SINTESIS Y EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD BIOLÓGICA

SINTESIS Y EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD BIOLÓGICA
DE DERIVADOS MIXTOS DE ANTITUMORALES
DE GOLFOMICINA-A Y SALES BILIARES
Proyecto Inscrito en Vicerrectoría de Investigación: No. 115-B0-005
Vigencia: enero del 2010-diciembre 2012
Ampliación de Vigencia: 1 de febrero 2012 al 31 diciembre 2013
Escuela de Química
Universidad de Costa Rica
Dr. Jorge Cabezas Pizarro
Investigador Principal
Dr. Víctor Hugo Soto Tellini
Investigador Asociado
M.Sc. Suhellen Vásquez (asistente)
Laura Bolaños Chaves (asistente)
Laboratorio de Ensayos Biológicos, LEBi,
Escuela de Medicina, U.C.R.
M.Sc. Jorge Granados Zúñiga (Investigador Asociado)
M.Sc. Luis Felipe Somarribas Patterson (asistente)
Escuela de Química, Universidad Nacional
Dr. Sergio Madrigal Carvallo (Investigador Asociado)
Alex Horacio González Murillo (asistente)
Resumen:
En este proyecto se desarrolló una nueva metodología de síntesis química que
permitió la preparación de 10 alcoholes bishomopropargílicos. Este tipo de
compuestos químicos son muy útiles en la preparación de sustancias más
complejas. Este nuevo procedimiento fue utilizado en una metodología de
síntesis diseñada para la preparación de la Golfomicina-A, un compuesto
sintético que posee actividad anticancerígena.
Se prepararon además 14 compuestos derivados de sales biliares, los cuales
mostraron actividad citotóxica. El efecto de estos derivados fue evaluado en
cinco líneas celulares: MCF-7 (cáncer de mama), H460 (cáncer de pulmón),
SW620 (cáncer de colon) HepG2 y Hep3B (cáncer hépatico).
Objetivos:
El objetivo de este proyecto fue desarrollar una nueva metodología de síntesis
química que permitiera preparar el compuesto antitumoral Golfomicina-A, y
algunos compuestos derivados del mismo.
Otros compuestos de interés fueron los ácidos biliares, las cuales son productos
del metabolismo del colesterol, algunos de ellos son tóxicos, y otros han sido
utilizados como fármacos para el tratamiento de diversas enfermedades.
De particular interés, en este proyecto, son los productos formados entre la
Golfomicina-A y algunos ácidos biliares, los cuales, se presume deben tener
importante actividad biológica. Una vez preparados estos últimos compuestos, el
objetivo final del proyecto es probar su posible actividad antitumoral.
Resultados Principales:
La
Golfomicina-A,
1,
posee
en
su
estructura
un
alcohol
de
tipo
bishomopropargílico, 2, (Figura 1), por lo que este proyecto inició con el
desarrollo de un nuevo método químico de preparación de este tipo de
alcoholes, para posteriormente construir alrededor de estos, el resto de la
estructura de la Golfomicina-A, 1.
i. Síntesis de alcoholes bishomopropargílicos.
Se logró desarrollar un nuevo y eficiente método1 para la preparación de estos
alcoholes bishomopropargílicos, 2, mediante la reacción de cloruros de ácido, 3,
con 2 equivalentes del dianión 1,3-dilitiopropino, 4, cuya preparación fue también
un método de síntesis química desarrollado en nuestro laboratorio 2 (Esquema
1).
1
2
Vázquez, S.; Cabezas, J.A. Terahedron. Lett. 2014, 55, 1894.
Cabezas, J. A.; Pereira, A. R.; Amey, A. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 6819;
Pereira, A. R.; Cabezas, J. A. J. Org. Chem. 2005, 70, 2594.
Una vez desarrollada esta metodología, se procedió a la síntesis de varios de
estos alcoholes bishomopropargílicos, para mostrar la amplia aplicabilidad de
este nuevo método (Tabla 1). Con esta nueva metodología se pudieron
preparar, en reacciones de un solo paso, varios alcoholes bishomopropargílicos
altamente funcionalizados en buenos rendimientos (ver 12, 17, 19, 20, 22 en
Tabla 1). La preparación de este tipo de compuestos altamente funcionalizados,
mediante un proceso corto y eficiente, no se encontraba reportada en la
literatura antes del desarrollo de este procedimiento. Normalmente, esto sería un
proceso que llevaría varios pasos de reacción y metodologías más largas. Este
nuevo procedimiento es un aporte importante al estado del conocimiento de la
síntesis orgánica de este tipo de compuestos, los cuales son importantes,
especialmente porque estos son materiales de partida muy útiles para la
preparación de otras sustancias más complejas.
Tabla 1. Conversión de cloruros de ácido en alcoholes bishomopropargílicos
Entrada
Sustrato
% de
rendimiento
Producto(s)a
E2
H3O+
1
57
6
5
65
2
H3O+
7
8
3
H3O+
57
10
9
4
H3O+
60
12
11
55b
5
13
H3O
+
14
H3O+
6
33b
16
15
ClSi(CH3)3
7
53
11
17
18
CH3I
8
7
47
19
44c
(CH2O)n
9
5
20
23
10
5
21
22
ii. Síntesis de Golfomicina-A.
Una metodología diseñada, en este proyecto, para la síntesis de la GolfomicinaA inició con el alcohol bishomopropargílico, 16, el cual fue previamente
preparado en el desarrollo de la metodología descrita anteriormente (Tabla 1,
entrada 6). Este alcohol fue protegido como el éter de silicio, 22. El acoplamiento
de 22, bajo condiciones de catálisis con paladio, con el alcohol 2-yodo bencílico,
23, produjo el derivado 24, que fue oxidado para producir el aldehído, 25. El
acetileno
terminal,
presente
en
el
derivado
25,
fue
tratado
con
hexametildisilazida de potasio (KHMDS), para lograr el cierre del anillo, y
obtener el correspondiente alcohol, 26, precursor de Golfomicina-A (Esquema
2). La oxidación del alcohol bencílico y remoción del éter de silicio produciría la
Golfomicina-A, 1.
OH
TBDMSiCl
16
O
22
OH
I 23
Si
Pd(PPh3)4
CuI, BuNH2
68%
O
OH
PCC
Si
H
O
24
KHMDS
Si
O
40%
OH
26
84%
25
O
O
Si
1
12%
OH
Esquema 2
El cierre de anillo en 25, produjo el compuesto 26, precursor de la GolfomicinaA, en muy bajo rendimiento, y de forma muy contaminada, por lo que
actualmente se trabaja en el desarrollo de metodologías de síntesis que
permitan la preparación de la Golfomicina-A y derivados afines, de forma más
eficiente y con mejores rendimientos.
iii. Derivados de ácidos biliares con actividad biológica.
Se decidió preparar otros derivados con ácidos biliares. Se funcionalizó la
posición 3 de los ácidos biliares en forma de un grupo amino y se hizo
reaccionar con diversos cloruros de ácido, para formar las correspondientes
amidas, tal y como se muestra en el Esquema 3. Mediante esta metodología se
prepararon 14 compuestos, a los que se les midió la actividad biológica. La
actividad biológica de los derivados así obtenidos, fue determinada contra
diversas células antitumorales. A pesar de que varios de los compuestos
mostraron actividad antitumoral, presentaron poca selectividad pues también
fueron muy tóxicos contra células sanas. Esta actividad biológica fue medida en
los Laboratorios de Ensayos Biológicos (LEBi) de la Escuela de Medicina,
(U.C.R.) y en el Instituto de Biología Farmacéutica de la Universidad de Freiburg
en Alemania.
Se evaluó el potencial citotóxico de seis derivados de los ácidos cólico y
desoxicólico. El efecto de estos derivados se evaluó en cinco líneas celulares:
línea celular MCF-7 (cáncer de mama), H460 (cáncer de pulmón), SW620
(cáncer de colon) HepG2 y Hep3B (cáncer hépatico). Los resultados mostraron
que los compuestos evaluados presentan citotoxicidad a concentraciones
iguales o inferiores a 100 μM. Además, entre los compuestos evaluados, un
derivado de alcohol biliar mostró valores de IC50 de gran relevancia a nivel
farmacológico (5 - 10 μM); de los más bajos reportados en la literatura
empleando distintos derivados de ácidos biliares.
Se ha reportado que los ácidos biliares son capaces de regular distintas vías
metabólicas, y a través de esto podrían ejercer un efecto antitumoral al afectar el
metabolismo de estas células, lo cual ha demostrado ser una estrategia
adecuada para el tratamiento de ciertos tipos de cáncer.
Publicaciones generadas en este proyecto:
-“ Desarrollo de una nueva metodología para la obtención de alcoholes
bishomopropargílicos y su aplicación en la síntesis de Golfomicina-A y
derivados.”
Suhelen Vásquez Céspedes, Tesis de Maestría, Escuela de Química,
Universidad de Costa Rica, 2013.
Tesis premiada con Mención de Honor.
- “Evaluación del potencial antitumoral de derivados sintéticos de ácidos biliares”
Luis Felipe Somarribas Patterson, Tesis de Maestría, en Ciencias Biomédicas,
Escuela de Medicina, Universidad de Costa Rica, 2014.
Tesis premiada con Mención de Honor.
revistas internacionales:
“A facile method for the preparation of bishomopropargylic alcohols from acyl
chlorides”
Vásquez, S.; Cabezas, J.A. Tetrahedron Lett. 2014, 55, 1894.