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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE

CURSO DE FARMÁCIA

AMANDA MAFFEZZOLLI DEICHMANN BRUNA HAWERROTH

SÍNTESE DE DERIVADOS HÍBRIDOS BENZOTIAZOL-MALEIMÍDICOS

Itajaí (SC)

2013

UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE

CURSO DE FARMÁCIA


Monografia apresentada como requisito para obtenção do título de farmacêutico pela Universidade do Vale do Itajaí, Centro de Ciências da Saúde. Orientadora: Profa. Dra. Fátima de Campos Buzzi

Itajaí (SC)

Junho de 2013

Wxw|vtÅÉá xáàx àÜtutÄ{É tÉá ytÅ|Ä|tÜxá? tÅ|zÉá x t àÉwtá tá ÑxááÉtá |Çà|ÅtÅxÇàx ÑÜxáxÇàxá xÅ ÇÉáátá ä|wtá? Öâx ÇÉá tâå|Ä|tÜtÅ x tÑÉ|tÜtÅ vÉÅ

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AGRADECIMENTOS

À Deus, em primeiro lugar, que nos presenteou com o dom da vida, e com ela

a capacidade para amarmos e lutarmos pela conquista de nossos ideais. Pela

presença em cada passo de nossa caminhada, guiando-nos da melhor forma

possível, dando-nos saúde, coragem e perseverança para atingirmos nossos

objetivos. Pelos nossos pais, amigos e por todos aqueles que entraram na nossa

história de vida e nos ensinaram a ser mais humanas. Agradecemos pelo término

desta longa jornada e, principalmente, por tudo que fomos, que somos e ainda

seremos.

Aos nossos pais, que nos proporcionaram uma vida digna, nos ensinaram a

acreditar que tudo é possível quando somos honestos e de íntegro caráter, e que

desistir jamais vale a pena, pois a concretização dos nossos sonhos depende

somente da nossa força de vontade.

Aos familiares, pelo seu apoio incondicional, compreensão e paciência,

sobretudo em momentos decisivos.

Aos nossos amigos, que nos ensinaram o verdadeiro significado e

importância do companheirismo.

Aos colegas de trabalho, que muitas vezes dedicaram seu tempo com

disposição para nos auxiliar.

À nossa querida orientadora, Profª. Dra. Fátima de Campos Buzzi, que

dedicou parte de seu tempo para nos transmitir os conhecimentos necessários, com

vontade de nos fazer pessoas melhores.

Aos excelentíssimos Prof. Dr. Clóvis Antônio Rodrigues e Prof. Dr. Rogério

Corrêa, componentes da banca, que nos ensinaram com empenho, respeito e

profissionalismo.

Ao Prof. Dr. Rivaldo Niero, que com atenção e compreensão nos ajudou na

elucidação de parte da pesquisa.

Enfim, à todos que contribuíram direta ou indiretamente para a construção

deste trabalho, nosso Muito Obrigada!


Amanda Maffezzolli DEICHMANN e Bruna HAWERROTH

Orientadora: Profa. Dra. Fátima de Campos Buzzi

Defesa em: junho de 2013

Resumo: Uma das principais características da indústria farmacêutica é a importância das atividades da ciência e da tecnologia na produção de fármacos. As imidas cíclicas e os tiazóis têm demonstrado atividades biológicas promissoras e potencial para a descoberta de novos fármacos. O objetivo deste trabalho foi contribuir para a descoberta de novas moléculas híbridas benzotiazolmaleimidas e avaliar suas propriedades “in sílico” para o descobrimento de novos compostos. Os heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos por 4-H, 4-Cl, 3,4-Cl2, 4-CH3 e 4 –OCH3, segundo o "método manual" de Topliss, foram obtidos sinteticamente por processos usuais de síntese orgânica, por duas diferentes rotas reacionais. A primeira consistia na reação com ácido acético, tiocianato de amônio e anilinas substituídas para a formação das feniltiouréias substituídas, nas quais foi adicionado hidróxido de amônio para a formação dos heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos. Na segunda metodologia reagiram-se as anilinas substituídas com tiocianato de amônio em ácido clorídrico, até a precipitação para a formação dos 1,3-benzotiazol-2-amino substituídos. Após essa etapa foram realizadas as sínteses dos ácidos (2Z)-4-(1,3-benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico substituídos, até a formação das respectivas 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídas. Devido as variações dos rendimentos da rota 2, a metodologia 1 foi escolhida para dar sequência à pesquisa e as reações foram realizadas diretamente, sem a etapa de formação dos ácidos substituídos. Foram sintetizados cinco heterociclos aminobenzotiazois substituídos, cujos rendimentos foram de 1,82 a 31,17%. Estes compostos foram monitorados por cromatografia em camada delgada (CCD) e caracterizados por técnicas espectroscópicas de infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono (RMN 13C). À partir da reação dos heterociclos com o anidrido maleico, foram sintetizados mais cinco compostos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos, cujos rendimentos variaram entre 71 a 98,83%. Os compostos foram monitorados por cromatografia em camada delgada (CCD) e caracterizados por técnica espectroscópica de infravermelho. Realizou-se uma análise teórica por Lipinski, para a determinação da biodisponibilidade oral e do perfil antinociceptivo para posteriores testes “in vivo”. Os produtos sintetizados não violaram nenhuma das regras propostas por Lipinski, e demonstraram um perfil promissor como protótipos a futuros fármacos. Palavras-chave: Maleimida. Síntese orgânica. Tiazolidinadiona.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Estruturas químicas de algumas imidas cíclicas. ......................................................... 26 Figura 2. Estrutura química da Talidomida e grupos farmacológicos de interesse. ................ 27 Figura 3. Estruturas químicas de fármacos disponíveis no mercado farmacêutico, contendo grupos imídicos e derivados. ............................................................................................................. 28 Figura 4. Estruturas químicas da Iloperidona, Asenapina e cloridrato de Lurasidona. ........... 29 Figura 5. Estrutura química do Cloridrato de Lurasidona e heterociclos. .................................. 29 Figura 6. Estrutura do núcleo benzotiazolínico. ............................................................................. 30 Figura 7. Estruturas de fármacos disponíveis no mercado farmacêutico contendo núcleo tiazolínico e derivados. ....................................................................................................................... 31 Figura 8. Rota reacional para a obtenção dos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos pela metodologia 1. ...................................................................................................................................... 36 Figura 9. Rota reacional para a obtenção dos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos pela metodologia 2. ...................................................................................................................................... 37 Figura 10. Rota reacional para a obtenção dos híbridos benzotiazol-maleimídicos. .............. 38 Figura 11. Proposta de mecanismo de reação: substituição nucleofílica acílica e ciclização intramolecular para a obtenção dos compostos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos. ......................................................................................................................................... 41 Figura 12. Espectroscopia de infravermelho do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH). ................................................................................................................................................................ 50 Figura 13. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H (300 MHz) do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) com acetona-d6. ......................................................................... 51 Figura 14. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 13C (75 MHz) do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) com acetona-d6. ......................................................................... 52 Figura 15. Espectroscopia de infravermelho do composto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona (RfxATBH). .......................................................................................................................... 57

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 1,3-benzotiazol-2-amina ..................................................................................................................................... 43 Tabela 2. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina .................................................................................................................. 44 Tabela 3. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2-amina .............................................................................................................. 45 Tabela 4. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina .............................................................................................................. 46 Tabela 5. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina .............................................................................................................. 47 Tabela 6. Comparação dos valores de fator de retenção, ponto de fusão, rendimento e tempo de reação obtidos ao final da rota sintética pela metodologia 1 ................................. 48 Tabela 7. Comparação do tempo de reação e rendimento obtidos na síntese das 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídas. ................................................................. 55 Tabela 8. Valores obtidos pelo programa computacional para análise "in sílico" da regra de Lipinski. .................................................................................................................................. 60

LISTA DE ABREVIATURAS ADMET - Absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade BHTs - Derivados benzotiazolínicos CCD - Cromatografia em camada delgada CQ - Química Combinatória p. f. - Ponto de fusão Rf - Fator de retenção HCL- Ácido clorídrico HIV - Vírus da imunodeficiência humana IF - Indústria Farmacêutica IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry NCEs - New Chemical Entities P&D - Pesquisa e desenvolvimento PM - Peso molecular QSAR - Quantitative Structure Activity Relationships RMN - Ressonância magnética nuclear VS - Virtual screening

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 20

2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 22 2.1 Objetivo geral .................................................................................................... 22 2.2 Objetivos específicos ........................................................................................ 22 3 REVISÃO DA LITERATURA ......................................................................... 24 3.1 Química medicinal e a descoberta de fármacos ............................................. 24 3.2 Heterociclos ..................................................................................................... 256 3.3 Imidas cíclicas ................................................................................................... 26 3.4 Benzotiazolínicos .............................................................................................. 30 3.5 Inovação tecnológica e o planejamento de fármacos .................................... 32 4 MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................. 36 4.1 Métodos .............................................................................................................. 36 4.1.1 Síntese dos heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina com os substituintes de Topliss ...................................................................................................................... 36 4.1.1.1 Metodologia 1: Reação realizada com ácido acético ............................... 36 4.1.1.2 Metodologia 2: Reação realizada com ácido clorídrico ........................... 37 4.1.2 Síntese dos compostos híbridos benzotiazol-maleimídicos ...................... 38 4.2 Análises “in sílico”: .......................................................................................... 39 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 40 5.1 Síntese da 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) .................................................... 42 5.2 Síntese da 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina (PAA) ......................................... 43 5.3 Síntese da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2-amina (4AB) ......................................... 44 5.4 Síntese da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina (3,4Br) .................................. 45 5.5 Síntese da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina (ABM2) ......................................... 46 6 CONCLUSÕES ............................................................................................... 623

REFERÊNCIAS .................................................................................................. 635

20

1 INTRODUÇÃO

A ciência e a tecnologia se tornaram artifícios influenciadores na sociedade,

por proporcionarem incessante interesse na busca de entendimentos para os

fenômenos dos acontecimentos do cotidiano na produção de bens. É inegável a

contribuição que o desenvolvimento tecnológico vem trazendo às indústrias

farmacêuticas.

A importância das atividades de ciência e tecnologia, de pesquisa e

desenvolvimento (P&D) na produção de fármacos é uma das principais

características da indústria farmacêutica mundial (CUNHA et al., 2008).

Com os avanços na tecnologia farmacêutica, houve crescente interesse na

descoberta de substâncias químicas capazes de produzir efeitos benéficos à saúde.

Assim, o principal objetivo da indústria farmacêutica é o alívio e a cura das doenças.

A indústria farmacêutica tem incessantemente buscado fármacos com maior

seletividade e menor latência de ação, toxicidade e efeitos colaterais. Essas

características conferem boa aderência ao tratamento de pacientes e, como

consequência, garante tolerabilidade maior ao uso (CORRÊA; CAMPOS-BUZZI;

CECHINEL-FILHO, 2011).

As estratégias modernas usadas no planejamento racional de novos

compostos-protótipo se baseiam na "prévia definição do mecanismo de intervenção

terapêutica pretendida e por sua vez, do alvo-terapêutico eleito" (BARREIRO, 2009,

p. 28).

Na química medicinal a relação estrutura química e atividade biológica

(QSAR) compreende os "efeitos que a estrutura química de um composto pode

causar durante sua interação com o receptor biológico" (ARROIO; HONÓRIO;

SILVA, 2010, p. 694).

Uma importante área da química, a síntese de fármacos, permite a

construção de moléculas de diversos níveis de complexidade, a qual visa a obtenção

de novas substâncias ativas que representam uma grande parcela do mercado

farmacêutico. O tratamento de doenças, atualmente, requer a busca de novos

candidatos a protótipos de fármacos.

Na obtenção de novos fármacos, utiliza-se de estratégias moleculares tais

como os métodos “in sílico”, como a regra de Lipinski (LIPINSKI, 2001), e o “método

21

manual” de Topliss (TOPLISS, 1977; TOPLISS, 1993). Estes métodos visam à

obtenção de uma síntese racional.

Upadhyay, Pingali e Jursic (2010, p. 2215) afirmaram que "as imidas cíclicas

desempenham um importante papel na síntese orgânica e têm atraído considerável

atenção na química medicinal". Assim como nos últimos anos, tem havido um amplo

interesse na descoberta de derivados tiazolínicos, devido às suas atividades

biológicas e farmacológicas (ASATI et al., 2011).

Com base nestes trabalhos pretende-se unir ao núcleo imídico um grupo

benzotiazol, e sintetizar uma série de compostos seguindo a metodologia proposta

no "método manual" de Topliss, avaliando estas moléculas quanto às suas

propriedades de permeação e biodisponibilidade segundo a regra de Lipinski “in

sílico”, visando à obtenção de compostos potencialmente terapêuticos para o

desenvolvimento de novos fármacos.

22

2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo geral

Preparar derivados híbridos benzotiazol-maleimídicos e avaliar suas

propriedades “in sílico” para o desenvolvimento de compostos com potencial

aplicabilidade terapêutica.

2.2 Objetivos específicos

• Sintetizar uma série de heterociclos aminobenzotiazois contendo os

substituintes 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4- Cl e 3,4-Cl2 propostos pelo "método

manual" de Topliss;

• Sintetizar compostos híbridos unindo os heterociclos benzotiazois

previamente sintetizados à um núcleo maleimídico;

• Otimizar as condições reacionais;

• Purificar e caracterizar espectroscopicamente os compostos sintetizados;

• Avaliar a absorção e a permeabilidade dos compostos sintetizados de acordo

com os parâmetros estipulados na regra dos 5 de Lipinski “in sílico”.

23

24

3 REVISÃO DA LITERATURA

3.1 Química medicinal e a descoberta de fármacos O alívio para dores e feridas era procurado pelos povos através do uso de

substâncias da natureza, como as plantas medicinais, desde o início da civilização.

A implementação da nova e avançada tecnologia no que diz respeito aos fármacos,

os tratamentos e a cura das doenças instigam a sociedade científica (NOGUEIRA;

MONTANARI; DONNICI, 2009).

Para o desenvolvimento de produtos e medicamentos, faz-se necessária a

pesquisa de moléculas biologicamente ativas, e é através da química medicinal que

estas são realizadas, até sua inclusão no mercado farmacêutico.

A descoberta de novos fármacos pelas indústrias farmacêuticas exige

metodologias modernas para o seu desenvolvimento, já que é considerada uma

atividade industrial cara, demorada e multifatorial (LIMA, 2007).

A química medicinal, segundo a definição da IUPAC (International Union of

Pure and Applied Chemistry), é uma ciência multidisciplinar de importante papel na

produção e desenvolvimento de fármacos, cuja implicação se dá nas áreas química,

biológica, médica e farmacêutica, na qual os objetivos são o planejamento, a

descoberta, a invenção, a identificação e a preparação de protótipos para a

elucidação da relação estrutura química e atividade farmacológica (QSAR -

Quantitative Structure Activity Relationships) (GUIDO; ANDRICOPULO; OLIVA,

2010; LIMA, 2007).

A descoberta de novos fármacos pode ser compreendida como a escolha do

alvo terapêutico útil em determinadas patologias, envolvendo as estratégias

moleculares como bioisosterismo, homologação, simplificação e hibridação

molecular ou técnica computacional para a otimização de compostos-protótipo. Os

fármacos são considerados protótipos quando ativo, in vivo, por via oral, após a

determinação de sua atividade farmacológica (LIMA, 2007).

Para a indústria farmacêutica o maior desafio que se encontra é a descoberta

de novos fármacos. A área de pesquisa e desenvolvimento (P&D) necessita de altos

investimentos, que mostra um contraste em relação aos medicamentos incluídos no

mercado nos últimos anos (FERREIRA; OLIVA; ANDRICOPULO, 2011).

"A produtividade é questionada com base em dados que demonstram a

25

relação inversamente proporcional entre os investimentos em pesquisa e

desenvolvimento e a descoberta de novas entidades químicas (NCEs)" (LIMA, 2007,

p. 1458).

Uma vez que nas últimas décadas a incidência de doenças e infecções tem

crescido significativamente, tem-se buscado substâncias ativas mais potentes e

menos tóxicas, despertando amplo interesse das indústrias farmacêuticas e

pesquisadores. As indústrias farmacêuticas vêm testando mais de um milhão de

moléculas por ano, contudo o processo de descoberta e desenvolvimento de um

novo fármaco continua longo, complexo e com inúmeros passos; somente 20% das

novas descobertas apontam um candidato para os ensaios clínicos, e destes,

somente 10% chegam a ser registrados (PAUWELS, 2006).

As novas substâncias ativas são descobertas através do planejamento

racional, identificação e otimização dos compostos, e são, ainda, capazes de

atuarem em diversos alvos terapêuticos com o propósito de serem usados para a

cura ou prevenção de doenças (BARREIRO, 2009).

O grande desafio das indústrias farmacêuticas tem sido a obtenção de

fármacos que apresentem ação farmacológica específica, proporcionando eficácia,

qualidade e segurança no uso medicamentoso. O efeito terapêutico está relacionado

com as características da farmacocinética e farmacodinâmica para descrever o

movimento e a ação do fármaco através do organismo (MELO, 2008).

Em resposta a esta demanda crescente por substâncias estruturalmente

inovadoras para a avaliação farmacológica, um novo paradigma se estabelece na

identificação de substâncias bioativas e ao desenvolvimento de compostos-protótipo

com propriedades farmacodinâmicas e farmacocinéticas otimizadas, a fim de obter

novas informações da complexidade de doenças.

A qualidade de vida das pessoas tem sofrido mudanças significativamente

amplas devido à tecnologia e inovações durante o processo de descobertas

terapêuticas, principalmente em relação à mecanismos e alvos terapêuticos das

doenças (GUIDO; ANDRICOPULO; OLIVA, 2010).

3.2 Heterociclos

Os heterociclos são compostos que apresentam diferentes heteroátomos em

um anel, principalmente nitrogênio, oxigênio e enxofre, de grande interesse na

26

química medicinal para o desenvolvimento de novos medicamentos devido suas

atividades farmacológicas diversificadas (JAISWAL; MISHRA; SRIVASTAVA, 2012;

YADAV; DEVPRAKASH; SENTHILKUMAR, 2011).

A química de heterociclos trata da síntese e aplicações para o

desenvolvimento de novos bioprodutos. Em especial na indústria farmacêutica, os

heterocíclicos são fragmentos comuns na grande maioria dos fármacos comerciais.

Propriedades farmacológicas, farmacocinéticas, toxicológicas e físico-

químicas são características que podem ser modificadas à partir da introdução dos

heterociclos aos candidatos à fármacos. Estes são amplamente utilizados nos dias

de hoje, pois auxiliam na manipulação de algumas características essenciais das

moléculas, como as descritas anteriormente (GOMTSYAN, 2012).

Dentre os compostos extensivamente estudados e frequentemente

submetidos a alterações estruturais em busca de moléculas mais reativas frente à

miscelânea de atividades biológicas relatadas, destacam-se as imidas cíclicas e os

benzotiazois, que desempenham papel importante na síntese orgânica (UPADHYAY; PINGALI; JURSIC, 2010).

3.3 Imidas cíclicas

"São compostos que contém o grupo –CO-N(R)-CO-, onde R pode ser

hidrogênio, grupo alquila ou arila. Podem ser divididos em subclasses: maleimidas,

succinimidas, glutarimidas, ftalimidas, naftalimidas, e seus respectivos derivados"

(CECHINEL-FILHO et al., 2003, p. 230), os quais são mostrados na Figura 1.

Figura 1. Estruturas químicas de algumas imidas cíclicas.

Em 2003, Cechinel-Filho e colaboradores publicaram uma revisão

abrangendo os aspectos químicos e o potencial terapêutico das imidas cíclicas, um

grupo importante de compostos bioativos com propriedades anti-inflamatórias,

NH

O

OMaleimida

NH

O

OSuccinimida

NH

O

OGlutarimida

NH

O

OFtalimida

NH

O

O

Naftalimida

27

ansiolíticas, antivirais, antibacterianas, e antitumorais. A partir de então muitas

outras contribuições desta classe de compostos já se encontram relatadas na

literatura, bem como no mercado farmacêutico.

Pode-se citar o caso do fármaco Talidomida (Contergan®) (Figura 2), que

possui um núcleo ftalimídico e um núcleo glutarimídico. Embora tenha apresentado

efeitos adversos significativos no passado, quando foi utilizado como sedativo e

antiemético, foi liberado terapeuticamente pela Lei 10.651 de 16 de abril de 2003,

para o tratamento da hanseníase, mieloma múltiplo, doenças crônico-degenerativas

e de algumas doenças oportunistas que afetam portadores do vírus da

imunodeficiência humana (HIV) (BRANDÃO, 2005).

Figura 2. Estrutura química da Talidomida e grupos farmacológicos de interesse.

Outros fármacos disponíveis no mercado farmacêutico contendo o núcleo

imídico, além de outros núcleos heterocíclicos, contemplam os ansiolíticos e

antidepressivos como a Buspirona (Buspar®), a Gepirona (Ariza®), a Tandospirona

(Sediel®) e a Ipsapirona (KELLER et al., 2005). Há também fármacos

anticonvulsivantes como a Etossuximida (Zarontin®), eficaz no tratamento de crises

de ausência e convulsões mioclônicas (SWEETMAN, 2006). As estruturas dos

fármacos citados anteriormente são mostradas na Figura 3.

Núcleo glutarimídico

Núcleo ftalimídico

N

O

O

NHO

O

Talidomida

28

N

N

N

NN

O

O

CH3

CH3

Gepirona

N

N

N

NN

O

O

H

HTandospirona

Figura 3. Estruturas químicas de fármacos disponíveis no mercado farmacêutico, contendo grupos imídicos e derivados.

A utilização de antipsicóticos atípicos se tornou bastante comum em

pacientes que não respondem adequadamente ao tratamento de transtorno

depressivo (BLIER; BLONDEAU, 2011). A segunda geração de antipsicóticos é

utilizada no tratamento da esquizofrenia, uma doença crônica que leva à desordens

associadas à alterações psicóticas (TANDON; NASRALLAH; KESHAVAN, 2010).

Como a esquizofrenia é uma doença que afeta relações pessoais e sociais, o

tratamento inclui intervenções psicossociais e medicamentosas, embora o principal

objetivo do tratamento seja a redução da morbimortalidade, com consequente

redução de crises esquizofrênicas e melhor qualidade de vida aos portadores da

doença (TANDON; NASRALLAH; KESHAVAN, 2010). Os fármacos antipsicóticos

utilizados no tratamento de pacientes com esquizofrenia melhoram as funções

cognitivas e o desempenho da memória (SUMIYOSHI, et al., 2001).

No período de 2009 a 2010, três novos fármacos foram aprovados para o

tratamento de esquizofrenia: a Iloperidona (Fanapt®/ Novartis), a Asenapina

(Saphris®/ Merck) e o cloridrato de Lurasidona (Latuda®/ Sunovion), mostradas na

Figura 4 (CITROME, 2011). Todos contém diferentes anéis heterocíclicos, porém a

Glutarimida

Pirimidina

Succinimida

Piperazina

Piperazina Piperazina

Pirimidina

N

N

N

NN

O

O

Buspirona

N

N

N N

NS

O

OO

Ipsapirona

NH

O

O

CH3

CH3

Etossuximida

Pirimidina

Succinimida

Pirimidina

Piperazina Sacarina

Glutarimida

29

O

N

CH3

H H

Asenapina

Lurasidona, em especial, possui dois heterociclos de interesse nesta pesquisa: uma

imida cíclica e um benzotiazol.

Figura 4. Estruturas químicas da Iloperidona, Asenapina e cloridrato de Lurasidona.

Este fármaco foi desenvolvido pela Dainippon Sumitomo Pharma em

colaboração com os laboratórios de pesquisa da Merck (CITROME, 2011).

O cloridrato de Lurasidona (Latuda®/ Sunovion), um fármaco antipsicótico

atípico, recentemente lançado no mercado farmacêutico indicado para o tratamento

de esquizofrenia, possui em sua estrutura três diferentes heterociclos: uma imida

cíclica, uma piperazina e um benzotiazol (Figura 5). A estrutura deste fármaco

destaca a importância biológica dos heterociclos e motiva a incessante busca por

novas estruturas híbridas.

Figura 5. Estrutura química do Cloridrato de Lurasidona e heterociclos.

Benzotiazol

Benzotiazol

N

O

O

N N

N SImida cíclica (Succinimida)

Piperazina

.HCl

NO

F

N

O

O

CH3

CH3

O

Iloperidona

N

O

O

N

N

NS

Lurasidona

Piperidina

Benzoisoxazol

Pirrolidina

Piperazina

Oxocano

Succinimida

30

Assim, as imidas cíclicas são uma importante classe que contém amplo

espectro de atividade biológica e interesse no planejamento e desenvolvimento de

novos fármacos.

3.4 Benzotiazolínicos

O heterociclo benzotiazol é uma substância que possui diversas atividades

biológicas e devido à sua ampla aplicabilidade, possui um grande interesse pelas

indústrias farmacêuticas na descoberta de medicamentos (JAISWAL; MISHRA;

SRIVASTAVA, 2012, p. 632). A síntese desse composto e a incorporação do anel

benzotiazolínico é de importante interesse na exploração de moléculas, devido suas

propriedades, consideradas potentes e significantes (JAISWAL; MISHRA;

SRIVASTAVA, 2012; SHI et al., 2012).

O heterociclo benzotiazol é composto por dois heteroátomos, um nitrogênio e

um enxofre, em um anel de cinco membros condensado a um anel aromático de seis

membros, como mostrado na Figura 6.

Figura 6. Estrutura do núcleo benzotiazolínico.

Tal heterociclo é considerado uma base estrutural de fármacos, já que é

utilizado por suas diversas funções, principalmente como potente agente antitumoral,

citotóxico, bloqueador de neurotransmissores e agente neuroprotetor (KHAN et al.,

2011; KOK et al., 2008). As propriedades dos derivados benzotiazólicos têm sido

avaliadas em relação à suas atividades antibacteriana, antifúngica, antiviral,

antitumoral, antihipertensivo, antitubercular, antimalárica, anticonvulsivante, anti-

inflamatória, antialérgica, antidiabética e antiesquizofrenica (BONDOCK; FADALY;

METWALLY, 2010; CARDOSO, 2008; KUMBHARE et al., 2011; PRAVEEN et al.,

2012). Esses compostos benzotiazolínicos, atualmente, vêm sendo estudados

quanto à atividade anti-câncer. A mudança estrutural em algumas moléculas, na qual

pode-se adicionar grupos, tende ao aumento das atividades biológicas, e, portanto,

os compostos vêm apresentando atividade in vitro promissora (CARDOSO, 2008;

S

NBenzotiazol

31

JAISWAL; MISHRA; SRIVASTAVA, 2012; KHAN et al., 2011; KOK et al., 2008; SHI

et al., 2012; SONG et al., 2008; XIANG et al., 2012).

Possuem também ação inibidora da lipoxigenase, uma enzima que participa

da biossíntese dos leucotrienos na cascata do ácido araquidônico, influenciando nos

processos inflamatórios (BENACHENHOU et al., 2011).

A Figura 7 aponta alguns medicamentos que apresentam em suas estruturas

o núcleo tiazolínico, o qual apresenta diversas atividades biológicas, como

antirretroviral, o Ritonavir (Norvir®), anticâncer, a Epotilona e catalisador de reações

de descarboxilase e de condensação aldólica, o Pirofosfato de Tiamina (Benerva®)

(SOUZA et al., 2005).

Figura 7. Estruturas de fármacos disponíveis no mercado farmacêutico contendo núcleo tiazolínico e derivados.

Além da utilidade farmacológica, os compostos tiazolínicos são utilizados para

reações químicas, na síntese orgânica, como reações de oxidação, condensação,

formação de ligação carbono-carbono e transformações de grupos funcionais

(SOUZA et al., 2005).

Diidrotiazol-íon Pirimidina

Diidrotiazol

Tiazol

Tiazol

NH2 S

O

O

NH

NS

Sulfatiazol

S

N

CH3

CH3

N

CH3

O

NH

CH3 CH3

O

NH

OH

NH O

O

SN

RitonavirOH

CH3 O

CH3

CH3CH3

OH

O

RZ

CH3

CH3

O

N S

CH3

Epotilona

N

N

CH3

NH2

N+

S

CH3

OP

O

OH

O PO

OH

OH

Pirofosfato de tiamina

Tiazol

Oxaciclohexadecanodiona

Diidrotiazol-íon Pirimidina

Diidrotiazol

S

N

CH3

CH3

N

CH3

O

NH

CH3 CH3

O

NH

OH

NH O

O

SN

Ritonavir

Tiazol

Oxaciclohexadecanodiona

32

3.5 Inovação tecnológica e o planejamento de fármacos

As ferramentas biotecnológicas modernas oferecem informações importantes

para a descoberta e planejamento de novos fármacos, cujas substâncias

terapêuticas podem ser utilizadas no tratamento de doenças (GUIDO;

ANDRICOPULO; OLIVA, 2010).

Atualmente, inovações tecnológicas vêm trazendo reconhecimento e auxílio

no desenvolvimento de novos produtos, gerando considerável competitividade entre

empresas. A inovação é essencial para a sobrevivência das indústrias farmacêuticas

(IF), levando-se em consideração a ciência e questões lucrativas (VIEIRA;

OHAYON, 2006).

Na avaliação da potência, afinidade e seletividade dos fármacos

desenvolvidos tem-se utilizado os processos de reconhecimento molecular em

sistemas biológicos (GUIDO; ANDRICOPULO; OLIVA, 2010). Atualmente

empregam-se algumas estratégias para o desenvolvimento e design de novas

moléculas, utilizando-se a automatização de forma efetiva, principalmente nos

ensaios de screening rápido (MELO, 2008).

Para o desenvolvimento de compostos-protótipo utiliza-se de estratégias

moleculares visando a obtenção de uma síntese racional, verificando a correlação

semi-quantitativa entre atividade biológica, a hidrofobia e a descrição molecular

eletrônica e estérea dos substituintes aromáticos.

O aumento na produtividade durante os processos de descoberta de novas

moléculas pode estar relacionado com a implementação da Química Combinatória

(CQ) (LIMA, 2007).

A técnica de triagem biológica virtual (VS- virtual screening), através da

utilização de métodos computacionais, também conhecidos como “in sílico”, se

destaca entre as estratégias modernas para o planejamento de fármacos, utilizada

para modular a atividade biológica dos diversos alvos moleculares (FERREIRA;

OLIVA; ANDRICOPULO, 2011).

A tecnologia de screening virtual é amplamente utilizada para a avaliação de

parâmetros relacionados aos problemas de absorção, distribuição, metabolismo,

excreção e toxicidade (ADMET).

33

Utilizam-se os métodos “in sílico”, como a regra de Lipinski, (“Lipinski rule”) ou

“regra dos cinco” (“rule of five”); este nome se deve aos parâmetros envolvidos, que

usam valores múltiplos do número 5 (NOGUEIRA; MONTANARI; DONNICI, 2009).

A baixa atividade farmacológica dos fármacos deve-se à mais de 5 centros

doadores de ligação de hidrogênio, mais do que 10 aceptores de ligações de

hidrogênio, peso molecular maior do que 500 g/mol e log de P calculado maior do

que 5, caracterizando baixa absorção e permeabilidade (NOGUEIRA;

MONTANARI; DONNICI, 2009).

A "regra dos cinco", descrita anteriormente, é, em geral, utilizada pelas

indústrias farmacêuticas para estimar a solubilidade e a permeabilidade de fármacos

administrados pela via oral. À partir dos resultados obtidos, pode-se predizer as

influências moleculares e estruturais de um fármaco na absorção de um composto

(CAMPOS-BUZZI; CORRÊA; CECHINEL-FILHO, 2010).

De uma forma geral, a regra de Lipinski é de grande importância

farmacológica para o planejamento racional de diversos fármacos, baseando-se na

característica lipofílica do medicamento (NOGUEIRA; MONTANARI; DONNICI,

2009).

Existem métodos computacionais disponíveis atualmente para calcular os

valores de log P, inclusive de acesso livre na internet (NOGUEIRA;

MONTANARI; DONNICI, 2009). A importância da lipofilia para a análise de relações entre estrutura molecular e atividade biológica se deve ao fato de que na maioria dos casos, a estrutura e o funcionamento de uma série de sistemas biológicos estão intimamente relacionados com propriedades lipofílicas de seus componentes moleculares como: a) as interações primárias lipídicas que influenciam a estrutura dos sistemas biológicos e acarretam a compartimentalização em organelas celulares; b) os processos de transporte e distribuição nos sistemas biológicos, pois a membrana de dupla camada facilita a entrada de substâncias lipofílicas com baixa massa molecular e previne a difusão livre de moléculas polares com certo grau de seletividade. Além do mais, a lipofilia tem papel fundamental nas interações enzima-substrato, antígeno-anticorpo e outras interações como as de hormônios, de neurotransmissores e de modificadores de processos celulares. Assim, pode-se concluir que a lipofilia é característica físico-química de grande interesse no estudo e planejamento de fármacos (NOGUEIRA; MONTANARI; DONNICI, 2009, p. 234).

Outro método utilizado é o “método manual” de Topliss (TOPLISS, 1977;

TOPLISS, 1993), que sugere um método não estatístico, que consiste na análise

dos resultados biológicos de cinco compostos sintetizados que possuam anel

34

aromático na sua estrutura e que estejam presentes os seguintes substituintes: 4-H,

4-Cl, 3,4-Cl2, 4-CH3 e 4–OCH3. Para os quais a avaliação da atividade biológica

pode estar relacionada aos parâmetros hidrofóbicos (π), eletrônicos (σ) e estéreos

dos substituintes (Es) (CECHINEL-FILHO; NUNES; YUNES, 1993). Dessa forma,

pode-se propor novos substituintes que podem otimizar a atividade farmacológica

dos compostos em estudo.

Como pode se observar, atualmente, é extremamente importante a busca por

novos compostos-protótipo e é possível o estabelecimento de estudos sobre

métodos que visam a obtenção de moléculas promissoras e de interesse biológico.

Em resposta a esta demanda crescente por substâncias estruturalmente inovadoras,

pretende-se explorar a síntese de novos compostos benzotiazois-maleimídicos,

unindo duas classes de comprovadas ações biológicas, as imidas cíclicas e os

benzotiazois, na busca de novos compostos biologicamente ativos.

35

36

4 MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Métodos

4.1.1 Síntese dos heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina com os substituintes de Topliss

A síntese dos heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos foi realizada

por duas diferentes metodologias para a otimização dos processos reacionais.

4.1.1.1 Metodologia 1: Reação realizada com ácido acético

Figura 8. Rota reacional para a obtenção dos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos pela metodologia 1.

Em um erlenmeyer foram adicionadas 1 mol das anilinas substituídas (1) com

o ácido acético, mantendo-os sob agitação em banho de gelo durante 30 minutos.

Após solubilização completa, foram adicionados 2 mols de tiocianato de amônio (2) e

água destilada para a formação de intermediário feniltiouréia substituído (3), o qual

precipitou. Após meia hora, adicionou-se 2 mL da solução de bromo em ácido

acético 20%, em agitação por 15 minutos. Em seguida foram adicionados 12 mL de

água, e foi filtrada com água gelada. O líquido filtrado foi transferido para um funil de

separação e foi extraído com 2 mL de tolueno. Na fase aquosa foi adicionado

hidróxido de amônio, até pH 8,5-9,5 para a precipitação do respectivo heterociclo

1,3-benzotiazol-2-amina substituído (4), o qual foi filtrado a vácuo

(SATYANARAYANA et al., 2008).

NH2

R + NH4SCNN

SNH2R

NH

R

NH2

S

CH3COOH

agitação

BrCH3COOH

agitação

R = 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4-Cl, 3,4-Cl2

(1) (2) (3) (4)

Feniltiouréias substituídas 1,3-benzotiazol-2-amina substituídas

37

4.1.1.2 Metodologia 2: Reação realizada com ácido clorídrico

Figura 9. Rota reacional para a obtenção dos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos pela metodologia 2.

Em erlenmeyer adicionaram-se ácido clorídrico e as anilinas substituídas (1) e

após ebulição foi adicionado tiocianato de amônio (2) e água destilada, submetidos à

agitação e aquecimento até a turvação dos compostos. Para a formação do

intermediário feniltiouréia substituído (3), a reação foi vertida em gelo para

precipitação, a qual foi filtrada e mantida em dessecador. As reações foram

realizadas com diferentes proporções molares, apresentadas e discutidas nos

resultados.

Na próxima etapa a feniltiouréia foi solubilizada em clorofórmio, submetida à

agitação e aos poucos adicionou-se solução de bromo em clorofórmio 20% até a

manutenção da coloração amarelo-alaranjado, mantendo-se durante uma noite.

A reação foi filtrada com clorofórmio gelado até a coloração alaranjada

desaparecer. Em seguida adicionou-se hidróxido de amônio para formação do

precipitado, que foi filtrado com água destilada e mantido em dessecador.

Os compostos substituídos foram monitorados por cromatografia em camada

delgada (CCD), visualizadas em câmara UV a 254 nm, caracterizados por ponto de

fusão (p. f.) (aparelho Microquímica Apf-301 para aferição de ponto de fusão de

forma direta, não corrigida) e identificadas por espectroscopia de infravermelho

(Espectrofotômetro de infravermelho Shimadzu- IR Prestige 21) e ressonância

magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono (RMN 13C) (Espectrofotômetro

de ressonância magnética nuclear Bucker AC-300).

NH2

R

R = 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4-Cl, 3,4-Cl2

NH4SCNNH NH2

SR

Feniltiouréias substituídas

BrCHCl3

agitaçãoR

N

SNH2

1,3-benzotiazol-2-amina substituídos

(1) (2) (3) (4)

HCl

Δagitação

+

38

4.1.2 Síntese dos compostos híbridos benzotiazol-maleimídicos Figura 10. Rota reacional para a obtenção dos híbridos benzotiazol-maleimídicos.

Em erlenmeyer foram solubilizados, separadamente, 1 mol dos heterociclos

aminobenzotiazois substituídos (4) e 1 mol do anidrido maleico (5) em éter. Sob

agitação, os líquidos foram misturados até a precipitação dos respectivos ácidos

(2Z)-4-(1,3-benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico substituídos (6). Estes foram

adicionados em um balão de refluxo com anidrido acético e acetato de sódio anidro

para a formação das respectivas 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona

substituídas (7) (Figura 10). Embora esta metodologia tenha sido proposta inicialmente, para aprimorar o

andamento da formação dos compostos híbridos benzotiazol-maleimídicos, as

reações foram realizadas excluindo-se a etapa de formação dos ácidos substituídos

(6), obtendo-se diretamente os produtos desejados (Figura 10). Portanto, à partir da

obtenção da 1,3-benzotiazol-2-amina, foi realizada em um balão de refluxo a reação

com anidrido maleico (5), na proporção 1:1 mol, anidrido acético e acetato de sódio

anidro para a formação das respectivas 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona

substituídas (7) (Figura 10).

Quando necessário, os compostos finais foram submetidos à recristalização

ou à métodos cromatográficos apropriados para a purificação.

Ambas as reações foram monitoradas por cromatografia em cada delgada

(CCD) e visualizadas em câmara UV a 254 nm, caracterizados por ponto de fusão

(p.f.) (Aparelho microquímica Apf-301 para aferição de ponto de fusão de forma

direta, não corrigida), e por técnicas espectrométricas de infravermelho

(Espectrofotômetro de infravermelho Shimadzu- IR Prestige 21).

O

O

O

OH

O

O

N

SNHR

N

SN

O

O

R+

N

SNH2R

Éter ou THF

Agitação

(CH3CO)2OCH3COO-Na+

Δ

(CH3CO)2OCH3COO-Na+

Δ

(4)

(5)(6)

(7)1,3-benzotiazol-2-amina substituídas

1-(1,3-benzotiazol-2-il)-2-H-pirrol-2,5-diona substituídos

R = 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4-Cl, 3,4-Cl2

39

4.2 Análise “in sílico”:

Cálculos teóricos computacionais - Os valores do peso molecular (PM), Log P,

aceptores de ligação de hidrogênio (N + O) e doadores de ligação de hidrogênio (NH

+ OH) foram obtidos a partir do programa Free Molinspiration Online, através do

JME Editor, cortesia de Peter Ertl da Novartis, disponível no site:

http://www.molinspiration.com/cgi-bin/properties. Foram analisados: a massa molar,

a qual não deve exceder a 500 g/mol; o log P, cujo valor limite é 5; e os grupos

doadores (NH + OH) e aceptores (N + O) de ligação de hidrogênio, cujas somatórias

não deveriam ultrapassar a 5 e 10, respectivamente (LIPINSKI et al., 2001).

40

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Duas rotas reacionais foram propostas para sintetizar os heterociclos 1,3-

benzotiazol-2-amina substituídos. A primeira rota (Figura 8) consistiu, inicialmente,

na reação entre ácido acético e anilinas substituídas (1) segundo o princípio de

Topliss, e em seguida foi adicionado o tiocianato de amônio (2) e água destilada

para a formação das feniltiouréias substituídas (3). A solução de bromo em ácido

acético foi adicionada para a ciclização dos heterociclos. Após extração com tolueno

e adição de hidróxido de amônio, isolaram-se os heterociclos 1,3-benzotiazol-2-

amina substituídos por filtração.

Para a obtenção dos mesmos compostos híbridos (7), uma segunda rota

sintética foi proposta (Figura 9), a qual inicialmente foi preparada uma mistura de

ácido clorídrico com as anilinas substituídas (1) por 4-H, 4-Cl, 3,4-Cl2, 4-CH3 e 4–

OCH3. O tiocianato de amônio (2) e a água destilada foram adicionados para a

formação das feniltiouréias substituídas (3), e, posteriormente, adicionados bromo e

clorofórmio para formar os compostos desejados.

O mecanismo de reação sugerido é descrito na Figura 11 e consiste no

ataque nucleofílico das anilinas substituídas ao carbono acílico do tiocianato de

amônio, em meio ácido para formação das feniltiouréias substituídas. Após a adição

da solução de bromo, este reage com o átomo de enxofre das moléculas, o qual

promove a ciclização das mesmas, dando origem aos 1,3-benzotiazol-2-amina

substituídos. A segunda etapa consiste na reação de refluxo com anidrido maleico,

acetato de sódio anidro e anidrido acético. O anidrido acético e acetato de sódio

anidro formam uma solução tampão, que resiste a mudanças de pH frente à adição

de ácidos ou bases e mantém o meio em condições brandas para evitar a quebra do

heterociclo e formação de subprodutos. Os compostos 1,3-benzotiazol-2-amina

substituídos reagem com o anidrido maleico em meio tamponado, a partir de uma

substituição nucleofílica acílica seguida de ciclização intramolecular, onde o

nitrogênio, nucleófilo, reage com a porção carbonílica do anidrido maleico, dando

origem aos ácidos (2Z)-4-(1,3-benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico substituídos.

Estes, por sua vez, sofrem a ciclização intramolecular à partir de outro ataque

nucleofílico sobre a carbonila do ácido anteriormente formado, o qual dá origem aos

compostos (7)1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos.

41

Figura 11. Proposta de mecanismo de reação: substituição nucleofílica acílica e ciclização intramolecular para a obtenção dos compostos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos.

NH2

R +CH3COOHS C

N- NH4+

..

NH2+

N-

S-

R

NH NH

S-R

.. NH NH-

SR

NH NH2

SR

Feniltiouréia subtituída

Br2 CH3COOH

NH NH2

S+ BrR

NH

S+NH2

CH+R

NH

S+NH2

CH +

R C+ NH

S+NH2

H

R C+ NH

S+NH2

H

R

NH

S+NH2R

N

SNH2R + H+

CH3COOH

R = H; 4-Cl; 3,4-Cl; OCH3; CH3

N

SNH

+R

O

O-OH

..

N

SNR

O

O-O

+

H

H ..

N

S

NR

O

O

N

SNH

O

O

OH

R

+OH2

R = H; 4-Cl; 3,4-Cl; OCH3; CH3

1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos

N

SNH2R + O

O

O

..N

SNH2

+R O-

O

O

..

N

SNHR O-

OH+

O

N

SR NH

O

O

OH

CH3

O

O

O

CH3

42

Para uma melhor organização dos resultados cada reação está descrita,

abaixo, em detalhes quanto as quantidades utilizadas, os rendimentos, e a

caracterização de cada composto obtido.

5.1 Síntese da 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH)

Foram realizadas duas reações da metodologia 1 para obtenção da 1,3-

benzotiazol-2-amina partindo de 1 mL (0,0112 mol) de anilina, 9,2 mL (0,1608 mol)

de ácido acético e 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio. Os compostos foram

monitorados por CCD, caracterizados por ponto de fusão e os rendimentos foram

calculados, cujos resultados são apresentados no Tabela 1. Para completa

identificação realizou-se espectrometria de infravermelho, RMN 1H e RMN 13C com

acetona deuterada.

IV (KBr, cm-1): 1431, 1496, 1541, 1596 (C=C, ArH); 3246 (C-H, ArH); 520 (C=C);

3493 (N-H); 1178, 1301 (C-N); 1635 (C=N); 821 (C-S).

RMN 1H (Acetona-d6, δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 5,382 (s bl, 2H, NH2); 6,755 (d, 2H, J =

8,4, Ar); 7,335 (t, 2H, J = 2,1 e J = 6,6, Ar).

RMN 13C (Acetona-d6, δ, ppm, 75 MHz, t.a.): 182,9 (C); 123,98 (CH); 124,37 (CH);

125,66 (CH); 129,23 (CH); 129,59 (C), 139,28 (C).

Para a obtenção da feniltiouréia partiu-se de 1,04 g (0,0112 mol) de anilina, 1

g (0,0131 mol) tiocianato de amônio e 1 g (0,0131 mol) de ácido clorídrico. Realizou-

se recristalização com água, etanol e carvão ativado.

A 1,3-benzotiazol-2-amino foi obtida partindo-se de 1,5 g (0,0091 mol) da

feniltiouréia. Os resultados são apresentados na Tabela 1.

43

Tabela 1. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 1,3-benzotiazol-2-amina.

Metodologia Composto Rf

(Fator de retenção) *

Ponto de

Fusão(ºC)

Rendimento inicial (%)

Rendimento recristalizado

(%)

1 1,3-

benzotiazol-2-amina

0,7 55-57 - 1,82

2

Feniltiouréia - - 102,2 17,66

1,3-benzotiazol-

2-amina 0,7 55-57 13,70 2,28

* Eluente hexano: acetato de etila 50:50

5.2 Síntese da 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina (PAA)

Na metodologia 1 (Tabela 2) foram utilizados 1 g (0,0112 mol) de amina, 9,2

mL (0,1608 mol) de ácido acético, 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio e 12

mL (0,665 mol) de água destilada, apresentando inicialmente uma coloração roxa e

ao adicionar a solução de bromo em ácido acético apresentou-se mais escura.

Realizou-se espectrometria de RMN 1H e RMN 13C, com acetona deuterada.

RMN 1H (Acetona-d6 δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 6,672 (sl, 2H, NH2); 3,778 (s, 3H); 6,845

(dd, 1H, J = 2,7; 8,7Hz); 7,241 (d, 1H, J = 2,7Hz); 7,3 (d, 1H, J = 9Hz).

RMN 13C (Acetona-d6, δ, ppm, 75 MHz, t.a.): 55,58 (CH3); 105,6 (C); 113,4 (C); 119,3

(C); 133,02 (CH); 147,52 (CH); 155,67 (CH); 165,16 (C).

Realizaram-se três reações para a obtenção da 4-metóxifeniltiouréia (Tabela

2) partindo-se de 3,38g (0,0274 mol) de amina, 3g (0,0394 mol) de tiocianato de

amônio e 10,9 mL (0,2986 mol) de ácido clorídrico, para o aumento do rendimento.

A 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina não foi obtida com sucesso pela

metodologia 2.

44

Tabela 2. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina.



Ponto de

Fusão (ºC)



(%)

1 6-metóxi-1,3-benzotiazol-2-

amina 0,3 147-

177

28,35

34,49

2

4-metóxifeniltiour

éia 0,42 - 9,8 -

6-metóxi-1,3-benzotiazol-2-

amina - - - -


5.3 Síntese da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2-amina (4AB)

Foram realizadas três reações para formação da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2

amina (Tabela 3), partindo-se de 1 g (0,0112 mol) de amina, 9,2 mL (0,1608 mol) de

ácido acético, 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio e 6 mL de água destilada.

Os compostos foram monitorados por CCD, caracterizados por ponto de fusão e os

rendimentos foram calculados. Para melhor identificação realizou-se espectrometria

de RMN 1H e RMN 13C, com acetona deuterada.

RMN 1H: (Acetona-d6, δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 7 (sl, 2H, NH2); 7,7 (d, 1H, J = 2,1Hz);

7,23 (dd, 1H, J = 8,2Hz).

RMN 13C (Acetona-d6, δ, ppm, 75 MHz, t.a.): 167,667 (C); 152,635 (CH); 133,830

(CH); 126,345 (CH); 121,191 (C); 120,733 (C); 119,864 (C).

Na síntese da 4-clorofeniltiouréia, utilizaram-se 3,5 g (0,0274 mol) da amina

substituída, 3 g (0,0394 mol) de tiocianato de amônio e 21,8 g (0,5973 mol) ácido

clorídrico. Ao adicionar ácido clorídrico (HCl) apresentou-se fácil solubilização e

coloração amarela translúcida. A reação não necessitou de recristalização, mas a

quantidade de sólidos foi insuficiente para continuação da síntese.

45

Tabela 3. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2-amina.



Ponto de

Fusão (ºC)



(%)

1 6-cloro-1,3-benzotiazol-

2- amina 0,5 180-

183 50,52 5,94

2

4-clorofeniltiour

éia 0,4 - 10

-

6-cloro-1,3-benzotiazol-

2-amina - - - -


5.4 Síntese da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina (3,4Br)

Para a obtenção da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina (Tabela 4) foram

realizadas reações, partindo-se de 1 g (0,0112 mol) de amina, 9,2 mL (0,1608 mol)

de ácido clorídrico, 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio e 6 mL de água

destilada.

A coloração apresentada foi amarela e ao adicionar solução de bromo alterou

para rosado. Após recristalização com água destilada foi realizado espectrometria de

RMN 1H, com acetona deuterada.

RMN 1H: (Acetona-d6, δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 7,173 (sl, 2H, NH2); 7,508 (s, 1H);

7,859 (s, 1H).

Na formação da feniltiouréia substituída utilizaram-se 8,9 g (0,0549 mol) de

amina, 6 g (0,00789 mol) de tiocianato de amônio e 27,25 mL (0,7466 mol) de ácido

clorídrico. Obteve-se um sólido puro de coloração amarela após recristalização com

etanol e carvão ativado.

A 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina não foi obtida com sucesso pela

metodologia 2.

46

Tabela 4. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina.



Ponto de

Fusão (ºC)



(%)

1 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2

amina 0,7 170-

173 29,16 9,56

2

3,4-diclorofeniltilur

éia 0,46 - 10,23 14,16

5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2

amina - - - -


5.5 Síntese da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina (ABM2)

Foram realizadas quatro reações para a formação da 6-metil-1,3-benzotiazol-

2-amina (Tabela 5), partindo-se de 1 g (0,0112 mol) de amina, 9,2 mL (0,1608 mol)

de ácido acético e 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio. Ambas as reações

apresentaram coloração salmão e ao adicionar a solução de bromo houve

precipitação.

Todas as reações foram recristalizadas com água destilada e carvão ativado

até sua completa purificação, obtendo-se o melhor rendimento.

Afim de otimizar o rendimento reacional, outra reação foi realizada para a

obtenção da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina (Tabela 5), partindo-se de 2,15 g

(0,0201 mol) de amina, 1,84 g (0,0242 mol) de tiocianato de amônio e 10 mL (0,1748

mol) de ácido acético. Foi utilizada para a obtenção da 1-(6-metil-1,3-benzotiazol-2-

il)-1H-pirrol-2,5-diona (TOPF), sem recristalização. Foi realizada espectrometria de

RMN 1H e 13C com acetona deuterada.

RMN 1H: (Acetona-d6, δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 6,719 (sl, 2H, NH2); 7,048 (dd, 1H, J =

1,8; 8,1 Hz); 7,277 (d, 1H, J = 8,4 Hz); 7,425 (d, 1H, J = 1,5).

47

RMN 13C (Acetona-d6, δ, ppm, 75 MHz, t.a.): 166,13 (C); 151,43 (C); 132,22 (C);

131,21 (CH); 126,98 (CH); 121,30 (CH); 121,12 (C); 118,55 (CH3).

Para a obtenção da 4-metilfeniltiouréia partiu-se de 1,314 g (0,0274 mol) de

amina, 3 g (0,0394 mol) de tiocianato e 10,9 mL (0,2986 mol) de ácido clorídrico e a

coloração inicial apresentada foi amarela translúcida e não houve necessidade de

recristalização.

A 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina não foi obtida com sucesso pela

metodologia 2. Tabela 5. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina.



Ponto de

Fusão (ºC)



(%)

1

ABM2: 6-metil-1,3-

benzotiazol-2 amina

0,5

137-140 9,14 15,63

TOPF: 6-metil-1,3-

benzotiazol-2 amina

0,86 e 0,6 30 - 36 26,38 -

2

4-metilfeniltilur

éia 0,42 - 6,2

-

6-metil-1,3-benzotiazol-

2 amina - - - -


As duas rotas sintéticas foram realizadas para a verificação do melhor

procedimento em termos de tempo e rendimento reacional, escolhendo a

metodologia 1 (Figura 8), devido aos problemas reacionais obtidos na metodologia 2

(Figura 9), como a variação de rendimentos e a não formação dos compostos PAA,

4AB, 3,4Br, ABM2, exceto o produto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH), que foi obtido

com um rendimento de 2,28% em 25 horas de reação.

48

A Tabela 6 mostra os resultados obtidos do fator de retenção (Rf), ponto de

fusão (p. f.) e o tempo de rendimento reacional da metodologia 1. Tabela 6. Comparação dos valores de fator de retenção, ponto de fusão, rendimento e

tempo de reação obtidos ao final da rota sintética pela metodologia 1.

Produto Rf (Fator de retenção)* Ponto de fusão Rendimento

Método 1 Tempo de

reação

ATBH

N

SNH2

4AB

0,7 55-57ºC 1,82% 1h 20 min

N

SNH2

Cl

3,4Br

0,5 180-183ºC 23,47% 3h

N

SNH2

Cl

Cl

0,7 170-173ºC 20,28% 2h

ABM2

N

SNH2

CH3

0,5 137-140ºC 11,23% 2h 50 min

PAA

0,3 174-177ºC 31,17% 1h


Uma série de fatores pode interferir no desenvolvimento da reação: impureza

dos reagentes, tempo reacional, proporção de reagentes e seus diferentes

substituintes. As rotas apresentadas nas Figuras 8 e 9 apresentaram diversos

rendimentos, o que pode ser justificado pelos interferentes citados acima.

N

SNH2

OCH3

49

Em 2011 o autor Munirajasekhar e colaboradores sintetizaram heterociclos

1,3-benzotiazol-2-amina com diferentes substituintes (4-Cl, 4-CH3, 4-OCH3, 4-Br, 4-

F, 4-NO2, 3,4-(CH3)2, 4-CH2CH3) de maneira similar à metodologia 1 utilizada neste

trabalho. Embora alguns substituintes sejam iguais aos de Topliss (4-Cl, 4-CH3, 4-

OCH3) utilizados pela atual pesquisa, os rendimentos foram inferiores aos obtidos

pelos autores, os quais foram superiores a 68%, sugerindo que as condições

reacionais devem ser otimizadas.

As reações com anilina (Tabela 1) e p-toluidina (Tabela 5) apresentaram

rendimentos mais baixos, sendo que as causas podem estar relacionadas com a

quantidade de impurezas nos reagentes, tornando o sólido de difícil recuperação. Os

reagentes foram recristalizados com água e carvão ativado, mas houve grande

perda durante o processo, pela pouca formação de cristais. Inúmeras vezes o

produto sintetizado (ABM2) (Tabela 5) apresentou-se degradado. Tentando evitar a

degradação do composto, o produto TOPF (Tabela 5) foi armazenado em vidro

coberto com papel alumínio, devido à possível fotossensibilidade. Além disso, outra

possível causa para a degradação pode ser o baixo ponto de fusão apresentado,

influenciado pelo aquecimento da sílica do dessecador.

Houve dificuldades em sintetizar a 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH), pois não

havia precipitação com adição de hidróxido de amônia, obtendo-se baixo rendimento

e pequena quantidade de sólido para a formação do 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-

pirrol-2,5-diona (7).

Comparando-se os reagentes utilizados, o que demonstrou melhor

rendimento foi o produto PAA (Tabela 6). A diferença dos rendimentos pode ter

relação com a quantidade de água, que é utilizada como solvente na reação e com

reagentes que podem interferir na menor ou maior formação de produtos. Entre as

reações 3,4Br e 4AB não houve diferença significativa, nos quais os rendimentos

obtidos foram baixos, podendo-se destacar a adição de água em pequena

quantidade.

Na Tabela 6 verifica-se que diferentes substituintes, variação do tempo e

velocidade de reação podem interferir nos rendimentos obtidos.

Os diferentes substituintes (4-H, 4-Cl, 3,4-Cl2, 4-CH3, 4-OCH3), interferem

sobre a reatividade da molécula, uma vez que podem exercer atividade doadora ou

retiradora de elétrons. Um substituinte que aumenta a densidade eletrônica da

molécula provoca um aumento da nucleofilicidade, como o grupo -OCH3, e como

50

consequência, favorece a reação. Teoricamente, quanto maior a nucleofilicidade,

maior a velocidade com que ocorre o ataque das anilinas substituídas ao tiocianato

de amônio (2) e, consequentemente, maior a velocidade da reação. Deste modo,

substituintes que são capazes de doar elétrons ao anel, chamados de substituintes

ativantes, aumentam a velocidade da reação química, enquanto que substituintes

que retiram elétrons do anel, ou substituintes desativantes, reduzem a velocidade.

A identificação estrutural dos produtos sintetizados foi realizada através de

infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono

(RMN 13C) (Figuras 12, 13 e 14).

Figura 12. Espectroscopia de infravermelho do composto 1,3-benzotiazol-2-amina

(ATBH).

A ausência de absorção entre 1820 e 1630 cm-1 (ν, C=O) exclui todas as

funções carboniladas. As bandas de absorções encontradas nas regiões de 1431,

1496, 1541 e 1595 cm-1 (ν, C=C, ArH) associadas à absorção de 3246 (ν, Csp2-H)

confirma a presença de estrutura aromática. A absorção em 520 cm-1 indica o padrão

1,2-dissubstituído do anel aromático. A presença de um dubleto na região 3493 cm-1

(ν, N-H) é característica de uma amina primária. As bandas de absorções entre 1178

e 1301 cm-1 (ν, C-N) indicam a função aril-alquil-amina. A absorção em 1635 cm-1 é

40060080010001200140016001800200024002800320036004000

37.5

45

52.5

60

67.5

75

82.5

90

97.5

%T

3550

.95

3493

.09

3348

.42

3246

.20

2615

.47

2146

.77

1890

.24

1635

.64

1595

.13

1541

.12

1496

.76

1431

.18

1301

.95

1178

.51

1130

.29

1083

.99

1004

.91

821.

68

709.

80

671.

2363

4.58

597.

93

520.

78

466.

77

51

característica da ligação (C=N). A banda de absorção em 821 cm-1 é compatível com

a ligação (C-S) (SILVERSTEIN, 1994).

Figura 13. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H (300 MHz) do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) com acetona-d6.

O espectro de RMN 1H (Figura 13), possibilita a identificação da estrutura

molecular 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH), sendo visíveis cinco sinais. Observa-se

um tripleto a 7,33 ppm, região característica dos 2H ligados diretamente ao anel

aromático, apresentando constante de acoplamento J= 2,1 e 6,6 e outro sinal de

dupleto a 6,75 ppm, corresponde também ao 2H ligado ao anel aromático próximo

ao heterociclo tiazol, apresentando J= 8,4.

O simpleto a 5,38 ppm corresponde a 2H característico do nitrogênio (NH2).

Há sinais relativos ao solvente deuterado na região 2,948 ppm e da água da acetona

em 3,194 ppm.

N

SNH2

H1

H3

H4

H2

H3/H4 = 7,33

H1/H2 = 6,75

NH2 = 5,38

H2O acetona = 3,194

Solvente deuterado = 2,048

52

Figura 14. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 13C (75 MHz) do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) com acetona-d6.

No espectro de RMN de 13C (Figura 14), detectável a 75 MHz, é possível

visualizar sete conjuntos de sinais do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH).

Dois destes, 129,59 e 139,28 ppm, são correspondentes à ligação C-C do anel

aromático ligados diretamente ao nitrogênio e enxofre do núcleo tiazolínico. O sinal

182,90 ppm é característico da ligação de C ligado ao NH2. O conjunto de sinais a

123,98, 124,37, 125,37, 129,23 ppm provém da ligação C-H correspondente ao anel

aromático. O sinal em 205,99 ppm corresponde à ligação C=O do solvente

deuterado, assim como os sinais entre 28,59 a 30,14 ppm correspondem aos CH3 do

mesmo solvente.

Todos os cinco heterociclos sintetizados foram analisados da mesma maneira

que os espectros discutidos acima, referente à estrutura 1,3-benzotiazol-2-amina

(ATBH).

N

SNH2

H1

H3

H4

H2

C-C anel aromático = 129,59 e 139,28 C-NH2 = 182,9

C-H anel aromático = 123,98; 124,37; 125,37; 129,23

C=O solvente deuterado = 205,99

CH3 solvente deuterado = 28,59 - 30,14

53

Após a caracterização dos compostos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos,

estas foram utilizadas para dar continuidade à formação dos produtos desejados. De

acordo com a metodologia proposta, à partir da síntese das 1,3-benzotiazol-2-amina

substituídas foram realizadas reações para a formação dos ácidos (2Z)-4-(1,3-

benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico substituídos.

A síntese dos ácidos (2Z)-4-(1,3-benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico

substituídos, que envolve a solubilização com éter etílico, levou a formação de

compostos impuros, nos quais, monitoradas por CCD com eluente hexano:acetato

de etila 50:50, apresentaram de dois a três spots. Para a purificação utilizou-se a

cromatografia em coluna que não permitiu a separação dos compostos

adequadamente, e não possibilitou a continuação da síntese devido à quantidade

insuficiente do produto. Portanto, a metodologia proposta inicialmente para a

formação dos compostos híbridos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona

substituídos foi modificada e a etapa de formação dos ácidos substituídos (6) foi

excluída, obtendo-se diretamente os produtos desejados (Figura 10).

Assim, a síntese dos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos

foi realizada, diretamente, conforme mostrado na Figura 10.

As reações para a obtenção do produto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-

diona (RfxATBH) foram realizadas com 0,3 g (0,002 mol) de amina, 0,082 g (0,001

mol) de acetato de sódio anidro, 0,7 mL de anidrido acético e 0,196 g (0,002 mol) de

anidrido maleico. Uma reação levou à formação de um único produto com Rf = 0,34

e 71,95% de rendimento. Na outra reação houve a formação de um subproduto, com

Rf = 0,34 e 0,7 e 71,42% de rendimento, mostrados na Tabela 7.

IV (KBr, cm-1): 1674 (C=O); 1587, 1533, 1490, 1477 (C=C, ArH); 3178 (C-H, ArH);

530 (C-C); 3493 (N-H); 1263, 1317 (C-N); 1608 (C=N); 831 (C-S).

A obtenção do produto 1-(6-cloro-1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona

(Rfx4AB) foi realizada com 0,097 g (0,00052 mol) de amina, 0,021 g (0,0002 mol) de

acetato de sódio anidro, 0,2 mL anidrido acético e 0,051 g (0,00052 mol) de anidrido

maleico. Ambas as reações realizadas apresentaram a formação de subprodutos,

com Rf = 0,55 e 0,6. Os rendimentos obtidos foram 78,6 e 73,38% (Tabela 7).

O produto 1-(5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona (Rfx3,4Br) foi

obtido com 0,3 g (0,0018 mol) de amina, 0,073 g (0,0009 mol) de acetato de sódio

anidro, 0,7 mL de anidrido acético e 0,176 g (0,0017 mol) de anidrido maleico. Uma

reação levou à formação de um único produto com Rf = 0,5 e 71% de rendimento. A

54

segunda reação levou à formação de um subproduto, com Rf = 0,5 e 0,7 e 60,7% de

rendimento, mostrados na Tabela 7.

Ambas as reações para a obtenção do produto 1-(6-metóxi-1,3-benzotiazol-2-

il)-1H-pirrol-2,5-diona (RfxPAA) foram realizadas com 0,3g (0,002 mol) amina, 0,082

g (0,001 mol) de acetato de sódio anidro, 0,7 mL anidrido acético e 0,196 g (0,002

mol) de anidrido maleico. Realizou-se três reações, onde apenas uma levou à

formação de um único produto, cuja spot possui Rf = 0,4 e apresentou rendimento

de 98,83%. As outras duas reações realizadas apresentaram Rf = 0,4 e 0,5 com

rendimento de 90 e 72,18% (Tabela 7).

O produto 1-(6-metil-1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona (RfxTOPF) foi

obtido com 0,3 g (0,0014 mol) de amina, 0,06 g (0,0007 mol) de acetato de sódio

anidro, 0,6 mL de anidrido acético e 0,14 g (0,0014 mol) de anidrido maleico. A

reação foi com 29,31% de rendimento e houve a formação de subproduto, cujo Rf =

0,56 e 0,67. Os resultados são mostrados na Tabela 7.

Todas as reações foram acompanhadas por cromatografia em camada

delgada (CCD), visualizadas em câmara UV a 254 nm, com eluente, hexano: acetato

de etila 50:50.

55

Tabela 7. Comparação do tempo de reação e rendimento obtidos na síntese das 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídas.

continua

Reação/produto Tempo de reação (h)

Rf (Fator de

retenção)* Ponto de

fusão Rendimento

(%)

RfxATBH O

N

SN

O

3 0,34 189,7 - 191,2

ºC 71,95

O

N

SN

O

2 0,34 e 0,7 71,42

RFx4AB

O

N

SCl

N

O

2 0,55 e 0,6 78,6

O

N

SCl

N

O

1 0,55 e 0,6 73,38

Rfx3,4Br O

N

SCl

N

O

Cl

0,5 0,5 109 – 112ºC 71

O

N

SCl

N

O

Cl

0,5

0,5, e 0,7

60,7

56

Tabela 7. Comparação do tempo de reação e rendimento obtidos na síntese das 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídas.

conclui

Reação/produto Tempo de reação (h)

Rf (Fator de

retenção)* Ponto de

fusão Rendimento

(%)

RfxPAA O

N

SO

N

O

CH3

1 0,4 171 - 173ºC 98,83

O

N

SO

N

O

CH3

1 0,4, 0,5

90

O

N

SO

N

O

CH3

1 0,4, e 0,5

72,18

RfxTOPF

N

SN

CH3O

O

4h20min 0,56 e 0,67

29,31


Pode-se notar que os diferentes substituintes propostos por Topliss,

mostrados na Tabela 7, influenciaram nos rendimentos. Conforme discutido

anteriormente, a nucleofilicidade pode favorecer as reações químicas. A diferença

dos rendimentos obtidos pode ser justificada, uma vez que o produto RfxPAA

(Tabela 7) foi obtido com maior rendimento (98,83; 90; 72,18%) comparado com os

demais. O substituinte metóxi (-OCH3), da molécula PAA (Tabela 6), permite maior

facilidade de reação química durante a síntese dos compostos, já que possui

característica de doador de elétrons ao anel, disponibilizando os elétrons do

nitrogênio ao ataque nucleofílico. O produto Rfx3,4Br (Tabela 7) foi obtido com

57

400600800100012001400160018002000240028003200360040001/cm

37.5

45

52.5

60

67.5

75

82.5

90

97.5

%T

3248

.13

3178

.69

3105

.39

3055

.24

2997

.38

2150

.63

1674

.21

1608

.63

1587

.42

1533

.41

1490

.97

1477

.47

1394

.53

1369

.46

1317

.38

1263

.37

1176

.58

1012

.63

968.

27

831.

32

771.

53

586.

36

530.

42

RATBH

rendimento inferior (71; 60,7%), por apresentar dois substituintes sacadores, cuja

reatividade é diminuída. O cloro, presente nas moléculas 4AB e 3,4Br (Tabela 6),

dificulta o ataque nucleofílico do nitrogênio ao eletrófilo, pois diminui a

disponibilidade dos elétrons à reação. Pode-se afirmar, portanto, que os diferentes

grupos substituintes afetam a reatividade das reações químicas, com possível

influência sobre a obtenção dos produtos.

Após a obtenção dos compostos desejados, a identificação estrutural do

produto final (RfxATBH) foi realizada através da técnica de espectroscopia de

infravermelho (Figura 15).

Figura 15. Espectroscopia de infravermelho do composto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona (RfxATBH).

A presença de absorção na região em 1674 cm-1 (ν, C=O) confirma as

funções carboniladas. A ausência de absorção na região entre 3200 e 2500 cm-1 (ν,

O-H) exclui a possibilidade de função ácido carboxílico. As absorções em 1587,

1533, 1490 e 1477 cm-1 (ν, C=C) associadas às absorções entre 3178 cm-1 (ν,

Csp2-H) são compatíveis com a função alceno. A absorção em 1608 cm-1 é

característica da ligação (C=N). As bandas de absorção encontradas nas regiões de

58

1477, 1490, 1533, 1587 cm-1 (ν, C=C, ArH) associadas às absorções entre 3055 e

3105 cm-1 (ν, Csp2-H) confirmam a presença de estrutura aromática. A absorção em

530 cm-1 (δC-C, ArH) indica o padrão 1,2-dissubstituído. A presença de absorções

em 1263 e 1317 cm-1 (ν, C-N) indica a função aril-alquil-amina. A absorção na região

em 831 cm-1 é compatível com a ligação (C-S) (SILVERSTEIN, 1994). Pode-se

predizer, à partir das bandas encontradas, que o espectro de infravermelho,

provavelmente, indica a formação do composto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-

diona (RfxATBH).

À partir do programa online Molispiration JME, utilizado por Swathi e

colaboradores (2013), para explorar as propriedades dos compostos sintetizados,

uma análise teórica proposta por Lipinski foi realizada no intuito de determinar um

perfil de absorção e permeabilidade de todos os intermediários sintéticos e os

produtos finais das rotas sintéticas propostas (Tabela 8). Esta análise ajuda a

identificar compostos promissores para a avaliação do perfil antinociceptivo para

posteriores testes “in vivo”.

Estas propriedades são tipicamente usadas na construção de modelos

preditivos de absorção, distribuição, metabolismo, excreção e também toxicidade

(ADMET), formando assim a base para o que tem sido chamado de desenvolvimento

baseado nas propriedades físico-químicas.

Analisando algumas propriedades moleculares e estruturais, de acordo com o

método proposto por Lipinski, o qual permite avaliarmos computacionalmente a

biodisponibilidade oral, é possível verificar que todos os intermediários sintéticos

bem como os produtos das sínteses não violaram nenhuma das regras propostas

por Lipinski. Assim, os compostos sintéticos revelaram conformidade dos descritores

moleculares, conforme a regra utilizada. Foram calculados os valores de peso

molecular (PM), Log P, aceptores de ligação hidrogênio (N + O) e doadores de

ligação hidrogênio (NH + OH), que são expressos na Tabela 8. Os valores obtidos

para a massa molecular não excedeu a 500 g/mol; o log P não ultrapassou 5; e para

os grupos doadores (NH + OH) e aceptores (N + O) de ligação hidrogênio, as

somatórias não ultrapassaram 5 e 10, respectivamente. De acordo com Swathi e

colaboradores (2013), todos os valores encontrados para a área de superfície polar

(Tabela 8) são menores que 140A°2 e indicam uma boa permeação pelas

membranas celulares. O número reduzido de aceptores de ligação hidrogênio (N +

59

O) e doadores de ligação hidrogênio (NH + OH), além de baixo peso molecular

facilita a permeabilidade dos fármacos nas membranas biológicas. Os compostos

revelaram que a lipofilicidade, segundo a regra de Lipinski, é uma característica

essencial para uma boa absorção e permeação de um fármaco no organismo.

Estes resultados explicam a absorção e a farmacodinâmica dos compostos no

sistema biológico e sugerem que são bons candidatos a fármacos por,

possivelmente, possuírem boa biodisponibilidade via oral, um atributo extremamente

desejável para um novo fármaco.

60

Tabela 8. Valores obtidos pelo programa computacional para análise "in sílico" da regra de Lipinski.

Estrutura n.

atom LogP * PM n. ONa n. OHNHb

n. lig. Rot.c

TPSAd n.viol.

e N

SNH2

10 1,98 150,20 2 2 0 38,91 0

N

SNH2

Cl 11 2,63 184,65 2 2 0 38,91 0

N

SNH2

Cl

Cl

12 3,24 219,10 2 2 0 38,91 0

N

SNH2

OCH3

12 2,01 180,23 3 2 1 48,15 0

N

SNH2

CH3 11 2,40 164,23 2 2 0 38,91 0

N

SN

O

O

16 2,04 230,25 4 0 1 51,97 0

N

SN

ClO

O

17 2,69 264,69 4 0 1 51,97 0

N

SN

ClO

OCl

18 3,30 299,14 4 0 1 51,97 0

N

SN

OO

O

CH3

18 2,07 260,27 5 0 2 61,20 0

N

SN

CH3O

O

17 2,47 244,24 4 0 1 51,97 0

Nota: *Método preditivo para logP desenvolvido por Molinspiration (milogP2.2 – Novembro 2005). a Somatório das ligações aceptoras de hidrogênio (N e O). b Somatório das ligações doadoras de hidrogênio (NH e OH). c Numero de ligações rotáveis. d Área de superfície polar. e Numero de violações. Assim, os compostos sintetizados não violaram nenhuma das regras

propostas pela regra dos cinco de Lipinski, podendo ser possíveis candidatos à

61

futuros fármacos, já que apresentam parâmetros estruturais relevantes do perfil

de biodisponibilidade oral.

62

6 CONCLUSÕES - Diferentes rotas foram realizadas com intuito de obter compostos capazes de

atuarem em diferentes alvos terapêuticos e serem candidatos a fármacos. Entre

elas, a metodologia 1 foi escolhida por apresentar menor tempo e maior rendimento

reacional, sendo viável a formação dos respectivos híbridos benzotiazol.

- Conforme o "método manual" de Topliss foi viável sintetizar os heterociclos

aminobenzotiazois contendo os substituintes 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4- Cl e 3,4-Cl2

com sucesso.

- Foi possível a elucidação e identificação estrutural dos compostos 1,3-benzotiazol-

2-amina substituídos através de espectroscopia por tecnologia de infravermelho e

ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono (RMN 13C).

- Através dos dados obtidos por espectroscopia de infravermelho, foi possível a

identificação do composto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona. Entretanto,

são importantes outras análises para a completa identificação da estrutura.

- A purificação dos compostos finais obtidos é de difícil realização, embora outros

estudos e tentativas podem ser realizados, a fim de se obter os compostos

purificados de maneira otimizada.

- A síntese das moléculas propostas e análogas podem continuar sendo

investigadas, explorando suas propriedades e atividades biológicas para a

otimização reacional.

- Os produtos sintetizados foram analisados “in sílico”, a fim de avaliar a

probabilidade do composto ser um bom candidato a fármaco por via oral. Pode-se

perceber que nenhum violou a regra proposta por Lipinski, o que permite afirmar que

os compostos tem potencial para serem novos candidatos a fármacos.

63

RECOMENDAÇÕES FUTURAS

- Para dar sequência à pesquisa, os compostos que apresentaram-se impuros,

poderão ser submetidos à outras técnica de purificação, como as placas de camada

preparativa (PLC), e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e cromatografia

em coluna flash.

- Os compostos benzotiazol-maleimídicos, poderão ser identificados por técnica de

infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono

(RMN 13C) e espectroscopia de massa para determinar o peso molecular e também

fragmentá-la de forma a elucidar sua estrutura e confirmar sua identificação.

- A fim de se obter compostos com potentes atividades biológicas e serem novos

candidatos a fármacos, os cinco compostos sintetizados poderão ser analisados “in

vivo”, para avaliação da atividade antipsicótica, devido sua similaridade com o

fármaco Cloridrato de Lurasidona (Latuda®/ Sunovion), um potente antipsicótico.

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