y se recuperaron los

productos de partida (Tabla 13, entrada 5).

La estructura de los compuestos 54, 57 fue determinada por espectrometría

de masas y espectroscopía de resonancia magnética nuclear incluyendo

experimentos NOESY. Además, la estructura del compuesto 54a fue confirmada

inequívocamente por análisis de Rayos X (Figura 78).



173

Figura 78. ORTEP del compuesto 54a.

Por otro lado, en el espectro de 1H-RMN del compuesto 57c (Figura 79) se

observan cuatro singletes a H = 4.00, 3.62, 2.58 y 2.35 ppm, correspondientes a

los protones 4-H, 2-H, 1-H y 5-H respectivamente, un doblete a H = 2.18 ppm con

una constante de acoplamiento de 3JHH = 5.1 Hz correspondiente al protón 6-H y

señales de los cuatro protones aromáticos del anillo de piridina, lo que indica que

este anillo no participa en el proceso de formación de dicho compuesto.



174

Figura 79. Espectro de 1H-RMN del compuesto 57c.

Para determinar la estructura de los aductos 55a,c fue necesario llevar a

cabo previamente experimentos 1D-TOCSY (Espectroscopía de Correlación Total-

Total Correlation Spectroscopy) con el fin de identificar las señales

correspondientes a cada uno de los isómeros exo-exo o exo-endo y

posteriormente determinar qué tipo de cicloaducto se había obtenido. Una vez

conocidas las señales correspondientes a cada isómero, los experimentos 1D-

NOESY y de correlación protón-carbono, a 1 y 2, 3 enlaces, nos permitieron

confirmar que, análogamente a lo ocurrido con norbornadieno, se formaban los

cicloaductos [4+2] exo 55a,c.

En el caso de 58a,c también se observó la formación de los

correspondientes cicloaductos [2+2], pero debido a la complejidad de los

espectros de RMN de 1H y

13C no fue posible asignar las señales correspondientes



175

a cada isómero y por tanto no se pudo determinar la estereoquímica por la que

transcurre la reacción.

La formación de los compuestos 54, 55, 57 y 58 podría explicarse tanto por

un proceso concertado como por un mecanismo por pasos. Además, teniendo en

cuenta la estereoquímica de los compuestos aislados, el mecanismo con

estereoselectividad exclusiva exo -facial (Esquema 85) podría explicar no solo la

formación del intermedio [4+2] 49 para dar los cicloaductos 54 o 55, sino que

también podría explicar la del intermedio [2+2] 56, que conduciría a los

cicloaductos 57 y probablemente a los cicloaductos 58.

También en este caso, como ya se indicó previamente para la reacción de la

imina 33c con ciclopentadieno 34b, podría sugerirse un mecanismo concertado239

o un mecanismo por pasos241

, de hecho podría ser propuesto más de un

mecanismo para la formación de 49e,f y 56e,f. Así, la aproximación exo de la

imina 33 al dienófilo 34e,f por el camino i, como se representa en el esquema 86,

podría conducir al intermedio [4+2] 49, mientras que si se forman los nuevos

enlaces por el camino ii, conducirían al intermedio [2+2] 56. Sin embargo, un

mecanismo por pasos a través de un intermedio iónico 59, por los caminos iii o iv

indicados en el esquema 85, no debe ser descartado.



176

Esquema 85. Posible mecanismo para la formación de los cicloaductos 54, 55, 57 y 58 en

la reacción entre las aldiminas 33a,c y las olefinas 34e,f.

Por tanto, podemos concluir que las N-3-piridilaldiminas 33a,c presentan un

carácter bidentado cuando reaccionan con olefinas tensionadas como norborneno

34e y biciclopentadieno 34f, ya que, por un lado, pueden dar lugar a heterociclos

de tipo naftiridina a través de una aproximación exo -facial del dienófilo al dieno, y



177

posterior cicloadición [4+2] para dar los aductos exo, y por otro, a través de una

cicloadición [2+2] conducir a compuestos bicíclicos o policíclicos con formación de

un anillo de cuatro miembros.

El estudio se extendió a la reactividad de las iminas 33a (R = Ph) y 33c (R =

CO2Et), con una olefina más compleja, como el norbornadieno 34g. El

norbornadieno es un reactivo muy interesante debido a su geometría y su elevada

reactividad. En esta molécula hay 4 electrones , y esto permite que tengan lugar

diferentes reacciones de cicloadición (Esquema 86). Por un lado, si solo uno de

los pares de electrones participa en el proceso puede tomar parte en reacciones

de cicloadición [2+2] o [4+2], y por otro lado, si los cuatro electrones toman

parte en la reacción cada doble enlace puede reaccionar dando lugar a dos

cicloadiciones independientes o puede actuar como HOMO dieno y reaccionar de

este modo con dienófilos.248

Esquema 86. Posibles reacciones de cicloadición del norbornadieno.

248

a) W. Tam, N. Cockburn Synlett 2010, 1170-1189; b) M. Lautnes, L. G. Edwards, W. Tam, A. J. Lough J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10276-10291.



178

En nuestro caso, cuando las aldiminas derivadas de benzaldehído 33a y

acetaldehído 33b reaccionaron con norbornadieno 34g en presencia de dos

equivalentes de BF3·Et2O, se obtuvieron mezclas de los compuestos 60 y 61

procedentes de una aproximación exo -facial del norbornadieno a la aldimina, con

formación de los aductos exo (Esquema 87, Tabla 14, entradas 1 y 2). Sin

embargo, cuando la aldimina derivada de glioxalato 33c y el norbornadieno 34f

reaccionaron a temperatura ambiente, en presencia de 1.2 equivalentes de

BF3·Et2O, se obtuvo una mezcla de los correspondientes cicloaductos [4+2] exo

60c, cicloaductos [2+2] 61c y el cicloaducto HOMO 62 (Esquema 87, Tabla 14,

entrada 3).



179

Esquema 87. Reacciones de las aldiminas 33a-c con 34g.

La formación de los compuestos 60 y 61 podría explicarse, igual que en los

casos anteriores con norborneno y biciclopentadieno, por una aproximación exo-

estereoselectiva [4+2] o [2+2] respectivamente entre las iminas 33 y el

norbornadieno 34g. Este tipo de estereoselectividad ha sido observado



180

previamente249

en reacciones llevadas a cabo en nuestro grupo con 1,2-diaza-1,3-

butadienos y norbornadieno, en las que se obtuvieron únicamente los derivados

de piridazina con conformación exo. Por otro lado, la formación del compuesto

HOMO 62 podría explicarse por una reacción de cicloadición [2+2+2] a través de

una aproximación selectiva endo-facial del norbornadieno a la imina con formación

del aducto exo (ver 63 en el Esquema 87).247c

Tabla 14. Reacción entre las aldiminas 33a-c y 34g.


(%)

Rdto.

a (%) Entrada R Producto

eq. BF3·Et2O

t (h)

T (ºC)

1

Ph

60a/61a

2

4.5

60

90/10b

55/-e

2 CH3 60b/61b 2 12 60 75/25c

47/-e

3 CO2Et 60c/61c/62 1.2 5 20 15/65/20d

12/54/16

aTras purificación por cromatografía flash.

bConversión 85% y porcentaje de los compuestos observado

en el crudo de reacción por RMN. cConversión 74% y porcentaje de los compuestos observado en el

crudo de reacción por RMN. dConversión >99% y porcentaje de los compuestos observado en el crudo

de reacción por RMN. eNo aislado, observado por RMN.

Los compuestos 60 y 61 fueron caracterizados por espectrometría de masas

y espectroscopía de resonancia magnética nuclear y sus estructuras fueron

consistentes con los aductos previamente obtenidos para las reacciones de las

iminas 33 con las olefinas 34e,f.

Además, el compuesto 60a, se convirtió en la 4-bromobenzamida 64

mediante reacción con cloruro de 4-bromobenzoilo, para poder realizar un análisis

de Rayos X que confirmó su estructura (Figura 80).

249

F. Palacios, D. Aparicio, Y. López, J. M. de los Santos, C. Alonso Eur. J. Org. Chem. 2005, 1142-1147.



181

Figura 80. ORTEP del compuesto 64.

En el espectro 1H-RMN del compuesto 62 se observó la presencia de cuatro

protones aromáticos correspondientes al anillo de piridina, indicando que dicho

anillo no participa en la cicloadición, al igual que ocurre con la formación del

compuesto 61. Además, la ausencia de señales correspondientes a los protones

olefínicos indica que los dos dobles enlaces del norbornadieno participan en la

reacción, sugiriendo un comportamiento de HOMO dieno en una reacción de

cicloadición [2+2+2] con la aldimina 33c que actuaría como dienófilo.

El estudio de HMBC del compuesto HOMO 62 mostró, entre otras señales,

entrecruzamientos entre el protón 9-H y los carbonos 1-C y 6-C, entre el protón 1-

H y el carbono 7-C, entre el protón 7-H y el carbono 1-C, que está en

concordancia con la estructura propuesta (Figura 81).



182

Figura 81. Espectro de HMBC del compuesto 62.

Figura 82. Configuración relativa asignada por 1D-NOESY al compuesto 62.



183

En el espectro de 1D-NOESY del compuesto 62, la saturación selectiva del

singlete a H = 3.86 ppm correspondiente al 9-H presenta efecto NOESY positivo

con los protones 1-H a H = 2.63 ppm (1.24%), 2-H a H = 1.21-1.24 ppm (1.00%) y

con los protones piridínicos a H = 8.06 y 6.90 ppm (Figura 82).

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, se pensó que las aldiminas

derivadas de glioxalato de etilo y anilinas con grupo electroatractores podrían

actuar en la reacción de Povarov de la misma forma que la aldimina 33c derivada

de piridina, frente a una olefina tensionada como el norbornadieno. Por ello, se

llevó a cabo el estudio de la reacción de Povarov entre norbornadieno 34g y

aldiminas derivadas de p-nitro y o,p-dinitro anilina y glioxalato de etilo 65a,b.

Para ello, en primer lugar, se procedió a la preparación de dichas aldiminas

65a,b a partir de las correspondientes p-nitroanilina 66a y o,p-dinitroanilina 66b

con glioxalato de etilo 32c (Esquema 88, Tabla 15).

Esquema 88.


purificar, ni por cromatografía ni por destilación y por ello fueron utilizados in situ

en posteriores reacciones (Tabla 15). Sin embargo, pudieron ser caracterizados

mediante 1H-RMN.



184

Tabla 15. Obtención de las aldiminas 65 por reacción de anilinas 66 y glioxalato de etilo 32c.

Producto

R

t (h) T (ºC)

65a

H

48

60

65b NO2 24 60

A continuación, una vez preparadas las aldiminas aromáticas, se estudió la

reacción entre norbornadieno 34g y las aldiminas 65a,b en cloroformo y en

presencia de 0.2 equivalentes de BF3·Et2O (Esquema 89).

Cuando la aldimina derivada de la p-nitroanilina 65a se hizo reaccionar con

norbornadieno 34g a temperatura ambiente en presencia de 0.2 equivalentes de

BF3·Et2O se obtuvieron los cicloaductos exo 67a derivado de la cicloadición [4+2] y

el cicloaducto HOMO 68a como compuesto mayoritario. Así mismo, se observaron

trazas de la lactona 71a, pero no del cicloaducto [2+2] (Tabla 16, entrada 1). En

cambio, cuando se utilizó la aldimina dinitro sustituída 65b se observó la formación

del cicloaducto exo 67b derivado de la cicloadición [4+2], el cicloaducto HOMO

68b y la -amino--lactona 71b (Tabla 16, entrada 2).

Tabla 16. Reacción de las aldiminas 65 con norbornadieno 34g.

Entrada

Producto


Conv.a

67/68/71 (%)

Rdto.

67/68/71 (%)

t (h)

T (ºC)

1

67a/68a/71a

48

20

26/64/10

17/45/-b

2 67b/68b/71b 48 60 25/50/25 15/45/18

a Observada por RMN.

b No aislado observado por RMN.



185

Esquema 89. Reacciones de cicloadición de las aldiminas 65 con norbornadieno 34g.



186

Los compuestos 67, 68 y 71b se caracterizaron por sus datos

espectroscópicos. Además, la estructura de la -amino--lactona 71b fue

confirmada inequívocamente por análisis de Rayos X (Figura 83).

Figura 83. ORTEP del compuesto 71b.

Tal como hemos indicado anteriormente la formación de los cicloaductos

HOMO 68 podría explicarse por una reacción de cicloadición [2+2+2] y la de los

compuestos 67 por una aproximación [4+2] exo-facial, obteniéndose los

cicloaductos exo correspondientes al igual que en el caso de la aldimina 33c.

Además, en este caso, un mecanismo por pasos a través de una aproximación

exo -facial de Bürgi-Dunitz, del norbornadieno, orientado hacia el lado menos

impedido de la aldimina (ver 69 en el esquema 90), con formación del intermedio

iónico 70 (Esquema 90), podría explicar la formación de la -amino--lactona 71.

Aunque se ha descrito un ejemplo de formación de -lactonas a partir de

olefinas acíclicas e iminas,250

este constituye el primer ejemplo en el que están

implicadas olefinas cíclicas.

250

T. Huang, C.J. Li Tetrahedron Lett. 2000, 41, 9747-9751.



187

En conclusión, las cicloadiciones [4+2] vía estados de transición endo, de

aldiminas 33 con olefinas sencillas 34a-c permiten la preparación de derivados de

tetrahidronaftiridinas 36, 39 y 41 con control regio- y estereoselectivo de dos o tres

estereocentros (Figura 84). La reacción con olefinas tensionadas 34e,f conduce a

cicloaductos exo [4+2] 54,55 y [2+2] 57,58 (Figura 84) a través de una adición

estereoselectiva exo -facial. Además, cuando la reacción tiene lugar con

norbornadieno 34g se forma, junto con los cicloaductos exo [4+2] 60 y [2+2] 61, el

cicloaducto HOMO 62 por aproximación endo-facial de la olefina a la imina.

La reacción de aldiminas con grupos electroatractores 65 como las

derivadas de glioxalato de etilo y p-nitro y o,p-dinitroanilinas, con norbornadieno

conducen al cicloaducto exo [4+2] 67, al cicloaducto HOMO 68 y a una -amino--

lactona 71 (Figura 84) cuya formación podría explicarse por una aproximación exo

-facial de la olefina a la aldimina a través de un mecanismo iónico.



188

Figura 84. Resultados de las cicloadiciones llevadas a cabo en este apartado.



189

2.3.1.5. Aromatización y oxidación de los derivados de 1,2,3,4-

tetrahidro-1,5-naftiridinas.

Como se ha descrito anteriormente, en este apartado se pretende

desarrollar una metodología para la preparación de compuestos planos I,

derivados de la aromatización de las tetrahidronaftiridinas III previamente

preparadas, por su posible actividad como inhibidores de la Topoisomerasa I

(Esquema 90).

Esquema 90. Aromatización de los derivados de tetrahidronaftiridina.

Para nuestro propósito elegimos los derivados de estireno 36 y los derivados

de indeno 41 cuya aromatización del anillo de tetrahidronaftiridina daría lugar a los

compuestos bicíclicos de tipo A o tetracíclicos de tipo B, respectivamente

(Esquema 91). De hecho, como ya se ha indicado, en el aislamiento de los

compuestos 41 (X-Y = -CH2-Ph) ya se había observado cierto grado de

aromatización a los compuestos 42 de tipo B (Esquema 91).



190

Esquema 91. Posible aromatización del anillo de tetrahidronaftiridina.

La oxidación de Hantzsch de 1,4-dihidropiridinas a las correspondientes

piridinas ha sido ampliamente estudiada.251

Son numerosos los reactivos que han

sido utilizados para llevar a cabo este tipo de oxidaciones,252

entre ellos destacan

las benzoquinonas que constituyen una familia de oxidantes suaves utilizados en

química sintética para la deshidrogenación de sustratos, tales como alquenos,

dienos, alcoholes y esteroides.253

Así, recientemente, se han utilizado derivados de benzoquinona, como la

2,3-dicloro-5,6-dicianobenzoquinona (DDQ) para la preparación de piridinas

pentasustituídas a partir de tetrahidropiridinas.190

La DDQ ha sido utilizada también

para la oxidación-deshidrogenación de compuestos, tales como, derivados de

251

a) M. F. Gordeev, D. V. Patel, E. M. Gordon J. Org. Chem. 1996, 61, 924-928; b) R. A. Janis, D. J. Triggle J. Med. Chem. 1983, 26, 775-785. 252

a) S. H. Mashraqui, M. A. Karnik Synthesis 1998, 713-714; b) J. J. Vanden Eynde, R. D´orazio, H. Yves Van Tetrahedron 1994, 50, 2479-2484; c) J.-J. Vanden Eynde, A. Mayence, A. Maquestiau Tetrahedron 1992, 48, 463-468; d) F. Delgado, C. Alvarez, O. Garcia, G. Penieres, C. Marquez Synth. Commun. 1991, 21, 2137-2141; e) J. R. Pfister Synthesis 1990, 689-690. 253

a) F. A. Khan, S. Choudhury Tetrahedron Lett. 2010, 51, 2541-2544; b) H.-D. Becker The Chemistry of the Quinonoid Compounds S. Patai, John Wiley and Sons, London, 1974.



191

benzopiranos254

y derivados de quinolinas48

y en la preparación de productos

naturales255

entre los que destacan el Dalesconol A y B (Figura 85).256

Figura 85.

En primer lugar, llevamos a cabo la deshidrogenación de nuestros derivados

de tetrahidro-1,5-naftiridina 36 (derivados de estireno) con 2 equivalentes de p-

benzoquinona257,258

(BQ) en dioxano a reflujo (Esquema 92). En la tabla 17 se

resumen los resultados obtenidos.

Esquema 92. Deshidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina 36 con

BQ.

254

L.-Y. Chen, S.-R. Li, P.-Y. Chen, H.-C. Chang, T.-P. Wang, I.-L. Tsai, E.-C. Wang Arkivoc 2010, 64-76. 255

D. W. Lin, T. Masuda, M. B. Biskup, J. D. Nelson, P. S. Baran J. Org. Chem. 2011, 76, 1013-1030. 256

S. A. Snyder, T. C. Sherwood, A. G. Ross Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5146-5150. 257

A. C. Bueno, B. B. N. S. Brandao, E. V. Gusevskaya Appl. Catal. A 2008, 351, 226-230. 258

D. M. Roberge, D. Buhl, J. P. M. Niederer, W. F. Hölderich Appl. Catal. A 2001, 215, 111-124.



192

Tabla 17. Estudio de la dehidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina 36 con

BQ en dioxano a reflujo (102ºC).

Entrada

Producto

R

t (h)

Conv.a (%)

Rdto.b (%)

1

99a

Ph

24

>99

95

2 99c CO2Et 96 >99 56



Así, se puede observar que la aromatización del derivado 36a (R = Ph) se

llevó a cabo en periodos de reacción más cortos que la aromatización del derivado

de glioxalato de etilo 36c (R = CO2Et), aunque en ambos casos se obtuvo una

buena conversión a los correspondientes derivados aromatizados 99a,c (Tabla

27).

A continuación se procedió a realizar la deshidrogenación de los derivados

de tetrahidro-1,5-naftiridina 41 (derivados de indeno) con p-benzoquinona (BQ) en

dioxano a reflujo (Esquema 93). En la tabla 28 se resumen los resultados

obtenidos.

Esquema 93. Deshidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina 41 con BQ.



193

Al realizar la aromatización de los derivados tetracíclicos 41a,f con BQ, tras

periodos largos de reacción no se observó una conversión cuantitativa en ningún

caso (Tabla 18), incluso aumentando la cantidad de BQ (Tabla 18, entradas 2 y 4).

Además en el caso del derivado 41a (R = Ph), se observó mezcla de los

compuestos 42a y 100a (Tabla 18, entradas 1 y 2), este último procedente de la

oxidación del grupo metileno a carbonilo.

Tabla 18. Estudio de la deshidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina 41 con

BQ en dioxano a reflujo (102ºC).

Entrada

Producto

R


a

Conv.b (%)

eq. BQ

t (h)

1

42a/100a

Ph

2

144

55 (48/7)

2 42a/100a Ph 3 96 55 (36/19)

3 42f m-MeOC6H4 2 144 18

4 42f m-MeOC6H4 3 96 22


b Observada por RMN y porcentaje de los productos

formados observado por RMN.

Con estos resultados pensamos en estudiar otro tipo de reactivos para llevar

a cabo la oxidación (deshidrogenación) de los derivados de naftiridina previamente

obtenidos con el fin de obtener los correspondientes derivados con mayor

conversión y menor tiempo de reacción.

Varma y Kumar,259

desarrollaron un procedimiento general para realizar la

oxidación de Hantzsch de 1,4-dihidropiridinas ha piridinas utilizando un oxidante

suave, como es el triacetato de manganeso.260

Además, son numerosas las

publicaciones que muestran las ventajas de la aplicación de irradiación de

259

R. S. Varma, D. Kumar Tetrahedron Lett. 1999, 40, 21-24. 260

a) B. B. Snider Chem. Rev. 1996, 96, 339-363; b) R. Criegee Angew. Chem. 1958, 70, 173-179.



194

microondas en síntesis orgánica261

y por otro lado, hoy en día, la síntesis de

compuestos orgánicos asistida por microondas a adquirido mucha importancia

debido a que esta metodología disminuye considerablemente los tiempos de

reacción, lo que muchas veces está asociado a problemas de rendimientos y

selectividad.262

En primer lugar, se abordó el estudio de las condiciones óptimas para la

reacción, de oxidación de las tetrahidronaftiridinas 41 derivadas de indeno,

obtenidas previamente (Esquema 94).

Esquema 94. Deshidrogenación de las tetrahidroquinolinas 41 con Mn(OAc)3.

261

a) S. L. Borse, M. R. Patel, L. B. Borse Int. J. Pharm. Tech. 2011, 3, 2465-2479; b) Y. A. Lee, S. C. Kim J. Ind. Eng. Chem. 2011, 17, 401-403; c) D. Dalliger, H. Lehmann, J. D. Moseley, A. Stadler, C. O. Kappe Org. Process Res. Dev. 2011, 15, 841-854. 262

D. Bogdal Microwave-Assisted Organic Synthesis-One Hundred Reaction Procedures Elsevier, A. Loupy, Wiley-VCH, Weinheim, 2002.



195

Se exploró tanto la reacción en microondas a 150ºC y 180 psi de presión y

usando como disolvente ácido acético (Ruta A), como a reflujo de ácido acético

(118ºC, Ruta B). En la tabla 19 se resumen los resultados obtenidos.

Tabla 19. Estudio de la reacción de deshidrogenación de las tetrahidroquinolinas 41 con

triacetato de manganeso.

Producto

Ruta A: Microondas y 3 eq. de Mn(OAc)3

Entrada R t (min.) Conv.a (%) 42/100

b (%)

1 42a Ph 30 76 100/0

2 42a/100a Ph 45 85 96/4

3 42c CO2Et 30 7 100/0

4 42d p-FC6H4 30 >99 100/0

5 42e p-CF3C6H4 30 >99 100/0

6 100f m-MeOC6H4 30 >99 0/100

7 42i/100i m-FC6H4 30 >99 66/34

Producto

Ruta B: Reflujo de AcOH (118ºC) y 5 eq. de Mn(OAc)3

R t (h) Conv.a (%) 42/100

b (%)

8 42a/100a Ph 5.5 >99 7/93

9 42c CO2Et 24c >99 100/0

10 42d/100d p-FC6H4 1 >99 50/50

11 100e p-CF3C6H4 0.5 >99 0/100

12 100f m-MeOC6H4 1 >99 0/100

13 100i m-FC6H4 5 >99 0/100


b Proporción de compuestos formados

observada por RMN o espectrometría de

masas del crudo de reacción. c Reacción a temperatura ambiente utilizando 3 eq. de Mn(OAc)3.

Al realizar la reacción en microondas (Ruta A) utilizando 3 equivalentes de

Mn(OAc)3 se observó una conversión casi cuantitativa del producto de partida,

excepto en el caso del compuesto 41c (R = CO2Et), para el que la conversión fue

muy baja, aunque se observó la formación del compuesto 42c (Tabla 19, entrada

3). En el caso de los derivados de benzaldehído 41a, p-fluorobenzaldehído 41d y

p-trifluorometilbenzaldehído 41e, se obtuvieron los derivados 42a, 42d y 42e



196

respectivamente (Tabla 19, entradas 1, 4 y 5). Cuando se aumentó el tiempo de

reacción para el derivado de 41a, mejoró la conversión, pero se obtuvo una

mezcla de los compuestos 42a y 100a (Tabla 19, entradas 1 y 2). De forma similar

en el caso del compuesto 41i derivado de m-fluorobenzaldehído, se obtuvo una

mezcla de compuestos 42i y 100i (Tabla 19, entrada 7) y para el compuesto 41f,

derivado de m-metoxibenzaldehído, la deshidrogenación del compuesto dio lugar

únicamente al compuesto 100f (Tabla 19, entrada 6).

Al llevar a cabo la reacción por la ruta B, fue necesario aumentar la cantidad

de oxidante para lograr la conversión cuantitativa del producto de partida 41. Pero

el aumento de la cantidad de oxidante dio lugar a un aumento de la cantidad de

compuesto 100 procedente de la oxidación del grupo metileno a carbonilo (Tabla

19, entradas 8 y 10-13), respecto a los resultados obtenidos por la ruta A (Tabla

19, entradas 1 y 4-7). Sin embargo, en el caso de 41c derivado de glioxalato de

etilo, tras 24 h de reacción a temperatura ambiente utilizando 3 eq. de Mn(OAc)3,

se consiguió la conversión cuantitativa del producto de partida en el compuesto

42c (Tabla 19, entrada 9).

A continuación estudiamos la oxidación del grupo metileno de los

compuestos 42. La oxidación enzimática de metilenos, es una transformación

fundamental en los sistemas biológicos y es necesaria para el metabolismo de los

fármacos y la biosíntesis de metabolitos secundarios.263

Además, las oxidaciones

alílicas y bencílicas son procesos sintéticos industriales importantes, debido a su

gran variedad de aplicaciones sintéticas con fines farmacéuticos y químicos.22c

Ejemplos importantes son la oxidación de ∆5-esteroides a los correspondientes ∆

5-

7-ceto derivados biológicamente interesantes264

y la oxidación bencílica de

xanteno a xantona.265

263

M. S. Chen, M. C. White Science 2010, 327, 566-571. 264

a) T. K. M. Shing, Y.-Y. Yeung, P. L. Su Org. Lett. 2006, 8, 3149-3151; b) E. S. Arsenou, M. A. Fousteris, A. I. Koutsourea, S. S. Nikolaropoulos Mini Rev. Med. Chem. 2003, 3, 557-567. 265

M. E. Sousa, M. M. M. Pinto Curr. Med. Chem. 2005, 12, 2447-2479.



197

El triacetato de manganeso ha sido utilizado, recientemente, en la síntesis

total del antibiótico Platencina266

(Esquema 95) para llevar a cabo la oxidación del

grupo metileno.

Esquema 95.

Teniendo en cuenta que las reacciones en microondas son difícilmente

escalables,261c,267

y los resultados obtenidos en la deshidrogenación de los

derivados de tetrahidronaftiridinas 41, se procedió a estudiar la oxidación del

grupo metileno presente en las naftiridinas previamente aromatizadas 42a (R =

Ph), 42c (R = CO2Et) y 42d (R = p-FC6H4) en presencia Mn(AcO)3 en ácido acético

(Esquema 96).

266

G. Y. C. Leung, H. Li, Q.-Y. Toh, A. M.-Y. Ng, R. J. Sum, J. E. Bandow, D. Y.-K. Chen Eur. J. Org. Chem. 2011, 183-196. 267

T. N. Glasnov, C. O. Kappe Chem. Eur. J. 2011, 17, 11956-11968.



198

Esquema 96. Oxidación de los compuestos 42 con Mn(AcO)3 en ácido acético.

Fue necesario utilizar 3 equivalentes de Mn(AcO)3 y en todos los casos se

observó una conversión cuantitativa de los productos de partida. Los derivados

42a,d dieron lugar a los compuestos 100a,d con rendimientos moderados (Tabla

20, entradas 1 y 3).

Tabla 20. Estudio de la reacción de oxidación de los compuestos 42 con 3 eq. de

Mn(AcO)3, en ácido acético.

Entrada

Producto

R

t (h)

Conv.a (%)

Rdto.b (%)

1

100a

Ph

24

>99

34

2 101 CO2Et 24c >99 40

3 100d p-FC6H4 24 >99 68


b Aislado por cromatografia en columna.

c Reacción a temperatura ambiente.



199

En el caso del compuesto 42c, derivado de glioxalato de etilo (preparado por

aromatización de 41c en presencia de 3 equivalentes de triacetato de manganeso

en ácido acético y a temperatura ambiente) la oxidación con 3 equivalentes de

Mn(AcO)3 a temperatura ambiente, no condujo al compuesto 100c, sino que en su

lugar se obtuvo el compuesto 101, derivado de la oxidación del compuesto 42c,

posterior hidrólisis y descarboxilación (Esquema 96).


espectrometría de masas y espectroscopía de resonancia magnética nuclear. Los

espectros de 13

C-RMN fueron especialmente útiles para caracterizar los

compuestos 100, ya que, respecto a los de los compuestos 42, se observaba la

desaparición del carbono correspondiente al grupo metileno y la aparición del

correspondiente al grupo carbonilo.

Derivados hidroxilados de esteroides han sido estudiados por su posible

utilidad farmacéutica como agentes citotóxicos.268

Además, teniendo en cuenta

que la presencia de grupos OH en una molécula hace que pueden formarse

puentes de hidrógeno con los aminoácidos de las enzimas favoreciendo la

disolución y la actividad de los compuestos,269

creímos oportuno transformar el

grupo carbonilo presente en los compuestos 100 y 101 en un grupo hidroxilo y de

esta forma acceder a otro grupo de derivados de 1,5-naftiridinas que tuvieran

presente dicho grupo funcional.

El borohidruro sódico es uno de los reactivos que se utiliza comúnmente

para reducir grupos C=O a grupos CH-OH.270

Así, por ejemplo, se ha utilizado el

268

J. Poza, M. Rega, V. Paz, B. Alonso, J. Rodríguez, N. Salvador, A. Fernández, C. Jiménez Bioorg. Med. Chem. 2007, 15, 4722-4740. 269

V. Nagy, M. Benltifa, S. Vidal, E. Berzsényi, C. Teilhet, K. Czfrak, G. Batta, T. Docsa, P. Gergely, L. Somsák, J.-P. Praly Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 5696-5707. 270

I. S. KIondratov, I. I. Gerus, A. D. Kacharov, M. G. Gorbunova, V. P. Kukhar, R. Fröhlich J. Fluorine Chem. 2005, 126, 543-550.



200

boro hidruro sódico para reducir indenopiridinas a las correspondientes hidroxi

piridinas271

(Esquema 97).

Esquema 97.

Por ello, se procedió a la formación de los compuestos hidroxilados

derivados de las naftiridinas utilizando borohidruro sódico en metanol y a la

temperatura adecuada (Esquema 98, Tabla 21).

Esquema 98. Formación de los compuestos hidroxilados 102.

271

S. V. Tolkunov, A. I. Khyzhan, S. Y. Suikov, V. I. Dulenko Chem. Heterocycl. Comp. 2005, 41, 379-386.



201

Tabla 21. Estudio de la reacción de formación de los compuestos hidroxilados 102.

Entrada

Producto

R

t (min.)

T (ºC)

Conv.a (%)

Rdto. (%)

1

102a

Ph

30

20

>99

99

2 102d p-FC6H4 240 0 >99 99

3 102e p-CF3C6H4 240 0 >99 99

4 102f m-MeOC6H4 50 20 >99 99


Los compuestos 102, derivados de aldehídos aromáticos fueron obtenidos

con excelentes rendimientos y se utilizaron posteriormente para conocer su

actividad biológica como inhibidores de Topoisomerasa I.

En este apartado se ha desarrollado una metodología para aromatizar y

oxidar las tetrahidro-1,5-naftiridinas obtenidas anteriormente y poder de esta forma

acceder a compuestos heterocíclicos 42 y 99 y con grupos carbonilo 100 o

hidroxilo 102, que podrían comportarse como inhibidores de Topoisomerasa I

(Figura 86).

Figura 86. Aromatización y oxidación de tetrahidro-1,5-naftiridinas.



202

2.3.2. Determinación de la actividad biológica de los derivados de 1,5

naftiridinas como inhibidores de Topoisomerasa I.

Las enzimas son polímeros biológicos que catalizan las reacciones químicas

que hacen posible la vida tal como la conocemos. Con la excepción de las

moléculas de ARN catalíticas, o ribosomas, las enzimas son proteínas. Además de

servir como catalizadores para todos los procesos metabólicos, su impresionante

actividad catalítica, especificidad para el sustrato y estereoespecificidad, permiten

a las enzimas desempeñar funciones clave en procesos relacionados con la salud

y el bienestar de seres humanos.

Al contrario de casi todos los catalizadores usados en química sintética, las

enzimas son específicas tanto para el tipo de reacción catalizada como para un

sustrato único o un pequeño conjunto de sustratos estrechamente relacionados.

Además, las enzimas no se consumen ni se alteran de manera permanente como

consecuencia de su participación en una reacción.

La especificidad extrema de las enzimas confiere a las células vivas la

capacidad para conducir de manera simultánea y controlar de modo independiente

una amplia gama de procesos químicos.

Existen numerosas enfermedades relacionadas con la alteración de la

actividad de ciertas enzimas. Por ese motivo, las enzimas tienen un gran interés

para las ciencias biomédicas ya que son las principales dianas de un gran número

de fármacos. Así, por ejemplo, las enzimas que son vitales para la supervivencia

de bacterias y virus constituyen el blanco de algunos fármacos contra estos



203

organismos infecciosos, como es el caso de la transcriptasa inversa del virus del

SIDA.

Las enzimas tienen un papel fundamental: acelerar las reacciones biológicas

actuando sobre sustratos específicos que se van a transformar en el producto de

la reacción (E + S E + P). Esta función, esencial para los seres vivos, la

consiguen gracias a que poseen una estructura tridimensional característica y un

determinado centro activo, con un entorno químico adecuado que permite la

interacción entre la enzima y el sustrato mediante la formación de un complejo

binario denominado complejo enzima-sustrato (E + S ES E + P), que se

transformará en el producto final de la reacción. 272

Existen cierto tipo de moléculas, denominadas inhibidores, que ralentizan o

detienen las reacciones enzimáticas. Por ejemplo, un inhibidor puede actuar sobre

una enzima que está presente en un organismo patógeno pero no en el organismo

huésped. En otras ocasiones actúan sobre enzimas con una actividad alterada y

que son la causa de la patología tratada. En ambos casos, los fármacos más

adecuados serán los que operen sobre una enzima muy específica para evitar

efectos secundarios.

Los inhibidores reversibles son moléculas que se unen a la enzima

mediante interacciones no covalentes más o menos estables, de forma reversible.

Para estudiar su efecto sobre la actividad catalítica de la enzima se realizan

ensayos, en ausencia y en presencia del inhibidor con las mismas condiciones

experimentales. Dependiendo del tipo de inhibidor se pueden diferenciar tres tipos

de inhibición reversibles:

Inhibición competitiva

Se caracteriza porque el inhibidor se une al mismo sitio que el sustrato

impidiendo, por tanto, la formación del complejo enzima-sustrato y la formación del

272

R. K. Murray, D. A. Bender, P. J. Kennelly, K. M. Botham, P. A. Weil, V. W. Rodwell Harper. Bioquímica Ilustrada, Mc Graw Hill, 2010.



204

producto. Suele ser una molécula semejante al sustrato de la reacción, aunque

algunas tienen una estructura diferente, de forma que los ligandos compiten por

unirse al centro activo. Como la unión es reversible, cuando la concentración de

sustrato es elevada es muy poco probable que el inhibidor se una a la enzima.

Inhibición no competitiva

El inhibidor muestra afinidad tanto por la enzima libre como por el complejo

enzima-sustrato y la unión se realiza en un lugar distinto del centro activo, por

tanto su efecto no se puede evitar aumentando la concentración del sustrato.

Inhibición acompetitiva o incompetitiva

Los inhibidores acompetitivos se unen exclusivamente al complejo enzima-

sustrato en un lugar diferente al centro activo. La inhibición acompetitiva requiere

que la inhibición afecte a la función catalítica de la enzima pero no a su unión por

el sustrato.

Los inhibidores irreversibles son moléculas que se suelen unir a la enzima

mediante enlaces covalentes con los residuos imprescindibles para la catálisis

enzimática, impidiendo su función; aunque también pueden unirse mediante

interacciones no covalentes muy estables. Su principal aplicación es la

preparación de fármacos, pero también se utilizan para conocer el mecanismo de

reacción de las enzimas inhibidas.273

El estudio de la cinética enzimática tiene un papel crucial en el

descubrimiento de fármacos, ya que proporciona el medio para cuantificar y

comparar la potencia de diferentes inhibidores y definir su modo de acción. Los

inhibidores no competitivos son, en particular, deseables, porque – en contraste

con los competitivos – sus efectos nunca pueden superarse por completo

mediante incrementos de la concentración del sustrato.

273

E. Feduchi, I. Blasco, C. S. Romero, E. Yáñez Bioquímica. Conceptos esenciales, Panamericana, 2011.



205

En virtud de sus diversas funciones fisiológicas y alto grado de selectividad

hacia el sustrato, las enzimas constituyen blancos naturales para el desarrollo de

fármacos tanto potentes como específicos.272

Uno de los principales objetivos del descubrimiento de fármacos modernos y

de la investigación frente al cáncer se ha focalizado en la síntesis de nuevos

agentes terapéuticos que actúan selectivamente sobre dianas específicas del

proceso canceroso.274

Las Topoisomerasas pertenecen a una larga familia de enzimas que regulan

la topología del ADN sin modificar su secuencia primaria.275

Las células de todos

los organismos vivos poseen Topoisomerasas para resolver los problemas

topológicos asociados con el superenrrollamiento del ADN en diversos procesos

celulares, como la replicación, la transcripción y la reparación. Además, es una de

las dianas moleculares que intervienen en la iniciación y progreso del cáncer y

está sobreexpresada en tumores humanos.276

A pesar de que en los últimos años se han descubierto numerosos

compuestos que inhiben las Topoisomerasas la mayoría poseen un alto peso

molecular y estructuras complejas, lo que hace difícil y cara su síntesis a escala

industrial.274

Por todo ello y debido a los graves efectos secundarios y al desarrollo de

resistencias por parte de las células cancerosas277

es necesario desarrollar nuevos

inhibidores de Topoisomerasas por medio de síntesis sencillas y con mejores

perfiles terapéuticos.274

Por tanto, nos propusimos estudiar la actividad como inhibidores de la

Topoisomerasa I de las naftiridinas 99 y de las indenonaftiridinas 42, 100, 101 y

274

W.-B. Wu, J.-B. Ou, Z.-H. Huang, S.-B. Chen, T.-M. Ou, J.-H. Tan, D. Li, L.-L. Shen, S.-L. Huang, L.-Q. Gu, Z.-S. Huang Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 3339-3347. 275

Y. Pommier, C. Marchand Nature Rev. 2012, 11, 25-36. 276

E. Lampropoulou, M. Manioudaki, M. Fousteris, A. Koutourea, S. Nikolaropoulos, E. Papadimitriou Biomed. Pharmacother. 2011, 65, 142-150. 277

E. Kiselev, T. S. Dexheimer, Y. Pommier, M. Cushman Biochem. Biophysical Research Comm. 2011, 410, 152-158.



206

102 (Figura 87). Para ello se procedió a realizar pruebas biológicas que

permitieran conocer si estas moléculas protegían el ADN de la acción de la

enzima, si inhibían el crecimiento celular y cuál era la concentración del inhibidor

(de cada uno de los productos a estudiar) necesaria para reducir in vitro el

crecimiento celular en un 50% (IC50).

Figura 87.



207

2.3.2.1. Actividad inhibitoria de derivados de 1,5-naftiridina.

Las Topoisomerasas I son enzimas monoméricas que no requieren

cofactores de energía adicionales para escindir una hebra de ADN. La reacción

tiene lugar por ataque nucleófilo de un grupo hidroxilo de un residuo de tirosina

(TYR723) que se une covalentemente al grupo fosfato en posición 3’ del ADN

formando el complejo escindido (Esquema 99). Esta ruptura, transitoria, permite

relajar la tensión existente en la doble hélice del ADN.278

Esquema 99. Ruptura de la cadena de ADN por la Topoisomerasa I.

278

a) Y. Pommier Biochimie 1998, 80, 255-270; b) M.D. Been, J.J. Champoux J. Mol. Biol. 1984, 180, 515-531.



208

Los inhibidores de las Topoisomerasas pueden actuar, principalmente, en

cualquiera de los tres pasos principales que comprende el mecanismo de reacción

de la enzima, es decir, cuando la enzima se une al ADN, en la división de las

hebras del ADN y cuando se produce la religación del ADN.

El estudio del efecto de los derivados de naftiridina sobre la actividad de la

Topoisomerasa I se llevó a cabo por relajación del ADN superenrollado del

plásmido pBR322.

Este tipo de plásmidos son moléculas de ADN pequeñas, circulares y

extracromosómicas, capaces de autorreplicarse, utilizadas para la recombinación

“in vitro" del ADN y su amplificación extracromosómica (clonación). El plásmido

pBR322 es uno de los más célebres que existe, con 4361 pares de bases se

caracteriza por ser el primer plásmido diseñado y utilizado en biotecnología. Posee

genes de resistencia a ampicilina y tetraciclina, lo que le confiere a la célula

portadora la capacidad de crecer en un medio bacteriológico con dichos

antibióticos.279

En primer lugar, para estudiar el efecto de los derivados de naftiridina sobre

la actividad de la Topoisomerasa I, se comparó la actividad de los derivados con

un inhibidor conocido del complejo ADN-Topoisomerasa I, la Camptotecina. Para

realizar este estudio, se procedió a tratar el plásmido con la Topoisomerasa I

humana en presencia del compuesto de referencia (Camptotecina) o de los

compuestos previamente preparados a diferentes concentraciones. Los resultados

se analizaron por electroforesis en gel de agarosa.

El término electroforesis se usa para analizar la migración de una partícula

cargada bajo la influencia de un campo eléctrico. Muchas moléculas importantes

biológicamente (aminoácidos, péptidos, proteínas, nucleótidos, ácidos

nucleícos…) poseen grupos ionizables y existen en solución como especies

cargadas, bien como cationes, o bien como aniones. Estas especies cargadas se

van a separar en función de su carga cuando se aplica un voltaje a través de

279

P. Balbás, F. Bolívar Methods Mol. Biol. 2004, 267, 77-90.



209

electrodos. Existen muchos tipos de electroforesis, que se engloban en dos

categorías fundamentales:

-Electroforesis de frente móvil.

-Electroforesis de zona.

Actualmente, sólo se utiliza la electroforesis de zona, en la cual la muestra

se desplaza sobre un soporte sólido, como papel de filtro, celulosa o gel (agarosa,

acrilamida…) y los componentes de la muestra migran en forma de pequeñas

bandas, también llamadas zonas.

La electroforesis en gel es una técnica muy utilizada para separar moléculas

o fragmentos de moléculas de ácidos nucleicos. Los materiales más comunes

para separar moléculas de ácidos nucleicos son polímeros como la poliacrilamida

o la agarosa. Estos geles se colocan en la cubeta de electroforesis, sumergidos en

un tampón de pH alrededor de 8. De esta forma, las moléculas de ADN o ARN

sometidas a electroforesis se desplazarán al polo positivo ya que a pH superiores

a 5 poseen carga negativa. Los geles se comportan como un tamiz molecular y

permiten separar moléculas cargadas en función de su tamaño y forma. Así, por

ejemplo, moléculas de ADN de diferente tamaño, van a migrar de forma distinta en

un gel de electroforesis, es decir, la distancia recorrida por cada fragmento de

ADN va a ser inversamente proporcional al logaritmo de su peso molecular.

La electroforesis en gel también nos permite estudiar la topología del ADN.

El ADN puede presentar 3 isoformas: superenrollado (SC), abierta (OC) y lineal

(L), de las cuales, la superenrollada es la de mayor actividad biológica. Cuando el

ADN es digerido por desoxirribonucleasas (DNAsas), la forma SC para a la forma

OC y posteriormente la forma OC pasa a la forma L. El desdoblamiento de la

banda de ADN en 2 ó 3 bandas indica por tanto, degradación del ADN.

Los ácidos nucleicos separados en geles de agarosa pueden visualizarse

mediante tinción con colorantes fluorescentes, lo cual permite evaluar su

integridad y estimar su concentración mediante un análisis comparativo con



210

patrones de concentración conocida. Los colorantes fluorescentes actúan

mediante inserción entre las pares de bases que conforman el ácido nucleíco.

En nuestro caso se le añade gel red, sustancia que es fluorescente cuando

se ilumina con luz ultravioleta. Tras la electroforesis, se visualiza el gel con una

lámpara de luz UV, y se ven las bandas correspondientes al ADN.

La resolución y velocidad de separación de fragmentos de ADN por

electroforesis son reguladas a través de la concentración de agarosa en el gel y el

voltaje aplicado durante la electroforesis. Al aumentar la concentración de agarosa

se dificulta el movimiento de los fragmentos a lo largo del gel, permitiendo obtener

una mayor resolución en los fragmentos de menor longitud. El incremento del

voltaje aumenta proporcionalmente la velocidad de migración de los fragmentos en

el gel.

Una vez obtenido el gel, se realiza una fotografía digital y mediante un

analizador de imágenes, se puede medir la intensidad de las bandas, que en

nuestro estudio nos permitió calcular el porcentaje de inhibición de la

Topoisomerasa I por parte de los nuevos compuestos.273

En la figura 111 se recoge una fotografía del gel de electroforesis con los

resultados obtenidos para la Camptotecina. En la calle 1 se observa una ´´unica

banda correspondiente a la forma superenrrollada del ADN. La aparición de 2

bandas en la calle 2 indica la degradación del ADN debido a la acción de la

Topoisomerasa I. En las calles 3, 4 y 5 se observa el efecto inhibidor de la

Camptotecina. Con Camptotecina 100 M, se mantiene la forma superenrrollada

del ADN (forma activa), lo que indica que este compuesto ha sido capaz de inhibir

la enzima. El efecto protector es mucho menor a una concentración de 25 M.



211

1 2 3 4 5

Figura 88. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I

+ Camptotecina 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina 50M, calle 5:

ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina 25M.

Tabla 22. Porcentaje de inhibición de la Topoisomerasa I por la Camptotecina.

% DE INHIBICIÓN

100 M

50 M

25 M

Camptotecina

80 76 33

Para evaluar el efecto inhibidor de los nuevos compuestos, se probaron

diferentes concentraciones: 100 M, 50 M y 25 M.

En la tabla siguiente se recogen los porcentajes de inhibición obtenidos para

los derivados de naftiridinas 42, 99, 100, 101 y 102 comparados con los valores

obtenidos con Camptotecina (control).



212

Tabla 23. Porcentajes de inhibición de la enzima.

Entrada

Compuesto

R

% DE INHIBICIÓN

100 M 50 M 25 M

1 Camptotecina 80 76 33

2 99a Ph 48 13 0

3 99c CO2Et 8 3 0

4 42a Ph 46 0 0

5 42c CO2Et 15 9 0

6 42d p-FC6H4 45 44 0

7 42e p-CF3C6H4 55 47 28

8 42f m-MeOC6H4 58 27 11

9 42h p-MeC6H4 75 69 70

10 42i m-FC6H4 42 48 33

11 100a Ph 79 82 5

12 100d p-FC6H4 58 61 40

13 100e p-CF3C6H4 54 59 60

14 100f m-MeOC6H4 34 32 0

15 100i m-FC6H4 64 57 38

16 101 H 77 69 32

17 102a Ph 0 0 0

18 102d p-FC6H4 50 63 63

19 102e p-CF3C6H4 63 60 58

20 102f m-MeOC6H4 8 3 0



213

Como puede observarse los compuestos 42h, 100a y 101 (Tabla 23,

entradas 9, 11 y 16) presentan actividad similar a la de la Camptotecina tanto a

100 M como a 50 M. En las figuras 89, 90 y 91 se muestran los geles de

electroforesis correspondientes a los compuestos 42h, 100a y 101

respectivamente.

1 2 3 4 5


+ compuesto 42h 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 42h 50M, calle 5:

ADN + Topoisomerasa I + compuesto 42h 25M.

1 2 3 4 5 6


+ compuesto 100a 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 100a 50M, calle

5: ADN + Topoisomerasa I, calle 6: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 100a 25M.

1 2 3 4 5


+ compuesto 101 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 101 50M, calle 5:

ADN + Topoisomerasa I + compuesto 101 25M.



214

Además los compuestos 42h, 100e, 102d y 102e (Tabla 32, entradas 9, 13,

18 y 19, Figura 92) presentan un mayor porcentaje de inhibición de la

Topoisomerasa I a 25 M, que la Camptotecina, mostrando una actividad

constante independiente de la concentración.

1 2 3 4 5 6 7

Figura 92. Geles obtenidos con los nuevos compuestos y la Camptotecina a una

concentración de 25M. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN +

Topoisomerasa I + Camptotecina 25M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 42h

25M, calle 5: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 100e 25M, calle 6: ADN +

Topoisomerasa I + compuesto 102d 25M, calle 7: ADN + Topoisomerasa I + compuesto

102e 25M.



215

2.3.2.2. Ensayos de citotoxicidad.

El término "alternativa a la experimentación animal" puede llevar a confusión

y sugerir que se refiere sólo a aquellos métodos que los sustituyen en la

investigación, como, por ejemplo, los métodos in vitro. En realidad, se consideran

bajo este concepto todos aquellos que cumplen con alguno de los postulados del

principio de las tres R.280

Este principio surgió en 1959, cuando Russell y Burch

publicaron el libro "The Principles of Humane Experimental Technique". Las tres R

se refieren a reemplazar los animales de experimentación por otros métodos que

no impliquen su uso, reducir su número cuando sea necesario utilizarlos y refinar

las técnicas para aminorar su sufrimiento. Según dichos autores, lo ideal es

reemplazar los animales por otros métodos, aunque, en muchos casos, por la

necesidad de experimentar con ellos, sólo se pueda aspirar a la reducción y el

refinamiento.281

En la actualidad, la toxicología alcanza enorme trascendencia social debido

al importante número de sustancias químicas comercializadas y su posible

impacto sobre la salud pública y ambiental.

La citotoxicidad celular se define como una alteración de las funciones

celulares básicas que conlleva a que se produzca un daño que pueda ser

detectado.282

A partir de aquí, diferentes autores han desarrollado baterías de

pruebas in vitro para predecir los efectos tóxicos de los fármacos y los compuestos

químicos, utilizando como modelos experimentales cultivos primarios, líneas

celulares establecidas y órganos aislados.

280

M. Halder, M. Balls Dev. Biol. 2002, 111, 199-206. 281

J. Huggins ALTEX 2002, 30, 151-165. 282

M. Repetto Toxicología Fundamental. Metodos alternativos, Toxicidad in vitro. Sevilla, España. Ediciones Diaz de Santos, Enpses-Mercie Group. Tercera edición 2002, 303-305.



216

La actividad citotóxica de los compuestos sintetizados se ha evaluado in

vitro a través de un microensayo colorimétrico de citotoxicidad basado en la

reducción de una sal de tetrazolio: bromuro de 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-

difeniltetrazolio (MTT).

El ensayo de reducción del MTT es simple y se usa para determinar la

viabilidad celular. El MTT es captado por las células viables y reducido por la

enzima mitocondrial succínico deshidrogenasa para formar el compuesto

formazan, que se mide por espectrofotometría a 550 nm.283

La capacidad de las células de reducir el MTT a formazan constituye un

indicador de la integridad de las mitocondrias. La determinación de esta capacidad

permite obtener información acerca de la toxicidad del compuesto que se

evalúa.284

En nuestro estudio, el ensayo de MTT se llevó a cabo en células de

adenocarcinoma de colon humano (COLO 205) expuestas previamente a los

derivados de naftiridina. Los resultados se expresaron como la concentración de

compuesto que disminuye la viabilidad celular al 50% con respecto a las células

sin tratar (IC50).

283

G. Eisenbrand, B. Pool-Zobel, V. Baker, M. Balls, B. J. Blaauboer, A. Boobis Food Chem. Toxicol. 2002, 40, 193-236. 284

N. Jiménez, M. González, C. Fernández, J. López Biomecánica 2007, 15, 63-71.



217

Tabla 24. Valores de IC50 de los derivados de naftiridina.

Entrada Compuesto R IC50 (M)

1

Camptotecina

1

2 42d p-FC6H4 7

3 42e p-CF3C6H4 67

4 42f m-MeOC6H4 >100

5 42h p-MeC6H4 >100

6 100a Ph >100

7 100d p-FC6H4 5.9

8 100e p-CF3C6H4 3.5

9 101 H >100

10 102d p-FC6H4 6

11 102e p-CF3C6H4 5.5

Como puede observarse, los derivados de indenonaftiridinas con

sustituyentes fluorados presentaron valores de IC50 menores que las que no

poseen fluor en su estructura (Tabla 24, entradas 2, 3, 7, 8, 10 y 11), lo que indica

una mayor actividad citotóxica. Los valores más próximos al compuesto de

referencia (Tabla 24, entrada 1) se obtuvieron para las indenonaftiridinas fluoradas

100d,e y 102d,e (Tabla 24, entradas 7, 8, 10 y 11) con un grupo carbonilo o

hidroxilo en su estructura.



218

A continuación, se resumen los valores de inhibición de la Topoisomerasa

I y los valores de IC50 de los compuestos derivados de naftiridinas estudiados en

las células de adenocarcinoma de colon (COLO 205) (Tabla 25).

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


219

Tabla Tabla 25. Porcentajes de inhibición y valores de IC50 de los derivados de naftiridina.

Entrada

Compuesto

% DE INHIBICIÓN IC50 (M)

100 M 50 M 25 M COLO 205

1

Camptotecina

80

76

33

1

2

99a

48

13

0

-

3

99c

8

3

0

-

4

42a

46

0

0

-

5

42c

15

9

0

-

6

42d

45

44

0

7

7

42e

55

47

28

67

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


220

Entrada

Compuesto


100 M 50 M 25 M COLO 205

8

42f

58

27

11

>100

9

42h

75

69

70

>100

10

42i

42

48

33

-

11

100a

79

82

5

>100

12

100d

58

61

40

5.9

13

100e

54

59

60

3.5

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


221

Entrada

Compuesto


100 M 50 M 25 M COLO 205

14

100f

34

32

0

-

15

100i

64

57

38

-

16

101

77

69

32

>100

17

102a

0

0

0

-

18

102d

50

63

63

6

19

102e

63

60

58

5.5

20

102f

8

3

0

-

Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I. _________________________________________________________________________________________________________________________________________


222

En resumen, en este apartado se ha estudiado la actividad inhibitoria y

citotoxica de los derivados de naftiridinas como inhibidores de la Topoisomerasa I.

Así, se ha observado que los derivados hidroxilados y fluorados 102 presentan

valores de inhibición similares a los observados para la Camptotecina.



2.3.3. Docking de derivados de 1,5-Naftiridinas.

El docking molecular permite “predecir” la orientación preferente de una

molécula (ligando) respecto a otra (una proteína de interés) cuando ambas se unen

para formar un complejo. Durante el proceso de docking el ligando y la proteína

adaptan sus conformaciones para lograr una unión óptima, de forma que la energía

libre del sistema sea mínima. Por tanto, esta técnica puede ayudar a entender cómo

se unen dos moléculas, tales como un fármaco, o un fármaco potencial, y una enzima

o un receptor. Con el fin de determinar el modo de unión de nuestros inhibidores al

complejo Topoisomerasa I/ ADN, se llevó a cabo un estudio de docking. Para el

estudio se usó la interface gráfica Maestro.285

Para realizar el docking se eligió el

programa Glide 5.5/5.7286

en modo XP (extraprecisión).287

Para la preparación del grid

(lugar del complejo Topoisomerasa I/ADN donde se va a “mover” el ligando) se eligió

una caja de 20 x 20 x 20 Å, centrado en el centro geométrico de la Camptotecina.

Hay estudios de química cuántica194,288

que indican que diversos agentes

antitumorales con elevada capacidad de inhibición de Topoisomerasa I, se sitúan

entre el ADN estableciendo interacciones estéricas con sus nucleobases. Es una

combinación de interacciones electrónicas de apilamiento (o stacking) la que

orienta el ligando con respecto a los pares de bases del ADN. Además, estas

285

Maestro, version 9.0.211; Schrödinger, L.L.C.: New York, 2009. Maestro, version 9.2, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011. 286

Glide, version 5.5; Schrödinger, LLC: New York, 2009 y Glide, version 5.7, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011. 287

a) R. A. Friesner, R. B. Murphy, M. P. Repasky, L. L. Frye, J. R. Greenwood, T. A. Halgren, P. C. Sanschagrin, D. T. Mainz, J. Med. Chem. 2006, 49, 6177-6196 ; b) R. A. Friesner, J. L. Banks, R. B. Murphy, T. A. Halgren, J. J. Klicic, D. T. Mainz, M. P. Repasky, E. H. Knoll, M. Shelley, J. K. Perry, D. E. Shaw, P. Francis, P. S. Shenkin, J. Med. Chem. 2004, 47, 1739–1749. 288

X. Xiao, S. Antony, Y. Pommier, M. Cushman J. Med. Chem. 2005, 48, 3231-3238.



224

interacciones son mucho más importantes que los enlaces de hidrógeno que se

establecen entre el ligando y algunas cadenas laterales de aminoácidos de la

proteína o con las bases del ADN y son las que impiden la nueva unión de las bases,

causando con ello la muerte celular.

Entre las estructuras en 3D correspondientes a complejos de Topoisomerasa

I/ADN, con o sin ligandos, que existen en el Protein Data Bank (PDB, Banco de Datos

de Proteínas), se eligió para el estudio la estructura de Rayos X código 1T8I168,289

(resolución 3.00 Å), una topoisomerasa de origen humano covalentemente unida al

ADN y conteniendo como ligando el agente anticanceroso Camptotecina, el inhibidor

más representativo de la Topoisomerasa I (Figura 93).

Figura 93. Imagen del complejo Topoisomerasa I/ADN con Camptotecina (en rojo), utilizado en

el docking.

En esta estructura la Camptotecina se sitúa en el centro catalítico de la

Topoisomerasa I y las interacciones más importantes de la Camptotecina con el

289

N. M. Baker, R. Rajan, A. Mondragón Nucleic Acids Res. 2009 37, 693-701.



complejo ADN / Topoisomerasa I son las de apilamiento (o stacking) con los

pares de bases del ADN (C112-G11 y A113-T10)165,193a,290

y enlaces de

hidrógenoentre: el nitrógeno N1 de la Camptotecina con el grupo guanidina de

ARG364; el grupo hidroxilo de la Camptotecina y el grupo carboxilo del ASP533; y el

oxígeno del anillo de piridona de la Camptotecina y el hidrógeno del grupo amino de

ASN722 (Figura 94-a).275,291

a)

b)

Figura 94. a) Enlaces de hidrógeno de la Camptotecina con residuos de Topoisomerasa I; b)

Residuos que rodean el centro de escisión en el complejo terciario Topoisomerasa I / ADN (bases en verde) / Camptotecina (en rojo).

290

D. A. Koster, K. Paile, E. S. M. Bot, M. A. Bjornsti, N. H. Dekker Nature 2007, 448, 213-217. 291

E. Chrencik, B. L. Staker, A. B. Burgin, P. Pourquier, Y. Pommier, L. Stewart, M. R. J. Redinbo Mol. Biol. 2004, 339, 773-784.



226

Un análisis comparativo del modo de unión de diferentes tipos de inhibidores de

Topoisomerasa I señala292

que todos ellos se sitúan en el centro catalítico de la

Topoisomerasa I, intercalados entre los pares de bases de ADN, y que presentan un

átomo, de diferente naturaleza, pero con un par de electrones libres, cerca de

ARG364. Este último aminoácido está localizado, junto con ASP533 y PHE361, en la

cavidad del surco menor del ADN, en la zona de ruptura (Figura 94-b). Además, la

cavidad del surco mayor en la zona de escisión, está limitada por los residuos

GLU356, ASN352, PRO431, LYS751 y ASN722 (Figura 94-b). Algunos de los

inhibidores dirigen sus sustituyentes hacia la cadena lateral del ASN352, que

presenta una elevada movilidad (según simulaciones de dinámica molecular), lo que

hace que este residuo juegue un papel clave en la modulación de unión del

fármaco.293

Los resultados obtenidos en nuestro caso fueron estudiados considerando qué

tipo de interacciones existían con la proteína y el ADN, así como los valores de menor

energía para dichas interacciones. El criterio de evaluación más importante fue la

observación de si los ligandos se situaban entre las nucleobases C112-G11 y A113-

T10, que es el sitio de ruptura del ADN, impidiendo la reunión de dichas bases, según

el concepto de inhibición interfacial propuesto por Pommier.275

También se tuvo en

cuenta la formación de enlaces de hidrógeno con residuos importantes (próximos al

entorno de posición de la Camptotecina) de la Topoisomerasa I, para conocer la

estabilidad de la estructura del docking y se consideró la existencia de interacciones

hidrofóbicas con residuos de Topoisomerasa I y con el ADN. Así mismo, en función

de las interacciones anteriores se consideraron los valores obtenidos de los

parámetros gscore (score, puntuación) que indica la afinidad virtual de los ligandos al

complejo y gemodel valor teórico de energía de interacción del ligando con el

complejo Topoisomerasa I/ADN.

En primer lugar se hizo un estudio del docking de los derivados de naftiridina

42, 100, 101 y 102 que habían mostrado un porcentaje de inhibición superior al 20% a

292

B. L. Staker, M. D. Feese, M. Cushman, Y. Pommier, D. Zembower, L. Stewart, A. B. Burgin J.Med. Chem. 2005, 48, 2336-2345. 293

G.Chillemi, L. Fiorami, P. Benedetti, A. Desideri Nucleic Acids Res. 2003, 31, 1525-1535.



concentración 50 M (Figura 95), usando como molécula de referencia en el estudio,

la estructura del ligando natural Camptotecina.

Figura 95.

En todos los casos los valores fueron del orden de los obtenidos para el ligando

natural (Tabla 26). Se observaron altos valores de gscore y gemodel (más negativos

en cada caso), para la Camptotecina (Tabla 26, entrada 1). Estos resultados,

además, permitieron validar el modelo de docking, ya que se observó que el inhibidor

natural se situaba entre los pares de bases de ADN (C112-G11 y A113-T10) y

formaba enlaces de hidrógeno (con ARG364, ASP533 y ASN722) idénticos a los

presentes en la estructura de Rayos X empleada en el docking.

En general, para todos los derivados estudiados se observa que el anillo de

1,5-naftiridina se coloca siempre paralelamente a los pares de bases de ADN (C112-

G11 y A113-T10), actuando como “inhibidores interfaciales”, siguiendo el modelo

propuesto por Pommier y colaboradores275

estableciendo interacciones de

apilamiento stacking con ellas, en el mismo lugar que la Camptotecina e



228

impidiendo la reconexión de la hebra de ADN que corta la Topoisomerasa I. Sin

embargo no se observa ninguna influencia de la presencia del nitrógeno procedente

de la 3-amino piridina (el nitrógeno N1 del anillo de naftiridina) ni en el modo de

orientación de los ligandos, ni en la existencia de interacciones (enlaces de hidrógeno

o de tipo hidrofóbico) con los aminácidos próximos o con las nucleobases.

Tabla 26. Valores de gscore/gemodel para los derivados de naftiridina.

Entrada

Compuesto

R

gscore/gemodel (Kcal/mol)

1

Camptotecina

- 7.90 /- 77.62

2 42d p-FC6H4 - 7.77 / - 71.46

3 42e p-CF3C6H4 - 7.61 / - 75.44

4 42f m-MeOC6H4 - 7.46 / - 72.83

5 42h p-MeC6H4 - 7.82 / - 73.58

6 42i m-FC6H4 - 7.77 / -73.74

7 100a Ph - 6.22 / - 73.16

8 100d p-FC6H4 - 7.61 / - 70.90

9 100e p-CF3C6H4 - 7.10 / - 75.60

10 100f m-MeOC6H4 - 7.51/ - 69.98

11 100i m-FC6H4 - 7.24./ - 69.53

12 101 H - 6.14 / - 53.52

13 (S)-102d p-FC6H4 - 8.70 / - 79.28

14 (R)-102d p-FC6H4 - 8.07 / - 75.14

15 (S)-102e p-CF3C6H4 - 8.63 / - 84.93

16 (R)-102e p-CF3C6H4 - 8.36 / - 84.75



En todos los casos se observan interacciones de tipo hidrofóbico con algunos

de los aminoácidos situados en la zona de ruptura próximos a la cavidad del surco

mayor o a la del surco menor.

Los resultados del docking revelan, además, diferentes modos de interacción,

adicionales, para cada grupo de estructuras. Así, las indenoquinolinas 42 se sitúan

siempre paralelamente a los pares de bases de ADN en la misma zona que la

Camptotecina y además con el sustituyente aromático del anillo de naftiridina

orientado hacia la parte no escindida de la cadena de ADN. Particularmente, en el

caso de 42f (R = m-MeOC6H4) el oxígeno del grupo metoxilo forma un enlace de

hidrógeno con ARG364 y como en el caso de 42e (R = p-CF3C6H4), el anillo de

indeno está dirigido hacia la cavidad del surco menor (Figura 96a). Por otro lado, para

las indenonaftiridinas 42d (R = p-FC6H4), 42h (R = p-MeC6H4) y 42i (R = m-FC6H4) el

anillo de indeno está dirigido hacia la cavidad del surco mayor y no se observan

enlaces de hidrógeno con residuos de Topoisomerasa I, ni con las nucleobases

(Figura 96b).

a) b)

Figura 96. a) Orientación y superposición de 42e (en amarillo) y 42f (en color morado). b)

Orientación y superposición de 42d (en azul), 42h (en color rosa) y 42i (en verde).



230

Las indenonaftiridinas con grupo carbonilo, 100, se colocan también siempre

paralelamente a los pares de bases de ADN, pero los modos de orientación son

variados. Los compuestos 100a (R = Ph) y 100e (R = p-CF3C6H4) y 100f (R = m-

MeOC6H4) se orientan con el sustituyente aromático del anillo de naftiridina dirigido

hacia la parte escindida de ADN y el grupo carbonilo dirigido hacia la cavidad del

surco mayor, próximo al residuo ASN722 (Figuras 97 y 98). Concretamente el

oxigeno del grupo metoxilo, del compuesto 100f forma un enlace de hidrógeno con

dicho residuo (Figura 98). Mientras que 100d (R = p-FC6H4) y 100i (R = m-FC6H4), se

orientan con el sustituyente del anillo aromático de la naftiridina y el grupo carbonilo

del anillo de indeno dirigidos hacia la parte no escindida del ADN (Figura 99).

a) b)

Figura 97. a) Orientación de 100a; b) Orientación de 100e

Figura 98. Orientación de 100f.



Figura 99. Orientación y superposición de 100d (en azul), y 100i (en verde).

Es importante señalar que en el caso de la indenonaftiridina 101 que presenta

porcentajes de inhibición próximos a la Camptotecina (Tabla 23, entrada 16), se

observa una superposición total con la Camptotecina (Figura 100), orientándose con

el grupo carbonilo y el anillo de naftiridina hacia el surco menor del ADN, formando un

enlace de hidrógeno entre el oxígeno del grupo carbonilo de lndenonaftiridina y el

hidrógeno de un grupo amino del residuo ARG364, considerado un importante

aminoácido que también interactúa con otros tipos de inhibidores.

Figura 100. Interacción de 101 (en amarillo) y superposición con Camptotecina (en rojo).



232

Por último, para los compuestos hidroxilados 102d y 102e, se observa que

ambos enantiómeros se colocan siempre paralelamente a los pares de bases de

ADN, con el sustituyente aromático del anillo de 1,5-naftiridina dirigido hacia la parte

no escindida de ADN, superponiendo con la Camptotecina, pero además se observa

que los enantiómeros S forman enlaces de hidrógeno con la nucleobase T10 (Figura

101) mientras que los R lo hacen con G11 (Figura 101).

Figura 101. Superposición de los compuestos 102d y 102e con la Camptotecina (en rojo).

De forma general podemos decir que los resultados del docking para las

indeno[1,5]naftiridinas concuerdan con los resultados experimentales obtenidos a

concentración 50 M y nos ayudan a entender cómo se produce la interacción con el

complejo Topoisomerasa I/ADN. Además, en el caso de los derivados hidroxilados, se

observa que los elevados valores de inhibición a 25 M, superiores a los observados

para la Camptotecina, podrían estar justificados, además de por las interacciones de

apilamiento (o stacking), por la formación de enlaces de hidrógeno con los pares

de bases G11 y/o T10, estabilizando el complejo e impidiendo la reconexión de la

hebra de ADN que corta la Topoisomerasa I.



Estos resultados son útiles tanto para ayudarnos a entender los modos de

unión de nuestros compuestos, como para conocer los requerimientos estructurales

necesarios para poder modificar estas estructuras y optimizarlas, con el fin de diseñar

nuevos derivados que sean inhibidores de Topoisomerasa I.

En este apartado, en primer lugar, se han sintetizado derivados de 1,5-

naftiridinas mediante reacción de Povarov de aldiminas derivadas de aldehídos y 3-

aminopiridina con olefinas, con control de 2 o 3 estereocentros. La oxidación de estos

derivados ha dado lugar a compuestos heterocíclicos planos para los que se ha

estudiado su actividad como inhibidores de la Topoisomerasa I.

Se han realizado pruebas biológicas que han permitido conocer si estas

moléculas protegen el ADN de la acción de la enzima y cuál es la concentración

necesaria para reducir in vitro el crecimiento celular en un 50%.

Por último, el estudio de docking molecular ha indicado su posible disposición

en el complejo Topoisomerasa I / ADN para inhibir la acción de la enzima.


Quinolinas fosforadas

234

2.4. Quinolinas fosforadas.

Como se ha descrito anteriormente, la introducción de un grupo fosforado en

una estructura puede permitir modificar el perfil de un compuesto biológicamente

activo, por ejemplo, su solubilidad, su degradación enzimática, etc.88e,294

Los

derivados fosforados son precursores comunes para la preparación de moléculas

biológicamente activas295

y compuestos con aplicaciones comerciales tales como:

pesticidas,296

fungicidas,78b

retardantes de fuego297

y aditivos de polímeros.298

Además, los compuestos tradicionalmente conocidos como “análogos

fosforados de aminoácidos”, donde el grupo carboxílico es reemplazado por un

grupo ácido fosfónico PO(OH)2, un grupo fosfínico PO(OH)R o un grupo fosfonato

PO(OR)2 han sido objeto de numerosos estudios debido a su interés como

isósteros o bioisósteros de determinados compuestos biológicamente activos,88e,

294,299 desde el descubrimiento en 1959 de la inhibición de la glutamina sintetasa

aviar por análogos fosforados del ácido glutámico83c

(Figura 102).

294

a) P. Kafarski, B. Lejczak Curr. Med. Chem.-Anti-Cancer Agents 2001, 1, 301-312; b) P. Kafarski, B. Lejczak Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 1991, 63, 193-215. 295

P. Raboisson, A. Baurand, J.-P. Cazenave, C. Gachet, D. Schultz, B. Spiess, J.-J. Bourguigon J. Org. Chem. 2002, 67, 8063-8071. 296

a) A. Galuszka, Z. M. Migaszewski, P. Manecki Environ. Int. 2011, 37, 1265-1272; b) B. Ghimire, K. Ramaswamy, A. Pasha J. Pure Applied Microbiol. 2011, 5, 307-311. 297

C. M. Welch, E. J. Gonzales, J. D. Guthrie J. Org. Chem. 1961, 26, 3270. 298

C.-M. Pak, S.-M. Lee, J.-I. Jin Polymer 1979, 3, 181-185. 299

a) A. Mucha, P. Kafarski, L. Berlicki J. Med. Chem. 2011, 54, 5955-5980; b) F. Orsini, G. Sello, M. Sisti Curr. Med. Chem. 2010, 17, 264-289.



235

Figura 102. Ácido glutámico y su bioisóstero fosforado.

Derivados de fosfina también han sido utilizados en la química de las

nanopartículas,300

por ejemplo, como dendrímeros estabilizadores de paladio en

nanopartículas para catalizar la reacción de hidrogenación de Suzuki-Miyaura.301

Por otro lado, los óxidos de fósforo son sustratos importantes para la

industria química, ya que, además de regular las transformaciones de energía en

la mayoría de los organismos, poseen una amplia y variada gama de aplicaciones,

tales como, fertilizantes, pesticidas, herbicidas, lubricantes, aditivos especiales

para plásticos y materiales y como fármacos contra diferentes enfermedades.302

Como ya hemos comentado en el primer capítulo de esta memoria, nuestro

grupo de investigación posee amplia experiencia en la preparación de compuestos

orgánicos con grupos fosforados. Con estos precedentes y teniendo en cuenta la

actividad biológica observada para las 1,5-naftiridinas, así como los resultados del

docking, en los que se observaba la escasa importancia de la presencia de un

nitrógeno heterocíclico y que la presencia de Flúor y de un grupo dador de enlaces

de Hidrógeno aumentaba dicha actividad, pensamos en hacer un estudio de

docking de quinolinas, con sustituyentes fosforados, con el fin de conocer su

posible actividad y el modo de unión al complejo Topoisomerasa I/ADN, para

“predecir” si la síntesis de estos posible inhibidores y el estudio de su actividad

biológica era de interés.

300

a) L. Wu, J. Ling, Z.-Q. Wu Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 1452-1456; b) J. S. Graham, Y. Miron, M. Grandbois J. Mol. Recognition 2011, 24, 477-482; c) S. Cingarapu, Z. Yang, C. M. Sorensen, K. J. Klabunde Inorg. Chem. 2011, 50, 5000-5005. 301

a) C. B. Putta, S. Ghosh Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 1889-1896; b) L. Wu, B.-L. Li, Y.-Y. Huang, H.-F. Zhou, Y.-M. He, Q.-H. Fan Org. Lett. 2006, 8, 3605-3608. 302

D. E. C. Corbridge Phosphorus: an Outline of its Chemistry, Biochemistry and Technology, 5th ed.,

Elsevier, Amsterdam, 1995.



236

De forma análoga al estudio hecho para los derivados de 1,5-naftiridina y

para conocer el posible modo de unión de las quinolinas fosforadas al complejo

Topoisomerasa I/ ADN se eligió para el estudio la misma estructura de Rayos X,

una estructura pdb 1T8I168,289

(resolución 3.00 Å), una topoisomerasa de origen

humano covalentemente unida al ADN y conteniendo como ligando el agente

anticanceroso Camptotecina, el inhibidor más representativo de la Topoisomerasa

I.

Las quinolinas fosforadas elegidas fueron las que presentaban grupos

fluorados en el anillo bencénico, tanto derivadas de estireno 85d,e con grupo

fosfonato de etilo y 86d,e con grupo óxido de fosfina, como indenoquinolinas

fosforadas 91d,e con grupo fosfonato de etilo y 103d,e con grupo óxido de fosfina

(Figura 103).

Figura 103.

En la tabla 27 se recogen los resultados obtenidos de los parámetros gscore

(score, puntuación) que indica la afinidad virtual de los ligandos al complejo y

gemodel valor teórico de energía de interacción del ligando con el complejo

Topoisomerasa I/ADN.



237

Tabla 27. Valores de gscore/gemodel para derivados de quinolina.

Entrada

Compuesto

R

gscore/gemodel

(Kcal/mol)

1

Camptotecina

- 7.90 / - 77.62

2 85d P(O)(OEt)2 p-FC6H4 - 8.27 / - 94.93

3 85e P(O)(OEt)2 p-CF3C6H4 - 7.55 / - 106.06

4 86d P(O)Ph2 p-FC6H4 - 7.81 / - 103.50

5 86e P(O)Ph2 p-CF3C6H4 - 8.15 / - 112.80

6 91d P(O)(OEt)2 p-FC6H4 - 8.57 / - 90.63

7 91e P(O)(OEt)2 p-CF3C6H4 - 8.88 / - 96.90

8 103d P(O)Ph2 p-FC6H4 - 8.39 / - 105.24

9 103e P(O)Ph2 p-CF3C6H4 - 8.78 / - 112.98

Como se puede observar los valores de gscore son del orden de los

obtenidos para la Camptotecina y en la mayoría de los casos los valores de

gemoldel son superiores. En general, los valores son mejores para las

indenoquinolinas 91 y 103 que para las quinolinas 85 y 86. Así mismo, las

estructuras con un grupo CF3 y un sustituyente fosfonato de etilo 91e y con un

sustituyente difenilfosforil 103e presentan los mejores valores de gscore y

gemoldel.

Respecto a los modos de interacción y orientación de cada ligando, los

resultados indican que en este caso, también el anillo de quinolina o

indenoquinolina se coloca siempre paralelamente a los pares de bases de ADN

(C112-G11 y A113-T10), estableciendo interacciones de apilamiento stacking

con ellas e impidiendo la reconexión de la hebra de ADN que cortó la

Topoisomerasa I. En general, el sustituyente aromático unido al carbono en

respecto al nitrógeno del anillo de quinolina se orienta hacia la zona no escindida

del ADN y el sustituyente fosforado está orientado hacia la cavidad del surco

mayor, próximo al ASN352, que como recordaremos es uno de los residuos clave



238

en la modulación del modo de unión del inhibidor. 293

En todos los casos se

observan interacciones de tipo hidrofóbico con algunos de los aminoácidos

situados en la zona de ruptura próximos a la cavidad del surco mayor o a la del

surco menor. Además, los resultados del docking también revelaron, diferentes

modos de interacción adicionales para cada grupo de estructuras.

Así, se observó que uno de los oxígenos de los grupos etilo del grupo

fosfonato de las quinolinas 85d (R = p-FC6H4) y 85e (R = p-CF3C6H4) forma un

enlace de H con uno de los H del grupo amida de ASN352 (Figura 104-a). En

cambio, en el caso de las quinolinas derivadas de fosfanóxido 86d (R = p-FC6H4) y

86e (R = p-CF3C6H4) es el O del grupo fosfanóxido situado hacia la cavidad del

surco mayor en la zona de escisión, el que forma un enlace de H con uno de los H

del grupo amida de ASN352 (Figura 104).

a) b)

Figura 104. a) orientación y superposición de 85d (en amarillo)y 85e (en anaranjado); b)

orientación y superposición de 86d (en color morado) y 86e ( en verde).

En el caso de las indenoquinolinas el anillo de indeno siempre está dirigido

hacia la cavidad del surco menor y con el grupo fosforado situado hacia la cavidad

del surco mayor en la zona de escisión. Pero en los derivados de fosfonato de etilo

91d (R = p-FC6H4) y 91e (R = p-CF3C6H4) dicho grupo fosfonato no se orienta de

igual manera en ambos casos. En 91d uno de los oxígenos de los grupos etilo del

fosfonato forma un enlace de hidrógeno con uno de los hidrógenos del grupo

amino de ASN352 (Figura 105-a), mientras que para 91e es el O del grupo



239

fosfonato el que forma un enlace de H con uno de los H del grupo amino de

ASN352 (Figura 105-b).

a)

b)

Figura 105. a) Orientación de 91d (morado); b) orientación de 91e (verde).

Las indenoquinolinas derivadas de fosfanóxido 103d (R = p-FC6H4) y 103e

(R = p-CF3C6H4) se comportan de forma similar, siendo en este caso el O del

grupo fosfanóxido el que forma un enlace de H con uno de los H del grupo amida

de ASN352 (Figura 106).

Figura 106. Orientación y superposición de los compuestos 103d (en amarillo) y 103e (en

color morado).



240

En este caso el estudio de docking parece indicar que podrían presentar una

elevada actividad biológica los derivados de quinolina fluorados y fosforados, tanto

por los valores de gscore y gemoldel que presentan, como por la orientación de

estos derivados en el centro catalítico de la Topoisomerasa I, intercalados entre

las nucleobases C112-G11 y A113-T10, sitio de ruptura del ADN e impidiendo la

reunión de dichas bases, según el concepto de inhibición interfacial propuesto por

Pommier.10

Estas orientaciones permiten, no solo interacciones de apilamiento con

las bases de ADN, sino también la formación de enlaces de hidrogéno entre los

grupos fosforados y el residuo ASN352.

Por tanto, con estos antecedentes, nos planteamos la preparación de

derivados de tetrahidroquinolinas IV con sustituyentes fosforados mediante

reacción de Povarov de iminas VI, derivadas de anilinas fosforadas IX y aldehídos

X, con dienófilos VII (Esquema 100). Así mismo, teniendo en cuenta el interés

sintético que recientemente están adquiriendo las reacciones multicomponente,303

se procedió a la preparación de los derivados de tetrahidroquinolinas IV mediante

reacción “one pot” de anilinas fosforadas IX, aldehídos X y dienófilos VII.

303

a) C. Vaxelaire, P. Winter, M. Christmann Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3605-3607; b) E. Ruijter, R. Scheffelaar, R. V. A. Orru Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 6234-6246.



241

Esquema 100.



242


sustituyentes fosforados.

Las tetrahidroquinolinas polifuncionalizadas son moléculas muy interesantes

en la síntesis orgánica debido a que muchos productos naturales, que poseen

actividad biológica,304

como la Martinellina, Virantmicina, Oxamniquina y el L-

689.560,305

presentan este tipo de estructura (Figura 107).

Figura 107.

Además, las tetrahidroquinolinas son importantes precursores para la

preparación de quinolinas.306

Estas últimas y sus derivados han sido utilizadas en

304

a) C. Meléndez, V. Kouznetsov, M. Sortino, S. Alvarez, S. Zacchino Bioorg. Med. Chem. 2008, 16, 7908-7920; b) V. V. Kouznetsov, L. Vargas, S. Leal, U. Mora, C. Coronado, C. Meléndez, A. Romero, P. Escobar Lett. Drug Des. Discov. 2007, 4, 293-296. 305

A. Kumar, S. Srivastava, G. Gupta, V. Chaturvedi, S. Sinhá, R. Srivastava ACS Comb. Sci. 2011, 13, 65-71. 306

R. Kariba, P. Houghton, A. Yenesew J. Nat. Prod. 2002, 65, 566-569.



243

aplicaciones farmacéuticas307

y agroquímicas308

y como productos de partida para

la preparación de alcaloides.309

Algunos derivados de tetrahidroquinolinas y quinolinas han sido utilizados

como inhibidores de la PKA. Esta enzima juega un papel importante en la

proliferación y diferenciación celular310

y está implicada en varias afecciones

incluyendo cáncer311

y osteoporosis.312

Entre sus inhibidores destacan algunas

quinolinas,313

así como compuestos que combinan la estructura de

tetrahidroquinolina con bencenosulfonamida314

(Figura 108).

Figura 108.

307

V. Nadaraj, S. T. Selvi, T. D. Thangadurai J. Pharm. Res. 2011, 4, 1541-1544. 308

M. K. Ahirwar, S. P. Shrivatsa Eur. J. Chem. 2011, 8, 931-937. 309

F. Nissen, H. Detert Eur. J. Org. Chem. 2011, 2845-2853. 310

D. H. Boschelli, F. Boschelli Drugs Future 2000, 25, 717-736. 311

a) J. D. Bjorge, A. Jakymiw, D. J. Fujita Oncogene 2000, 19, 5620-5635; b) R. B. Irby, T. J. Yeatman Oncogene 2000, 19, 5636-5642. 312

M. Missbach, E. Altmann, M. Susa Curr. Opin. Drug Discov. Dev. 2000, 3, 541-548. 313

a) A. Wissner, D. M. Berger, D. H. Boschelli, M. B. Floyd, L. M. Greenberger, B. C. Gruber, B. D. Johnson, N. Mamuya, R. Nilakantan, M. F. Reich, R. Shen, H. R. Tsou, E. Upeslacis, Y. F. Wang, B. Wu, F. Ye, N. Zhang J. Med. Chem. 2000, 43, 3244-3256; b) M. R. Myers, N. N. Setzer, A. P. Spada, A. L. Zulli, C.-Y. J. Hsu, A. Zilberstein, S. E. Johnson, L. E. Hook, M. V. Jacoski Bioorg. Med. Chem. Lett. 1997, 7, 417-420. 314

S. I. Alqasoumi, A. M. Al-Taweel, A. M. Alafeefy, M. M. Ghorab, E. Noaman Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 1849-1853.



244

Otros derivados de quinolina han demostrado tener actividad en áreas

terapéuticas como el asma,315

la enfermedad de Alzheimer316

y el síndrome de

inmunodeficiencia adquirida.317

Entre las quinolinas con importantes propiedades

farmacológicas318

destacan las fluoroquinolinas, como el antibiótico

Ciprofloxacino319

y el alcaloide antitumoral Estreptonigrina320

(Figura 109).

Figura 109.

315

D. Paris, M. Cottin, P. Demonchaux, G. Augert, P. Dupassieux, P. Lenoir, M. J. Peck, D. Jasserand J. Med. Chem. 1995, 38, 669-685. 316

M. Norman-Bayle, C. Bernand, F. Zouhiri, J.-F. Mouscadet, H. Leh, C.-M. Thomas, G. Mbemba, D. Desmaele, J. d´Angelo Bioorg. Med. Chem. Lett. 2005, 15, 4019-4022. 317

J. Polanski, F. Zouhiri, L. Jeanson, D. Desmaele, J. d´Angelo, J.-F. Mouscadet, R. Gieleciak, J. Gasteiger, M. Le Bret J. Med. Chem. 2002, 45, 4647-4654. 318

A. R. Katritzky, S. Rachwal, B. Rachwal Tetrahedron 1996, 52, 15031-15070. 319

D. M. Campoli-Richards, J. P. Monk, A. Price, P. Benfield, P. A. Todd, A. Ward Drugs 1988, 35, 373-447. 320

I. A. Shaikh, F. Johnson, A. P. Grollman J. Med. Chem. 1986, 29, 1329-1340.



245

2.4.2.1. Reacción de Povarov de iminas con sustituyentes fosforados

con olefinas sencillas.

A pesar de que se conocen muchos métodos para sintetizar derivados de

quinolina, el desarrollo de nuevas metodologías sintéticas para su preparación es

un área de investigación activa318,321

y específicamente no existen antecedentes

de derivados de quinolina con sustituyentes fosforados mediante reacción de

Povarov de iminas, derivadas de anilinas fosforadas y aldehídos

Para llevar a cabo la síntesis de las tetrahidroquinolinas fosforadas

utilizamos, como anilinas fosforadas, las derivadas de fosfonato de dietilo 72,

trifenilfosfanóxido 73 y trifenilfosfina 74 (Esquema 101). Estos compuestos no son

comerciales, por tanto, previamente, tuvimos que llevar a cabo su preparación.

Los derivados 72 y 73 fueron preparados mediante hidrogenación catalítica

de los nitroderivados 75a,b correspondientes, sintetizados a partir de 1,2-

dinitrobenceno de manera similar a la ya descrita en bibliografía para derivados de

fosfonato y óxido de fosfina.322

El derivado de trifenilfosfina 74, se preparó partir de

o-cloroanilina siguiendo el procedimiento descrito en bibliografía323

(Esquema

101).

321

a) V. V. Kouznetsov, L. Y. Vargas Mendez, C. M. Melendez Gómez Curr. Org. Chem. 2005, 9, 141-161; b) V. V. Kouznetsov, A. Palma, C. Ewert, A. Varlamov J. Heterocycl. Chem. 1998, 35, 761-785. 322

J. I. G. Cadogan, D. J. Sears, D. M. Smith J. Chem. Soc. 1969, 1314-1318. 323

a) M. K. Cooper, J. M. Downes, P. A. Duckworth Inor. Synth. 1989, 25, 129; b) S. Li, W. Miao, T. Tang, D. Ciu, X. Chen, X. Jing J. Organomet. Chem. 2007, 692, 4943-4952.



246

Esquema 101.

Una vez obtenidas las anilinas funcionalizadas 72-74 se procedió a la

preparación de las correspondientes iminas 76-78 mediante reacción con los

correspondientes aldehídos 32, en cloroformo, hasta observar por resonancia

magnética nuclear y por cromatografía en capa fina, su total conversión (Esquema

102, Tabla 28).

Esquema 102. Preparación de las iminas 76-78.



247


purificar ni por cromatografía ni por destilación y por ello fueron utilizados in situ en

posteriores reacciones. Sin embargo, pudieron ser caracterizados mediante 31

P-

RMN y en algún caso mediante 1H-RMN y/o espectrometría de masas.

Tabla 28. Preparación de las iminas 76-78.

Entrada

Producto

R


t (h)

T (ºC)

1

76a

Ph

24

60

2 76b Me 48 20

3 76c CO2Et 24 60

4 76d p-FC6H4 24 60

5 76e p-CF3C6H4 24 60

6 76f m-MeOC6H4 24 60

7 76g p-MeOC6H4 30 60

8 76j o-MeOC6H4 24 60

9 76k 2-piridil 48 60

10 76l 4-piridil 48 60

11 77a Ph 24 60

12 77b Me 24 20

13 77c CO2Et 24 60

14 77d p-FC6H4 12 60

15 77e p-CF3C6H4 12 60

16 77k 2-piridil 48 60

17 78a Ph 12 60

A continuación, se procedió a la preparación de las tetrahidroquinolinas

fosforadas correspondientes, por reacción de Povarov entre las iminas fosforadas

76-78 sintetizadas anteriormente y dienófilos, en presencia de ácidos de Lewis.



248

Entre los diferentes ácidos de Lewis, los cloruros de itrio, iterbio, magnesio,

zinc, cobre, níquel y cromo han sido ampliamente utilizados como catalizadores en

reacciones de Diels-Alder para favorecer la preparación de compuestos cíclicos324

y en síntesis totales de productos naturales como, por ejemplo, la Ircinianina y la

Wistarina.325

Además, el BF3·Et2O y el ácido trifluoroacético, como ya hemos visto

en el apartado anterior, han sido utilizados en cicloadiciones con formación de

anillos de cinco, seis y siete miembros,228,326

así como en la preparación de

compuestos cíclicos como la hormona femenina Estrona327

y el alcaloide (±)

Lapatin B,328

respectivamente.

Además, ácidos de Brønsted con sustituyentes quirales han sido utilizados

para catalizar la reacción de Povarov entre éteres vinílicos y N-ariliminas.326a

Por

ejemplo el uso de derivados del ácido R-binaftil-2,2'-diilfosfórico, como el R-2,6-

bis-(4-cloro-fenil)-4-oxo-3,5-dioxa-45-fosfa-ciclohepta[2,1-a;3,4-a']dinaftalen-4-ol

ha permitido el desarrollo de una metodología multicomponente para la síntesis

enantioselectiva del Torcetrapib, fármaco utilizado para el tratamiento de

hipercolesterolemias57

(Esquema 103).

324

a) B. Bittner, E. Janus, E. Milchert Cent. Eur. J. Chem. 2011, 9, 192-198; b) D. Chaiyaveij, L. Cleary, A. S. Batsanov, T. B. Marder, K. J. Shea, A. Whiting Org. Lett. 2011, 13, 3442-3445. 325

J. Uenishi, R. Kawahama, O. Yonemitsu J. Org. Chem. 1997, 62, 1691-1701. 326

a) T. Akiyama, H. Morita, K. Fuchibe J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13070-13071; b) T. Akiyama, S. Nakashima, K. Yokota, K. Fuchibe Chem. Lett. 2004, 33, 922-923. 327

Y.-P. Xue, W.-D. Z. Li J. Org. Chem. 2011, 76, 57-64. 328

D. Leca, F. Gaggini, J. Cassayre, O. Loiseleur J. Org. Chem. 2007, 72, 4284-4287.



249

Esquema 103.

Con estos antecedentes y con el fin de estudiar las condiciones óptimas

para llevar a cabo la preparación de derivados fosforados de quinolina, en primer

lugar estudiamos la reacción de Povarov entre las iminas derivadas de fosfonato

de etilo 76a-d y derivadas de difenil fosfanóxido 77a-d, con sustituyentes: Ph, CH3,

CO2Et y 2-piridil, y una olefina sencilla como estireno 34a.



250

Los catalizadores utilizados fueron: CuCl2, ZnCl2, NiCl2, PdCl2, AlCl3, YbCl3,

InCl3, Pd0, CF3COOH, BF3·Et2O y (PhO)2P(O)H. Las reacciones se llevaron a cabo

a escala de 2 mmol, en cloroformo y se estudiaron tanto la reacción por pasos

(Esquema 104, Ruta A), es decir, la reacción de la iminas 76 o 77 ya formadas in

situ con el dienófilo 34a, como la reacción multicomponente (Esquema 104, Ruta

B), es decir, en la que se hicieron reaccionar las anilinas fosforada 72 o 73 con los

aldehídos 32 y la olefina 34a. En todos los casos, inicialmente, se comprobó que

en ausencia de ácido de Lewis no tenía lugar ninguna transformación de la imina

de partida.

Esquema 104.

A continuación, en las tablas 18-21, se resumen los estudios de las

condiciones de reacción y los resultados obtenidos para las iminas 76a-c (R = Ph,

Me y CO2Et) y 76k (R = 2 piridil), derivadas de fosfonato de etilo. El porcentaje de

conversión se refiere al porcentaje de compuesto formado respecto al producto de

partida, observado por 31

P-RMN.



251

Tabla 29. Estudio de la reacción entre la imina 76a (R = Ph) y estireno 34a en presencia de

diferentes catalizadores.

Ruta A Ruta B

Entrada A.L.a eq.

A.L. t

(h) T

(ºC) Conv.

(%) eq. A.L.

t (h)

T (ºC)

Conv. (%)

1 InCl3 0.1 144 60 0

2 InCl3 0.3 96 60 54

3 InCl3 1 21 20 >99 1 4.5 20 >99

4 AlCl3 0.1 144 60 4

5 AlCl3 0.3 6.5 20 >99

6 AlCl3 1 6.5 20 >99

7 PdCl2 1 18 60 41 1 24 60 72

8 ZnCl2 0.3 48 60 0

9 ZnCl2 1 48 60 94

10 CF3CO2H 1 4.5 20 80 1 24 60 66

11 PO(PhO)2H 1 120 60 45 1 144 60 0

12 BF3·Et2O 0.3 2 20 53 0.3 1 20 11

13 BF3·Et2O 1 2 20 >99 1 1 20 >99 a

Al usar otros ácidos de Lewis como NiCl2, CuCl2 o YbCl3 no se observó conversión a pesar de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.

Tabla 30. Estudio de la reacción entre la imina 76b (R = Me) y estireno 34a en presencia de

diferentes catalizadores.

Ruta A Ruta B

Entrada A.L.a eq.

A.L. t

(h) T

(ºC) Conv.

(%) eq. A.L.

t (h)

T (ºC)

Conv. (%)

1 AlCl3 0.3 24 60 0

2 AlCl3 1 12 60 55

3 PdCl2 1 168 20 47.4 1 72 60 88

4 NiCl2 1 168 20 45 1 72 20 >99

5 Pd0

1 168 20 47.5

6 CF3CO2H 1 168 20 57 1 72 20 46

7 BF3·Et2O 0.3 1 60 25

8 BF3·Et2O 1 168 20 40 1 6 20 95

9 BF3·Et2O 1 1 60 >99 1 0.75 60 >99 a Al usar otros ácidos de Lewis como InCl3, ZnCl2, YbCl3 o (PhO)2P(O)H, no se observó conversión a pesar

de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.



252

Tabla 31. Estudio de la reacción entre la imina 76c (R = CO2Et) y estireno 34a en presencia

de diferentes catalizadores.

Ruta A Ruta B

Entrada A.L.a eq.

A.L. t

(h) T

(ºC) Conv.

(%) eq. A.L.

t (h)

T (ºC)

Conv. (%)

1 InCl3 0.1 144 60 23

2 InCl3 0.3 5 20 >99

3 InCl3 1 5 20 >99 1 6 20 >99

4 AlCl3 0.3 2.5 20 >99

5 AlCl3 1 2.5 20 >99

6 PdCl2 1 24 60 21 1 24 60 80

7 ZnCl2 0.3 1.5 60 >99

8 ZnCl2 1 1.5 60 >99

9 CF3CO2H 0.4 6 20 >99

10 CF3CO2H

1 6 20 >99

11 BF3·Et2O 0.3 4 20 >99

12 BF3·Et2O 1 4 20 >99 1 24 60 >99 a Al usar otros ácidos de Lewis como, NiCl2, Pd

0, YbCl3 o (PhO)2P(O)H, no se observó conversión a pesar

de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.

Tabla 32. Estudio de la reacción entre la imina 76k (R = 2-piridil) y estireno 34a en

presencia de diferentes catalizadores.

Ruta A Ruta B

Entrada A.L.a eq.

A.L.b

t (h)

T (ºC)

Conv. (%)

eq. A.L.

b

t (h)

T (ºC)

Conv. (%)

1 InCl3 2 72 20 48 2 48 20 18

2 ZnCl2 2 96 60 80

3 CF3CO2H

2 20 20 >99 2 20 20 95

4 (PhO)2P(O)H 2 96 60 >99

5 BF3·Et2O 2 24 20 >99 2 20 60 >99 a Al usar otros ácidos de Lewis como NiCl2, PdCl2 o YbCl3 no se observó conversión a pesar de aumentar

la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción. b

El empleo de menos equivalentes lleva a un aumento en el tiempo de reacción, con el consecuente deterioro del producto de partida.



253

En el caso de las iminas 76a (R = Ph) y 76b (R = Me), las mejores

condiciones de reacción se consiguieron por la ruta B (reacción multicomponente),

empleando 1 equivalente de BF3·Et2O, a temperatura ambiente para 76a (Tabla

29, entrada 13), si bien en el caso de 76b fue necesario calentar a 60ºC (Tabla 30,

entrada 9).

Para la reacción de la imina 76c (R = CO2Et), al llevar a cabo la reacción por

la ruta A, se observó que 0.3 equivalentes de algunos ácidos de Lewis, tales como

InCl3, AlCl3, ZnCl2 y BF3·Et2O (Tabla 31, entradas 2, 4, 7 y 11) o 0.4 eq. en el caso

del ácido trifluoroacético (Tabla 31, entrada 9) eran suficientes para conseguir una

conversión cuantitativa de los productos de partida en periodos cortos de reacción.

Este resultado parece indicar que, al igual que en el caso de las iminas derivadas

de 3-aminopiridina y glioxalato de etilo, estas iminas son más reactivas que las

derivadas de benzaldehído y acetaldehído. En este caso, cuando se llevó a cabo

la reacción a temperatura ambiente las mejores condiciones de corresponden al

empleo 0.3 equivalentes de AlCl3 o de BF3·Et2O empleando la ruta A (Tabla 32,

entradas 4 y 11).

La presencia de un sustituyente 2-piridil, en el caso de la imina derivada del

2-piridincarboxaldehído 76k, al igual que en el caso de las iminas derivadas de 3-

aminopiridina, hace necesario el empleo de 2 equivalentes de catalizador para

conseguir las mejores condiciones de reacción (Tabla 32). La utilización de

CF3CO2H o BF3·Et2O proporcionó una conversión cuantitativa (Tabla 32, entradas

3 y 5) empleando la ruta A, a temperatura ambiente. Cuando la reacción se realizó

por la ruta B se observó que el uso de CF3CO2H a temperatura ambiente

proporcionaba, también, una conversión cuantitativa (Tabla 32, entrada 3).

Como se ha podido observar, en general, el BF3·Et2O es uno de los ácidos

de Lewis que conduce a mejores resultados para llevar a cabo la reacción de

Povarov de iminas derivadas de fosfonato de etilo con estireno.



254

De forma análoga se realizó el estudio de la reacción de Povarov entre las

iminas derivadas de difenil fosfanóxido 77a-c (R = Ph, Me y CO2Et) y 77k (R = 2-

piridil) y estireno 34a (Esquema 104). Se estudió tanto una metodología por pasos

(Esquema 104, Ruta A), como una metodología multicomponente (Esquema 104,

Ruta B). Las reacciones se llevaron a cabo a escala de 2 mmol, en cloroformo y

en la tabla 33 están recogidos los resultados obtenidos. El porcentaje de

conversión se refiere al porcentaje de compuesto formado respecto al producto de

partida, observado por 1H-RMN.

Tabla 33. Estudio de la reacción entre las iminas derivadas de óxido de fosfina 77a-c,k y estireno 34a.

Ruta A Ruta B

Imina A. L. eq. A. L.

t (h)

T (ºC)

Conv. (%)

eq. A. L.

t (h)

T (ºC)

Conv. (%)

77a

(R = Ph)

CF3COOH

1 26 20 >99 1 72 20 68

BF3·Et2O

1 2.5 20 >99 1 1 20 >99

77b

(R = Me)a

BF3·Et2O 1 48 20 40 1 2.5 20 >99

InCl3 1 12 20 >99

77c

(R = CO2Et)b

BF3·Et2O 0.3 20 20 >99

InCl3 0.3 26 20 >99

PdCl2 0.3 72 60 32

77k

(R = 2-pir.)c

Pd0 2 72 60 20

BF3·Et2O 2 6.5 20 >99 a

Al usar, mediante la ruta B, otros ácidos de Lewis como PdCl2, NiCl2 o CuCl2 se observó una conversión inferior al 15%.

b Al usar, mediante la ruta A, otros ácidos de Lewis como NiCl2 o CuCl2 no se

observó conversión a pesar de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.

c Al usar, mediante la ruta A, otros ácidos de Lewis como InCl3, PdCl2, NiCl2 o CuCl2, no se

observó conversión a pesar de aumentar la cantidad de catalizador, la temperatura y el tiempo de reacción.



255

Los mejores resultados para la reacción de las iminas 77a,b, se obtuvieron

empleando la ruta B (proceso multicomponente) a temperatura ambiente y con

BF3·Et2O como ácido de Lewis (Tabla 33), en periodos muy cortos de reacción.

Para la imina 77c derivada del glioxalato de etilo el empleo de 0.3

equivalentes de BF3·Et2O o InCl3 a temperatura ambiente, por la ruta A, fueron

suficientes para lograr una conversión cuantitativa (Tabla 33).

El empleo de 2 equivalentes de BF3·Et2O a temperatura ambiente, por la ruta

A, para la reacción de la imina 77k (Tabla 33) permitió una excelente conversión

en periodos muy cortos de reacción.

Por último, se procedió a estudiar las condiciones óptimas de la reacción de

Povarov entre la imina 78a, derivada del benzaldehído y la anilina derivada de la

fosfina 74, con estireno 34a en cloroformo y en presencia de diferentes ácido de

Lewis. Se utilizó, también en este caso, una metodología por pasos empleando 1

equivalente de los ácidos de Lewis: CuCl2, ZnCl2, NiCl2, PdCl2, InCl3, Pd0 y BF3·Et2O

(Esquema 105, Tabla 34).

Esquema 105. Reacción de Povarov entre la imina fosforada 78a y estireno 34a.



256

Tabla 34. Estudio de la reacción de Povarov entre la imina fosforada 78a y estireno 34a.

Entrada


A.L.

t (h)

T (ºC)

Conv.a (%)

1

InCl3

48

20

94

2 PdCl2 96 60 13

3 ZnCl2 72 60 4

4 CuCl2 96 60 15

5 Pd0 96 60 13

6 NiCl2 96 60 20

7 BF3·Et2O 4 20 >99


En todos los casos, la imina 78a condujo a la formación de la quinolina 83a

(Esquema 105), pero las condiciones óptimas de reacción se obtuvieron al utilizar

BF3·Et2O como ácido de Lewis y temperatura ambiente (Tabla 34, entrada 7). El

InCl3 también proporcionó una excelente conversión aunque en periodos de

reacción más largos (Tabla 34, entrada 1). Con el resto de los ácidos de Lewis

utilizados se observó una escasa conversión en periodos largos de reacción y

calentamiento a 60ºC.

Una vez estudiadas las condiciones óptimas de reacción se llevó a cabo la

reacción de Povarov de estireno 34a con otras iminas derivadas de aldehídos

aromáticos, fluorados y no fluorados, y heteroaromáticos 76-78, obtenidas

previamente, en cloroformo y en presencia de BF3·Et2O (Esquema 106). En la

tabla 24 se resumen los resultados obtenidos para todas las reacciones llevadas a

cabo con estireno. Se utilizó una metodología por pasos ya que en estudios

previos, se observó que la purificación de los compuestos obtenidos daba lugar a

resultados más satisfactorios que para una metodología multicomponente.

En todos los casos se obtuvieron los compuestos endo 81-83 procedentes

de la cicloadición [4+2] entre las iminas y el dienófilo 34a, con formación de los



257

cicloaductos endo 79 y posterior tautomerización a la forma enamínica aromática

(Esquema 106), excepto en el caso de la imina derivada de p-metoxibenzaldehído

76g, para la que no se obtuvo el derivado 81g sino que en el crudo de reacción se

observo la presencia del compuesto 85g procedente de la aromatización de la

tetrahidroquinolina correspondiente (Tabla 35, entrada 7). Así mismo en el caso de

la imina 77d (R = p-FC6H4) derivada de óxido de fosfina, se obtuvo una mezcla del

compuesto 82d y del procedente de su aromatización 86d (Tabla 35, entrada 14).

Esquema 106.



258

Además, en el caso de las iminas fluoradas 76d,e derivadas de fosfonato de

etilo, al aislar las correspondientes tetrahidroquinolinas 81d,e mediante

cromatografía en columna, se observó la aromatización de las mismas y se

obtuvieron pequeños porcentajes de las quinolinas correspondientes 85d,e

(Esquema 106, Tabla 35, entradas 4 y 5).

Tabla 35. Resultados de la reacción de 76-78 con 34a, en cloroformo y en presencia de BF3·Et2O.

Entrada

Producto

R


Conv. (%)

a

Rdto. (%)

b

t (h)

T (ºC)

1

81a

Ph

2

20

>99

71

2 81b Me 1 60 >99 80

3 81c CO2Et 4 20c >99 63

4 81d/85d p-FC6H4 12 20 90 67/5d

5 81e/85e p-CF3C6H4 6.5 20 >99 70/14d

6 81f m-MeOC6H4 24 60 56 19

7 85g e

p-MeOC6H4 48 60 50 42

8 81j o-MeOC6H4 12 60 >99 46

9 81k 2-piridil 24 20f >99 52

10 81l 4-piridil 20 60f >99 53

11 82a Ph 2.5 20 >99 90

12 82b Me 48 20 40 15

13 82c CO2Et 7 60c >99 56

14 82d/86d p-FC6H4 42 60 >99 48/8g

15 82e p-CF3C6H4 1 20 >99 80

16 82k 2-piridil 6.5 20f >99 68

17 83a Ph 4 20 >99 55



c 0.3 eq. de BF3.Et2O.

d Compuestos

81 y 85 respectivamente. e

No se observó el compuesto no aromatizado 81.

f 2 eq. de BF3·Et2O.

gCompuestos 82 y 86 respectivamente.



259

La estructura de los compuestos obtenidos fue determinada mediante

espectroscopía de resonancia magnética nuclear, mono y bi-dimensional y

mediante espectrometría de masas.

Así, en el espectro de 1H RMN del compuesto 81a (Figura 110) se observa

un doble doblete a H = 4.75 ppm con constantes de acoplamiento de 3JHH = 11.5

Hz y 3JHH = 3.4 Hz que corresponde al protón de la posición 2 y un doble doblete a

H = 4.37 ppm con constantes de acoplamiento de 3JHH = 12.8 Hz y

3JHH = 4.7 Hz

correspondiente al protón 4-H. Además uno de los protones metilénicos de la

posición 3 aparece como un multiplete a H = 2.32 - 2.38 ppm, mientras que el otro

protón metilénico aparece a H = 2.16 ppm como un doble doble doblete con

constantes de acoplamiento de 3JHH = 12.8 Hz,

2JHH = 7.9 Hz y

3JHH = 3.4 Hz.




260

En el experimento HMBC del compuesto 81a (Figura 111) se observan

señales de entrecruzamiento entre el NH y el carbono metilénico C-3, lo que

confirma la regioquímica del proceso, puesto que en el caso de obtener el otro

regioisómero, con el grupo Ph en posición 3, se observaría entrecruzamiento entre

el NH y el carbono unido al grupo Ph y no con el carbono metilénico.

Figura 111. Espectro de HMBC del compuesto 81a.

Por otro lado, analizamos la esteroselectividad del proceso con

experimentos 1D-NOESY. La saturación selectiva del protón 2-H presenta efecto

NOESY positivo sobre el protón 4-H (3.70%) y los protones metilénicos (0.76% y

3.06%). Además, la saturación selectiva del protón 4-H presenta a su vez efecto

NOESY positivo sobre el protón 2-H (3.44%) y los protones metilénicos (2.85% y

0.75%) indicando una configuración cis relativa entre los protones en posición 2 y



261

4 y sugiriendo que la reacción de cicloadición entre iminas fosforadas y estireno

transcurre a través de un estado de transición endo (Figura 112).

.

Figura 112. Configuración relativa para 81a asignada por 1D-NOESY.

La proximidad espacial del grupo fosfonato de etilo y el grupo amino

podría indicar la presencia de un enlace de hidrógeno intramolecular entre ambos

grupos. Este hecho fue confirmado realizando espectros de 1H RMN del

compuesto 81a en disolución a distintas concentraciones, los cuales mostraban

que el desplazamiento al que aparece la señal correspondiente al NH a 6.87 ppm

no variaba con la dilución de la muestra (0.5 M, 0.25 M, 0.12 M, 0.06 M en CDCl3)

(Figura 113).



262

Figura 113. Espectros de 1H RMN del compuesto 81a a diferentes concentraciones.

Los resultados experimentales indican por tanto, que la formación de las

tetrahidroquinolinas 81-83 podría explicarse mediante una cicloadición [4+2] de las



263

iminas 76-78 y estireno 34a que transcurre, de forma regio y estereoselectiva, a

través de los cicloaductos endo correspondientes, con control de dos

estereocentros.

Por otra parte, debemos destacar que el empleo de las iminas fluoradas

76d,e derivadas de fosfonato de etilo y 77d derivada de fosfanóxido permite la

preparación de tetrahidroquinolinas fluoradas y fosforadas 81d,e y 82d,

respectivamente, mediante una metodología sencilla, con excelentes rendimientos

y en condiciones suaves de reacción.

A continuación, se estudió la reacción de las iminas fosforadas 76 derivadas

de fosfonato de etilo y 77 derivadas de fosfanóxido, previamente preparadas, con

otras olefinas como ciclopentadieno 34b e indeno 34c (Esquema 107) en

presencia de ácidos de Lewis.

Esquema 107.



264

Al realizar la reacción de Povarov con las iminas derivadas de fosfonato de

etilo 76a (R = Ph) y 76k (R = 2-piridil) con ciclopentadieno 34b como dienófilo en

presencia de BF3·Et2O (Esquema 107, Tabla 36, entradas 1 y 2) fue necesario

calentar a reflujo de cloroformo para observar una total conversión de los

productos de partida a los correspondientes derivados tricíclicos endo 88.

Al utilizar indeno 34c como dienófilo, frente a las iminas derivadas de

fosfonato de etilo 76a,c-e y k y de fosfanóxido 77d,e, se observó una buena o total

conversión empleando BF3·Et2O (Tabla 36, entradas 3-7, 9 y 10). Además, en el

caso de la imina 76k (R = 2-piridil) el empleo de ácido trifluoracético redujo

considerablemente el tiempo de reacción y condujo a la formación del derivado

tetracíclico endo 88e con excelente rendimiento (Tabla 36, entrada 8).

Tabla 36. Resultados con 34b y 34c en cloroformo.

Entrada

Prod.

R


Conv. (%)

a

Rdto. (%)

b

A.L.

t (h)

T (ºC)

1

88a

Ph

BF3·Et2O

24

60

>99

82

2 88k 2-piridil BF3·Et2Oc 48 60 >99 60

3 89a Ph BF3·Et2O

12 20 75 40

4 89c CO2Et BF3·Et2Od 12 20 73 45

5 89d/91d p-FC6H4 BF3·Et2O 1 20 >99 42/18e

6 89e/91e p-CF3C6H4 BF3·Et2O 0.5 20 >99 61/5e

7 89k 2-piridil BF3·Et2Oc 3 20 >99 85

8 89k 2-piridil CF3CO2H

1.5 20 >99 95

9 90d p-FC6H4 BF3·Et2O 0.5 20 >99 85

10 90e p-CF3C6H4 BF3·Et2O 0.5 20 >99 90



c 2 eq. de BF3·Et2O.

d 0.3 eq. de

BF3·Et2O. e

Compuestos 89 y 91 respectivamente.



265

En el caso de las iminas fluoradas 76d,e derivadas de fosfonato de etilo, al

aislar los correspondientes derivados de tetrahidroquinolina 89d,e mediante

cromatografía en columna, se observó la aromatización de los mismos y se

obtuvieron pequeños porcentajes de los derivados de quinolina correspondientes

91d,e (Esquema 107, Tabla 36, entradas 5 y 6).

La formación de estos compuestos 88-90 podría explicarse, al igual que en

los casos anteriores, por cicloadición [4+2] de las iminas 76,77 con los dienófilos

34b,c para formar los cicloaductos endo 87 correspondientes, seguida de

tautomerización prototrópica en las condiciones de reacción.

Los derivados tricíclicos 88 y tetracíclicos 89 y 90 fueron caracterizados

mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear y espectrometría de

masas. Así, por ejemplo, en el espectro de 1H-RMN del compuesto 90d puede

observarse, al igual que en el caso de los derivados de naftiridina, un doblete a H

= 4.90 ppm con una constante de acoplamiento de 3JHH = 2.9 Hz correspondiente

al protón de la posición 11b, un doblete a H = 4.52 ppm con una constante de

acoplamiento de 3JHH = 7.3 Hz que corresponde al protón de la posición 6, un

multiplete a H = 3.02 - 3.07 correspondiente al hidrógeno de la posición 6a, un

doble doblete a H = 2.80 ppm con constantes de acoplamiento de 2JHH = 15.3 Hz y

3JHH = 11.4 Hz que corresponden a uno de los protones del grupo CH2 y otro doble

doblete a H = 2.13 ppm con constantes de acoplamiento de 2JHH = 15.3 Hz y

3JHH

= 7.2 Hz que corresponden al otro de los protones del grupo metilénico (Figura

114).



266

Figura 114. Espectro de 1H-RMN del compuesto 90e.


C-RMN del compuesto 90e se observan como

señales más características las correspondientes a los carbonos de las posiciones

11b, 6a y 6 a C = 45.5, 47.2 y 55.6 ppm respectivamente, así como la

correspondiente a un grupo CH2 a C = 30.9 ppm (Figura 115).



267


C-RMN del compuesto 90e.

En el espectro de 31

P-RMN se observó la señal correspondiente al fósforo

del grupo fosfanóxido a P = 36.34 ppm (Figura 116) y en el espectro de 19

F-RMN

(Figura 117) se aprecia para el grupo CF3 un singlete a F = - 62.74 ppm.


P-RMN del

compuesto 90e.


F-RMN del

compuesto 90e.



268

La presencia de un enlace de hidrógeno entre el grupo amino y el grupo

óxido de fosfina fue confirmado realizando espectros de 1H RMN del compuesto

90e en disolución a distintas concentraciones (0.5 M, 0.25 M, 0.12 M, 0.06 M en

CDCl3), los cuales mostraban que la señal correspondiente al hidrógeno del NH a

H = 7.09 ppm no variaba con la dilución de la muestra.

Esta estrategia representa la primera síntesis de derivados bicíclicos,

tricíclicos y tetracíclicos de quinolinas fosforadas mediante reacción de Povarov de

aldiminas derivadas de fosfanóxido y fosfonato de etilo con alquenos.



269


sustituyentes fosforados con olefinas tensionadas.

Como hemos visto anteriormente, las olefinas tensionadas tienen una

reactividad muy diferente a la de los otros alquenos, ya que el doble enlace es

mucho más reactivo, debido a la tensión del anillo. Por ello, se procedió a estudiar

la reacción entre las iminas fosforadas derivadas de fosfonato y olefinas que

presentan cierta tensión geométrica en el doble enlace, como ocurre con el

biciclopentadieno 34f y el norbornadieno 34g.

Comenzamos con el estudio del comportamiento de las iminas derivadas de

fosfonato de etilo en la reacción de Povarov con biciclopentadieno 34f (como

mezcla de isómeros endo y exo), en cloroformo y en presencia de BF3·Et2O o

ácido difenil fosfónico (Esquema 108).

El tratamiento a reflujo en presencia de BF3·Et2O de la imina derivada del

benzaldehído 76a con 34f generó una mezcla de compuestos cíclicos 94a y 95a

procedentes la cicloadición [4+2] y [2+2] respectivamente (Esquema 108, Tabla

45, entrada 1, Figura 108). La presencia del compuesto 95a en una pequeña

proporción se detectó por 1H RMN del crudo de reacción, si embargo el compuesto

no pudo ser aislado.

Cuando se utilizó la imina 76c derivada del glioxalato de etilo, no se observó

conversión alguna a pesar de utilizar diferentes ácidos de Lewis y diferentes

condiciones de reacción, recuperándose los productos de partida.



270

Esquema 108. Reacción de las iminas 76a,c,k con olefinas tensionadas 34f,g.

En el caso del tratamiento a reflujo de la imina 76k derivada del 2-

piridilcarboxaldehído se obtuvo únicamente el compuesto 94k, procedente de la

cicloadición exo [4+2] (Esquema 108, Tabla 37, entrada 2, Figura 118).



271

Figura 118. Compuestos obtenidos en la reacción de 76a,k con 34f.

La estructura de estos cicloaductos 94 fue confirmada, asimismo, por

espectroscopía de RMN y espectrometría de masas, para ello, en todos los casos,

fue necesario llevar a cabo previamente experimentos TOCSY (Espectroscopía de

Correlación Total-Total Correlation Spectroscopy) con el fin de identificar las

señales correspondientes a cada uno de los isómeros y posteriormente determinar

que tipo de cicloaducto se había obtenido. Una vez conocidas las señales

correspondientes a cada isómero, realizamos experimentos NOESY y de

correlación protón-carbono, a 1 y 2,3 enlaces, y de este modo confirmar que,

análogamente a lo ocurrido con las aldiminas derivadas de piridina en el apartado

anterior, se forman los aductos [4+2] exo.



272

Tabla 37. Reacción de las iminas 76 con biciclopentadieno 34f y norbornadieno 34g.

Entrada

Producto

R


Conv. (%)

a

Rdto. (%)

b

t (h)

T (ºC)

1

94a/95a

Ph

24

60

80

37/-c

2 94k 2-piridil 72 60 >99 62

3 96a/98a Ph 72 60 38 -c/25

4 96c/97c/98c CO2Etd 24 60 >99 -

c/-

c/40

5 96k/97k/98k 2-piridil 24 20 53 -c/22/11

a Observado por RMN y espectrometría de masas.

b De los compuestos aislados por cromatografía en

columna. c

Observado en el crudo de reacción, pero no aislado. d

Reacción usando como ácido de Lewis (PhO)2P(O)H.

La formación de estos compuestos 94 y 95 podría explicarse, de forma

análoga a lo comentado en el apartado anterior para las aldiminas derivadas de 3-

aminopiridina, tanto por un proceso concertado como por un mecanismo por pasos

a través de un intermedio iónico, pero teniendo en cuenta la estereoquímica de los

compuestos aislados, el mecanismo con estereoselectividad exclusiva exo -facial

podría explicar, no solo la formación del intermedio de la [4+2] 92 para dar los

cicloaductos 94, sino también la formación del cicloaducto [2+2] 95.

Finalmente, estudiamos la reactividad de las iminas fosforadas derivadas de

benzaldehido 76a, glioxalato de etilo 76c y 2-piridilcarboxaldehído 76k con una

olefina más compleja, el norbornadieno 34g en presencia de 1 equivalente de

ácido de Lewis (excepto en el caso de la imina derivada de 2-piridilcarboxaldehído

que fue necesario el uso de 2 equivalentes). Como hemos visto anteriormente, el

norbornadieno es un reactivo muy interesante debido a su geometría y su alta y

variada reactividad, ya que participa en procesos de cicloadición [4+2], [2+2] o

puede actuar como HOMO dieno.



273

En el caso de las iminas 76a,d la reacción, en presencia de BF3·Et2O,

proporcionó mezcla de los compuestos 96, 97 y 98, aunque en el caso de los

derivados de 2-piridilcarboxaldehído solo fue posible el aislamiento y

caracterización de los cicloaductos 97k y 98k (Esquema 108, Tabla 37, entradas 3

y 5, Figura 119). En el caso de la imina 76a, derivada de benzaldehído,

únicamente se aisló el cicloaducto HOMO 98a, aunque se observó, en el crudo de

reacción, la presencia de un pequeño porcentaje del derivado 96a, que no pudo

ser aislado.

Figura 119. Compuestos 96, 97 y 98 obtenidos en la reacción de las iminas 76a,c,k con

norbornadieno 34g.

Para la reacción de la imina 76c derivada del glioxalato de etilo el uso de

BF3·Et2O a diferentes temperaturas y tiempos de reacción no dio lugar a la

conversión de los productos de partida, por este motivo se utilizó como ácido de

Lewis ácido difenilfosfónico y en este caso se observó por 1H-RMN la formación de

mezcla de los compuestos 96c, 97c y 98c, aunque únicamente fue posible aislar

el HOMO cicloaducto 98c (Esquema 108, Tabla 37, entrada 4, Figura 119).

La formación de los compuestos 96 y 97 podría explicarse, de forma

análoga a lo comentado en el apartado anterior para la reacción de norbornadieno

y las aldiminas derivadas de 3-aminopiridina, por una aproximación exo-

estereoselectiva [4+2] o [2+2] respectivamente entre las iminas 76 y el



274

norbornadieno 34g (Esquema 108). Por otro lado, la formación del compuesto

HOMO 98 podría explicarse por una reacción de cicloadicion [2+2+2] a través de

una aproximación selectiva homodienófila endo-facial del norbornadieno a la imina

con formación del aducto exo.

Las estructuras de los compuestos 96, 97 y 98 fueron confirmadas en base

a experimentos de resonancia magnética nuclear. A modo de ejemplo, en la figura

120 está recogido el espectro de 13

C-RMN del compuesto 97k en el que se

pueden observar las señales correspondientes a 4 CH del anillo de piridina a H =

120.8, 122.2, 134.8 y 140.5 ppm y otros 4 CH aromáticos que aparecen como un

singlete a H = 137.0 ppm y 3 dobletes a H =117.8 ppm, con una constante de

acoplamiento de 3JCP = 15.0 Hz, a H = 129.9 ppm, con una constante de

acoplamiento de 3JCP = 12.1 Hz y a H =131.0 ppm, con una constante de

acoplamiento de 2JCP = 7.1 Hz, que corresponden al anillo de la anilina fosforada.

Estos resultados indican que ninguno de los dos sustituyentes aromáticos de la

imina participa en la formación del cicloaducto 97k. Además, a H = 41.1, 43.4,

46.1, 55.8 y 60.8 ppm se observan las señales de 5 CH no aromáticos

correspondientes a los carbonos de las posiciones 6, 7, 3, 8 y 2 respectivamente,

así como un CH2 a H = 44.5 ppm correspondiente al grupo metileno del puente

(Figura 120).



275


C-RMN del compuesto 97k.

En conclusión, en este apartado hemos visto que las cicloadiciones [4+2] vía

estados de transición endo, de iminas fosforadas 76-78 con olefinas sencillas

34a,c permiten la preparación de derivados de tetrahidroquinolina 81-83, 88-90, al

igual que en el caso de las aldiminas derivadas de 3-aminopiridina, con control

regio- y estereoselectivo de dos o tres estereocentros. Sin embargo la reacción

con olefinas tensionadas como el biciclopentadieno 34f o nobornadieno 34g

conduce a cicloaductos exo [4+2] y [2+2] a través de una adición estereoselectiva

exo -facial. Además, cuando la reacción tiene lugar con norbornadieno 34g se

forma, junto con los cicloaductos exo [4+2] 94 y 96 y [2+2] 95 y 97, el cicloaducto

HOMO 98 por aproximación endo-facial de la olefina a la imina, al igual que

sucedía con aldiminas con grupos electroatractores como las derivadas de

glioxalato de etilo y p-nitro y o,p-dinitroanilinas (Figura 121).



276

Figura 121. Resultados de las cicloadiciones llevadas a cabo en este apartado.



277

2.4.2.3. Oxidación de los derivados de 1,2,3,4-tetrahidroquinolinas

fosforadas.

En este apartado se va a desarrollar una metodología para la preparación de

compuestos planos II, derivados de la aromatización de las tetrahidroquinolinas IV

previamente preparadas, por su posible actividad como inhibidores de la

Topoisomerasa I (Esquema 109).

Esquema 109. Aromatización de los derivados de tetrahidroquinolina.

En este caso para nuestro propósito, elegimos los derivados de estireno 81

y 82 y los derivados de indeno 89 y 90 cuya aromatización del anillo de

tetrahidroquinolina daría lugar a los compuestos bicíclicos de tipo A o tetracíclicos

de tipo B, respectivamente (Esquema 110). De hecho, como ya se ha indicado, en

el aislamiento de los compuestos 81i,j y 82i ya se había observado cierto grado de

aromatización a las correspondientes quinolinas 85i,j y 86i de tipo A, así como de

89i,j a los derivados tetracíclicos de tipo B, 91i,j (Esquema 110).



278

Esquema 110. Posible oxidación del anillo de tetrahidroquinolina.



279

Vistos los resultados obtenidos en la deshidrogenación de las naftiridinas

previamente preparadas, se procedió a estudiar la oxidación de las

tetrahidroquinolinas con grupo fosfonato, derivadas de estireno 81 y derivadas de

indeno 89 con el fin de obtener los derivados bicíclicos 85 y tetracíclicos 91

correspondientes. Para ello se llevó a cabo la oxidación de las tetrahidroquinolinas

89a,d,j con p-benzoquinona o DDQ en CH2Cl2, tolueno, o-diclorobenceno, tanto a

temperatura ambiente como a reflujo y con triacetato de manganeso en ácido

acético a reflujo (Esquema 111), sin embargo en ningún caso de produjo la

conversión de los reactivos en los productos deshidrogenados. Las reacciones en

microondas, tampoco dieron lugar a los productos polinucleares.

Esquema 111.

Ya que los resultados obtenidos con estos reactivos no fueron los deseados

se estudió la reacción con otro oxidante ampliamente utilizado como el azufre en

polvo.191,329

El azufre en polvo a altas temperaturas ya ha sido utilizado con

anterioridad para oxidar derivados de tetrahidroindenoquinolinas a las

correspondientes indenoquinolinas228d

(Esquema 112).

329

F. Fadel, S. L. Titouani, M. Soufiaoui, H. Ajamay, A. Mazzah Tetrahedron Lett. 2004, 45, 5905-5908.



280

Esquema 112.

Por ello, se procedió al estudio de la oxidación de las tetrahidroquinolinas

81d,e derivadas de estireno y 89e derivada de indeno, en presencia de 3

equivalentes de azufre en polvo y en ausencia de disolvente (Esquema 113). En

este caso se obtuvieron con buenos rendimientos los correspondientes

compuestos polinucleares (Tabla 38).

Esquema 113. Oxidación de los compuestos 81 y 89.



281

Tabla 38. Estudio de la oxidación de los compuestos 81 y 89 con 3 equivalentes de azufre.

Entrada

Producto

R


Rdto.

(%)

t (min.)

T (ºC)

1

85d

p-FC6H4

20

150

42a

2 85e p-CF3C6H4 10 220 99

3 91e p-CF3C6H4 10 220 99

a Aislado por cromatografía en columna.

A continuación, igual que en el caso de los derivados de quinolinas con

sustituyente fosfonato, se procedió a estudiar la deshidrogenación de las

tetrahidroquinolinas con óxido de fosfina como sustituyente derivadas de estireno

82 e indeno 90, con el fin de obtener productos planos con sustituyentes

fosforados y fluorados por su posible aplicación tanto en química sintética como

evaluar su actividad biológica.

Se abordó la oxidación de las quinolinas derivadas del óxido de fosfina

derivadas de estireno 82 y las derivadas de indeno 90 utilizando 3 equivalentes p-

benzoquinona en dioxano a reflujo (Esquema 114).



282

Esquema 114. Oxidación de los compuestos 82 y 90.

Como puede observarse en la tabla 39, al llevar a cabo la oxidación de los

productos 82 y 90 con BQ, tras 24 horas a reflujo de dioxano no se observó una

conversión cuantitativa en ningún caso.

Tabla 39. Estudio de la oxidación de los compuestos 82 y 90 con 3 equivalentes de BQ en

dioxano a reflujo (102ºC).

Entrada

Producto

R


a

Conv.b

(%)

t (h)

1

86a

Ph

24

43

2 86d p-FC6H4 24 53

3 86e p-CF3C6H4 24 56

4 103d p-FC6H4 24 26

5 103e p-CF3C6H4 24 76

a Reacciones efectuadas a escala de 0.5 mmol.

b Observada por RMN.



283

Por ello y con el fin de mejorar las condiciones de reacción para la oxidación

de las quinolinas derivadas del óxido de fosfina derivadas de estireno 82 y las

derivadas de indeno 90 se procedió a llevar a cabo la reacción en presencia de

azufre en polvo y en ausencia de disolvente (Esquema 115).

Esquema 115.

En la tabla 40 se resumen los resultados obtenidos. Se puede observar que

la oxidación de los compuestos 82a,d,e,k y 90d, condujo a los derivados

aromatizados 86 y polinucleares 103 correspondientes, con excelentes

rendimientos.



284

Tabla 40. Resultados de la oxidación de las tetrahidroquinolinas 82 y 90 utilizando 3

equivalentes de azufre en polvo en ausencia de disolvente.

Entrada

Prod.

R


Conv.a(%)

Rdto.(%)

t (min.)

T (ºC)

1

86a

Ph

10

220

>99

99

2 86d p-FC6H4 20 220 >99 99

3 86e p-CF3C6H4 10 250 >99 99

4 86k 2-py 20 135 >99 99

5 103d p-FC6H4 10 240 >99 99

6 103e p-CF3C6H4 10 220 >99 99


La caracterización de las estructuras de estos compuestos se llevó a cabo

mediante espectrometría de masas y espectroscopía de resonancia magnética

nuclear. Así, en el espectro de 13

C-RMN del compuesto 103e puede observarse la

desaparición de las señales correspondientes a 3 CH con respecto al 13

C-RMN del

compuesto 90e de partida, y la aparición de 3 nuevos carbonos cuaternarios a C =

134.1, 146.4 y 153.0 ppm (Figura 122).



285

Figura 122. Espectros de 13

C-RMN de los compuestos 90e y 103e.



286

En resumen, en este apartado se ha desarrollado una metodología para

aromatizar y oxidar las tetrahidroquinolinas fosforadas obtenidas anteriormente y

poder de esta forma acceder a compuestos heterocíclicos 85, 86, 91 y 103, que

podrían comportarse como inhibidores de Topoisomerasa I (Figura 123).

Figura 123. Oxidación de tetrahidroquinolinas.



287

2.4.2. Determinación de la actividad biológica de los derivados de

quinolinas fosforadas como inhibidores de Topoisomerasa I.

Una vez preparados los derivados de quinolinas fosforadas con

sustituyentes fluorados y vistos los buenos valores de gscore y gemodel obtenidos

en el estudio de docking, nos propusimos estudiar la actividad como inhibidores de

la Topoisomerasa I de las quinolinas 85 derivadas de fosfonato de dietilo y 86

derivadas de fosfanóxido y de las indenoquinolinas 91 derivadas de fosfonato y

103 derivadas de fosfanóxido (Figura 124).

Para ello se procedió a realizar pruebas biológicas que permitieran conocer

si estas moléculas protegían el ADN de la acción de la enzima, si inhibían el

crecimiento celular y cuál era la concentración del inhibidor (de cada uno de los

productos a estudiar) necesaria para reducir in vitro el crecimiento celular en un

50% (IC50).

Figura 124.



288

2.4.3.1. Actividad inhibitoria de derivados de quinolinas fosforadas.

Para estudiar el efecto de los derivados de quinolinas fosforadas sobre la

actividad de la Topoisomerasa I, se comparó la actividad, al igual que en el caso

de los derivados de naftiridina, con un inhibidor conocido del complejo ADN-

Topoisomerasa I, la Camptotecina. Para realizar este estudio, se procedió a tratar

el plásmido con la Topoisomerasa I en presencia del compuesto de referencia

(Camptotecina) o de los compuestos previamente preparados a diferentes

concentraciones. Los resultados se analizaron por electroforesis en gel de

agarosa.

En la figura 125 se recoge una fotografía del gel de electroforesis con los

resultados obtenidos para la Camptotecina. En la calle 1 se observa una ´´unica

banda correspondiente a la forma superenrrollada del ADN. La aparición de 2

bandas en la calle 2 indica la degradación del ADN debido a la acción de la

Topoisomerasa I. En las calles 3, 4 y 5 se observa el efecto inhibidor de la

Camptotecina. Con Camptotecina 100 M, se mantiene la forma superenrrollada

del ADN (forma activa), lo que indica que este compuesto ha sido capaz de inhibir

la enzima. El efecto protector es mucho menor a una concentración de 25 M.

1 2 3 4 5


+ Camptotecina 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina 50M, calle 5:

ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina 25M.



289


% DE INHIBICIÓN

100 M

50 M

25 M

Camptotecina

80 76 33

A continuación, se estudio la posible actividad biológica de los derivados de

quinolinas fosforadas 85, 86, 91 y 103 (Figura 124) frente a la Topoisomerasa I. Al

igual que en el caso de los derivados de naftiridina, se probaron los compuestos a

concentraciones 100 M, 50 M y 25 M.

En la tabla 42 se resumen los porcentajes de inhibición obtenidos para los

derivados de quinolinas comparados con los valores de inhibición de la

Camptotecina.



290

Tabla 42. Porcentajes de inhibición de la enzima con distintas concentraciones de

compuesto.

Entrada

Compuesto

R

% DE INHIBICIÓN

100 M 50 M 25 M

1

Camptotecina

80

76

33

2 85d p-FC6H4 18 8 -

3 85e p-CF3C6H4 56 53 57

4 86a Ph 75 13 0

5 86d p-FC6H4 54 49 41

6 86e p-CF3C6H4 66 66 67

7 91d p-FC6H4 54 61 21

8 91e p-CF3C6H4 52 43 48

9 103d p-FC6H4 65 67 65

10 103e p-CF3C6H4 56 47 47

Los compuestos 86a, 86e y 103d (Tabla 42, entradas 4, 6 y 9) presentan

actividad similar al compuesto de referencia a una concentración de 100 M. En

las figuras a continuación (Figuras 126-128) se muestran las imágenes de los

geles de electroforesis respectivamente.



291

1 2 3 4 5


+ compuesto 86a 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86a 50M, calle 5:

ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86a 25M.

1 2 3 4 5


+ compuesto 86e 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86e 50M, calle 5:

ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86e 25M.

1 2 3 4 5


+ compuesto 103d 100M, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 103d 50M, calle

5: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 103d 25M.



292

En el caso de los derivados fluorados 85e, 86d, 86e, 91e, 103d y 103e

(Tabla 42, entradas 3, 5, 6, 8, 9 y 10) presentan un porcentaje de inhibición de la

Topoisomerasa I que se mantiene hasta en la menor concentración (25M),

mejorando los resultados obtenidos con la Camptotecina (Figura 129).

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Figura 129. Geles obtenidos con los nuevos compuestos y con Camptotecina a una

cocnentración de 25 M. Calle 1: ADN, calle 2: ADN + Topoisomerasa I, calle 3: ADN + Topoisomerasa I + Camptotecina, calle 4: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 85e, calle 5: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86d, calle 6: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 86e, calle 7: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 91e, calle 8: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 103d, calle 9: ADN + Topoisomerasa I + compuesto 103e.



293

2.4.3.2. Ensayos de citotoxicidad.

La actividad citotóxica de los compuestos sintetizados se ha evaluado in

vitro a través de un microensayo colorimétrico de citotoxicidad basado en la

reducción de una sal de tetrazolio: bromuro de 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-

difeniltetrazolio (MTT).

La capacidad de las células para reducir al MTT constituye un indicador de

la integridad de las mitocondrias y su actividad funcional es interpretada como una

medida de la viabilidad celular. La determinación de la capacidad de las células de

reducir al MTT a formazan después de su exposición a un compuesto permite

obtener información acerca de la toxicidad del compuesto que se evalúa.284

En este caso el ensayo de MTT de los derivados de quinolinas previamente

preparados se llevo a cabo en células de adenocarcinoma de colon humano

(COLO 205). Los resultados se expresaron como la concentración de compuesto

que disminuye la viabilidad celular al 50% con respecto a las células sin tratar

(IC50). En la tabla a continuación se resumen los datos de IC50 obtenidos.



294

Tabla 43. Valores de IC50 de los derivados de quinolinas fosforadas.

Entrada

Compuesto

R

IC50 (M)

1

Camptotecina

1

2 85e p-CF3C6H4 9

3 86d p-FC6H4 76

4 86e p-CF3C6H4 72

5 91d p-FC6H4 10

6 91e p-CF3C6H4 56

7 103d p-FC6H4 22

8 103e p-CF3C6H4 4

Como puede observarse todos los derivados de quinolinas fosforadas con

sustituyentes fluorados estudiados presentaron citotoxicidad y valores de IC50

inferiores a 80 M. Además, entre los derivados de fosfanoxido (compuestos 86 y

103, Tabla 43, entradas 3, 4, 7 y 8), los mejores resultados se obtuvieron con la

indenoquinolina trifluorometilada 103e. En el caso de las quinolinas derivadas de

estireno con un sustituyente trifluorometilada, presentaron valores más bajos de

IC50 que las derivadas de fosfonato que las de derivadas de fosfanoxido (Tabla 43,

entradas 2 y 4).

A continuación, se resumen los valores de inhibición de la Topoisomerasa

I y los valores de IC50 de los compuestos estudiados en las células de

adenocarcinoma de colon (COLO 205) (Tabla 44).



295

Tabla 44. Porcentajes de inhibición y valores de IC50 de los derivados de quinolina fosforados.

Entrada

Compuesto


100 M 50 M 25 M COLO 205

1

Camptotecina

80

76

33

1

2

85d

18

8

-

-

3

85e

56

53

57

9

4

86a

75

13

0

-

5

86d

54

49

41

76

6

86e

66

66

67

72

7

91d

54

61

21

10

8

91e

52

43

48

56

9

103d

65

67

65

22

10

103e

56

47

47

4



296

En conclusión, en este apartado, se ha llevado a cabo el estudio de docking

molecular de derivados de quinolinas fosforadas con sustituyentes fluorados para

conocer el posible modo de unión de las quinolinas fosforadas al complejo

Topoisomerasa I/ ADN. Este estudio parece indicar una elevada actividad

biológica para los derivados de quinolina fluorados y fosforados.

A continuación se prepararon los derivados de quinolinas fosforadas

mediante reacción de Povarov de iminas, derivadas de anilinas fosforadas y

aldehídos con olefinas. La oxidación de estos derivados ha dado lugar a

compuestos heterocíclicos que podrían tener actividad como inhibidores de la

Topoisomerasa I.

Los ensayos de inhibición y citotoxicidad indican que algunos de los

compuestos preparados presentan mejor porcentaje de inhibición que la

Camptotecina a una concentración de 25 M. aunque la concentración necesaria

para reducir in vitro el crecimiento celular en un 50% solo es próxima a la de la

Camptotecina en tres de los casos estudiados.

Conclusiones. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

299

Conclusiones.

En conclusión, se han preparado 1-amino-2-azadienos fluorados derivados

de fosfonato por adición de amidinas a un compuesto acetilénico fluorado y

fosforado y se ha estudiado su reactividad frente a diferentes reactivos. El

comportamiento enamínico de los 2-azadienos frente a 4-fenil-1,2,4-triazolin-3,5-

diona dió lugar a 2-azadienos sustituidos.

Por otra parte, se han preparado 1-azadienos con sustituyentes fluorados

derivados de fosfonato de etilo, mediante reacción de Wittig de iluros de fósforo

con glioxalato de etilo. Su reducción ha permitido la preparación de -amino

fosfonatos fluorados, cuya ciclación ha dado lugar a una -lactama fluorada y

fosforada.

Se han preparado aldiminas derivadas de 3-aminopiridina. Las

cicloadiciones [4+2] vía estados de transición endo, de aldiminas con olefinas

sencillas permiten la preparación de derivados de tetrahidronaftiridinas con control

regio- y estereoselectivo de dos o tres estereocentros. La reacción con olefinas

tensionadas conduce a cicloaductos exo [4+2] y [2+2] a través de una adición

estereoselectiva exo -facial. Además, cuando la reacción tiene lugar con una

norbornadieno se forma, junto con los cicloaductos exo [4+2] y [2+2], el

cicloaducto HOMO por aproximación endo-facial de la olefina a la imina.

La reacción de aldiminas con grupos electroatractores como las derivadas

de glioxalato de etilo y p-nitro y o,p-dinitroanilinas, con norbornadieno conducen al

cicloaducto exo [4+2], al cicloaducto HOMO y a una -amino--lactona cuya

formación podría explicarse por una aproximación exo -facial de la olefina a la

aldimina a través de un mecanismo iónico.

Conclusiones. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

300

Se ha desarrollado una metodología para aromatizar y oxidar las tetrahidro-

1,5-naftiridinas obtenidas anteriormente y poder de esta forma acceder a

compuestos heterocíclicos y con grupos carbonilo o hidroxilo, que podrían

comportarse como inhibidores de Topoisomerasa I.

Se han realizado pruebas biológicas que han permitido conocer el

porcentaje de inhibición de la Topoisomerasa I de estas moléculas y cuál es la

concentración necesaria para reducir in vitro el crecimiento celular en un 50%.

Por último, el estudio de docking molecular ha indicado su posible

disposición en el complejo Topoisomerasa I / ADN para inhibir la acción de la

enzima.

Se ha llevado a cabo el estudio de docking molecular de derivados de

quinolinas fosforadas con sustituyentes fluorados para conocer el posible modo de

unión de las quinolinas fosforadas al complejo Topoisomerasa I/ ADN. Este

estudio parece indicar que podrían presentar una elevada actividad biológica para

los derivados de quinolina fluorados y fosforados.

Se han preparado aldiminas derivadas de anilina con grupos fosfonato de

etilo y fosfanoxido en posición 2 y aldehídos aromaticos. Las cicloadiciones [4+2]

vía estados de transición endo, de iminas fosforadas con olefinas sencillas

permiten la preparación de derivados de tetrahidroquinolina al igual que en el caso

de las aldiminas derivadas de 3-aminopiridina, con control regio- y

estereoselectivo de dos o tres estereocentros. Sin embargo la reacción con

olefinas tensionadas como el biciclopentadieno o nobornadieno conduce a

cicloaductos exo [4+2] y [2+2] a través de una adición estereoselectiva exo -

facial. Además, cuando la reacción tiene lugar con norbornadieno se forma, junto

con los cicloaductos exo [4+2] y [2+2], el cicloaducto HOMO por aproximación

endo-facial de la olefina a la imina, al igual que sucedía con aldiminas con grupos

electroatractores como las derivadas de glioxalato de etilo y p-nitro y o,p-

dinitroanilinas.

Además, se ha desarrollado una metodología para aromatizar y oxidar las

tetrahidroquinolinas fosforadas obtenidas anteriormente y poder de esta forma

acceder a compuestos heterocíclicos, que podrían comportarse como inhibidores

de Topoisomerasa I.

Conclusiones. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

301

Los ensayos de inhibición y citotoxicidad indican que algunos de los

compuestos fosforados y fluorados preparados presentan mejor porcentaje de

inhibición que la Camptotecina a una concentración de 25 M. aunque la

concentración necesaria para reducir in vitro el crecimiento celular en un 50% solo

es próxima a la de la Camptotecina en tres de los casos estudiados.

Índice de tablas. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

487

Índice de tablas.

Tabla 1. Fosfazenos 24 obtenidos.

Tabla 2. Iluros de fósforo 22 obtenidos.

Tabla 3. Obtención de las aldiminas 33 por reacción de 3-aminopiridina 31 y

aldehídos 32.

Tabla 4. Estudio de la reacción entre la aldimina 33a y estireno 34a.



Tabla 7. Reacción entre las aldiminas 33a-b con estireno 34a y ciclopentadieno

34b, en presencia de BF3·Et2O.

Tabla 8. Estudio de la reacción entre las aldiminas 33 e indeno 34c.

Tabla 9. Energías de activación (Ea) y energías de reacción (Erxn) asociadas a

la formación de cicloaductos 46, 47 y 49d.

Tabla 10. Energías de activación (Ea) y energías de reacción (Erxn) asociadas a

la formación de los cicloaductos endo 35, 37, 40, 46 y 49.

Tabla 11. Estudio de las condiciones de reacción entre 33c y 34b en presencia de

BF3·Et2O.

Tabla 12. Estudio de las condiciones de reacción entre la aldimina 33c con

estireno 34a e indeno 34c.

Tabla 13. Reacción entre las aldiminas 33a-c y dienófilos 34.

Tabla 14. Reacción entre las aldiminas 33a-c y 34g.

Índice de tablas. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

488

Tabla 15. Obtención de las aldiminas 65 por reacción de anilinas 66 y glioxalato

de etilo 32c.

Tabla 16. Reacción de las aldiminas 65 con norbornadieno 34g.

Tabla 17. Estudio de la dehidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina

36 con BQ en dioxano a reflujo (102ºC).

Tabla 18. Estudio de la deshidrogenación de derivados de tetrahidro-1,5-naftiridina

41 con BQ en dioxano a reflujo (102ºC).

Tabla 19. Estudio de la reacción de deshidrogenación de las tetrahidroquinolinas

41 con triacetato de manganeso.

Tabla 20. Estudio de la reacción de oxidación de los compuestos 42 con 3 eq. de

Mn(AcO)3, en ácido acético.

Tabla 21. Estudio de la reacción de formación de los compuestos hidroxilados

102.


Tabla 23. Porcentajes de inhibición de la enzima.

Tabla 24. Valores de IC50 de los derivados de naftiridina.

Tabla 25. Porcentajes de inhibición y valores de IC50 de los derivados de

naftiridina.

Tabla 26. Valores de gscore/gemodel para los derivados de naftiridina.

Tabla 27. Valores de gscore/gemodel para derivados de quinolina.

Tabla 28. Preparación de las iminas 76-78.

Tabla 29. Estudio de la reacción entre la imina 76a (R = Ph) y estireno 34a en


Tabla 30. Estudio de la reacción entre la imina 76b (R = Me) y estireno 34a en


Tabla 31. Estudio de la reacción entre la imina 76c (R = CO2Et) y estireno 34a en


Tabla 32. Estudio de la reacción entre la imina 76k (R = 2-piridil) y estireno 34a en


Índice de tablas. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

489

Tabla 33. Estudio de la reacción entre las iminas derivadas de óxido de fosfina

77a-c,k y estireno 34a.

Tabla 34. Estudio de la reacción de Povarov entre la imina fosforada 78a y

estireno 34a.

Tabla 35. Resultados de la reacción de 76-78 con 34a, en cloroformo y en


Tabla 36. Resultados con 34b y 34c en cloroformo.

Tabla 37. Reacción de las iminas 76 con biciclopentadieno 34f y norbornadieno

34g.

Tabla 38. Estudio de la oxidación de los compuestos 81 y 89 con 3 equivalentes

de azufre.

Tabla 39. Estudio de la oxidación de los compuestos 82 y 90 con 3 equivalentes

de BQ en dioxano a reflujo (102ºC).

Tabla 40. Resultados de la oxidación de las tetrahidroquinolinas 82 y 90 utilizando

3 equivalentes de azufre en polvo en ausencia de disolvente.

Tabla 41. Porcentaje de inhibición de la Topoisomerasa I de la Camptotecina.

Tabla 42. Porcentajes de inhibición de la enzima con distintas concentraciones de

compuesto.

Tabla 43. Valores de IC50 de los derivados de quinolinas fosforadas.

Tabla 44. Porcentajes de inhibición y valores de IC50 de los derivados de quinolina

fosforados.

Índice de compuestos. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

493

Índice de compuestos.

En el siguiente índice de compuestos se encuentran representados los

productos que aparecen descritos en esta Memoria.

Capítulo I. Síntesis y reactividad de azadienos fluorados derivados de fosfonato.


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Capítulo II. Síntesis de análogos de inhibidores de Topoisomerasa I.


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Índice - hasiera - upv/ehu m_1.pdf · g0 → fase de descanso. g1 → interfase. g2 → segunda...

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