Processo estereosseletivo para preparação de beta, gama-diamino-ácidos quirais úteis na preparação de peptideomiméticos e compostos obtidos pelo mesmo

  • Número do pedido da patente:
  • PI 0805093-7 A2
  • Data do depósito:
  • 30/05/2008
  • Data da publicação:
  • 31/12/2013
Inventores:
  • Classificação:
  • C07C 227/18
    Preparação de compostos contendo grupos amino e carboxila ligados ao mesmo esqueleto de carbono; / a partir de compostos que j? cont?m grupos amino e carboxila ou seus derivados; / por rea??es que envolvem grupos amino ou carboxila, p. ex. hidr?lise de ?steres ou amidas, por forma??o de haletos, sais ou ?steres;
    ;
    C07C 237/04
    Amidas de ?cidos carbox?licos, o esqueleto de carbono da parte ?cida sendo adicionalmente substitu?do por grupos amino; / tendo os ?tomos de carbono dos grupos carboxamida ligados a ?tomos de carbono ac?clicos do esqueleto de carbono; / o esqueleto de carbono sendo ac?clico e saturado;
    ;
    C07C 237/20
    Amidas de ?cidos carbox?licos, o esqueleto de carbono da parte ?cida sendo adicionalmente substitu?do por grupos amino; / tendo os ?tomos de carbono dos grupos carboxamida ligados a ?tomos de carbono ac?clicos do esqueleto de carbono; / o esqueleto de carbono contendo an?is arom?tico de seis membros;
    ;
    C07D 207/09
    Compostos heteroc?clicos contendo an?is de cinco membros n?o-condensados com um ?tomo de nitrog?nio como o ?nico hetero?tomo do anel; / com apenas ?tomos de hidrog?nio ou de carbono diretamente ligados ao ?tomo de nitrog?nio do anel; / n?o tendo duplas liga??es entre membros do anel ou entre membros do anel e n?o membros do anel; / com radicais de hidrocarbonetos substitu?dos por hetero?tomos, ligados aos ?tomos de carbono do anel; / Radicais substitu?dos por ?tomos de nitrog?nio n?o fazendo parte do radical nitro;
    ;
    C07C 249/04
    Prepara??o de compostos contendo ?tomos de nitrog?nio unidos por liga??o dupla a um esqueleto de carbono; / de oximas;
    ;
    C07C 227/22
    Prepara??o de compostos contendo grupos amino e carboxila ligados ao mesmo esqueleto de carbono; / a partir de lactamas, cetonas c?clicas ou oximas c?clicas, p. ex. por rea??o que envolve rearranjo de Beckmann;
    ;
    B01J 23/16
    Catalisadores compreendendo metais ou ?xidos ou hidr?xidos de metais n?o inclu?dos no grupo ; / de ars?nio, antim?nio, bismuto, van?dio, ni?bio, t?ntalo, pol?nio, cromo, molibd?nio tungst?nio, mangan?s, tecn?cio ou r?nio;
    ;
    C07D 207/18
    Compostos heteroc?clicos contendo an?is de cinco membros n?o-condensados com um ?tomo de nitrog?nio como o ?nico hetero?tomo do anel; / com apenas ?tomos de hidrog?nio ou de carbono diretamente ligados ao ?tomo de nitrog?nio do anel; / tendo uma dupla liga??o entre membros do anel ou entre um membro do anel e um n?o membro do anel;
    ;
    C07D 207/22
    Compostos heteroc?clicos contendo an?is de cinco membros n?o-condensados com um ?tomo de nitrog?nio como o ?nico hetero?tomo do anel; / com apenas ?tomos de hidrog?nio ou de carbono diretamente ligados ao ?tomo de nitrog?nio do anel; / tendo uma dupla liga??o entre membros do anel ou entre um membro do anel e um n?o membro do anel; / com hetero?tomos ou com ?tomos de carbono tendo tr?s liga??es a hetero?tomos com no m?ximo uma liga??o a halog?nio, p. ex. radicais ?ster de nitrila diretamente ligados a ?tomos de carbono do anel;
    ;
    C07C 209/22
    Prepara??o de compostos contendo grupos amino ligados a um esqueleto de carbono; / por substitui??o de grupos funcionais por grupos amino; / por substitui??o de outros grupos funcionais;
    ;

PROCESSO ESTEREOSSELETIVO PARA PREPARAÇÃO DE BETA,GAMA-DIAMINO-ÁCIDOS QUIRAIS ÚTEIS NA PREPARAÇÃO DE PEPTIDEOMIMÉTICOS E COMPOSTOS OBTIDOS PELO MESMO. A presente invenção refere-se a um processo inovador de obtenção de análogos aminados da estatina de fórmula geral (1) úteis na produção de fármacos peptideomiméticos com atividade anti-hipertensiva através da inibição da enzima renina. Tal processo caracteriza-se por ser altamente estereosseletivo, utilizar poucas etapas, reagentes baratos e condições amenas.

Página de 3

Documento

PI0805093 -7

“PROCESSO ESTEREOSSELETIVO PARA PREPARAÇÃO DE BETA,GAMA-DIAMINO-ÁCIDOS QUIRAIS ÚTEIS NA PREPARAÇÃO DE PEPTIDEOMIMÉTICOS E COMPOSTOS OBTIDOS PELO MESMO”

CAMPO DA INVENÇÃO

5    Os peptídeos podem funcionar como hormônios, neurotransmissores e

neuromoduladores que, ao se ligarem a um determinado receptor da membrana celular, controlam muitos processos fisiológicos, como metabolismo e a defesa imunológica. Por outro lado, problemas como baixa absorção gastrointestinal, a rápida metabolização e os efeitos secundários indesejados associados à baixa seletividade (devido à interação 10 com vários tipos de receptores presentes em diferentes partes do organismo) têm limitado o uso de peptídeos derivados dos aminoácidos essenciais como agentes terapêuticos.

Os aminoácidos são as unidades formadoras dos peptídeos. Dentre os muito tipos de aminoácidos conhecidos, os alfa-aminoácidos destacam-se na área biológica 15 por constituírem-se nas unidades formadoras das proteínas. Com a exceção da glicina, todos os outros a//h-aminoácidos naturais possuem pelo menos um centro quiral. Apesar de serem em número de 20 os aminoácidos mais comuns envolvidos na formação de peptídeos, já foram identificados centenas de outros compostos desta classe, ocorrendo livremente ou incorporados em produtos naturais de plantas, animais e 20 microorganismos.

A busca por um método simples e economicamente viável para a síntese de aminoácidos opticamente ativos permanece um importante desafio. Além disso, atualmente também busca-se a síntese de novos aminoácidos não-proteinogênicos, visto que estes têm sido empregados na preparação de compostos que mimetizam a ação de 25 peptídeos naturais, ou seja, os peptideomiméticos, os quais apresentam relevantes atividades biológicas, principalmente como anti-hipertensivos, mas também podendo atuar a nível do sistema nervoso central ou como antifungicos e antivirais.

Uma interessante classe de aminoácidos são os óeta.gama-diaminoácidos quirais. Como representante desta classe existe a 3-amino-deoxiestatina, um análogo da 30 estatina modificado isostéricamente. A estatina, ou ácido (35,45)-4-amino-3-hidroxi-6-

metil-heptanóico, é um componente essencial da pepstatina, um produto de fermentação microbiológica isolado em 1970.

A literatura cita que alguns peptídeos derivados da 3-amino-deoxiestatina demonstraram ser biologicamente mais ativos do que os correspondentes congêneres possuidores da estatina. Com relação à inibição da renina, a substituição da estatina por seu análogo aminado resultou em melhor atividade inibitória para todos os peptídeos estudados. O motivo seria a ligação hidrogênio mais forte dos resíduos aspartil com os grupos (3S)-amino protonados do que com grupos (3S)-hidroxila (Ordónez, M. et al Tetrahedron: Asymmetry, v.18, n.3, 2007). Os documentos de patente US4666888, publicado em 19/05/1987, e US4755592 publicado em 05/07/1988, revelam peptídeos contendo a 3-amino-deoxiestatina úteis no tratamento da hipertensão.

Apesar do alto potencial das substâncias da classe dos beta, gama-diaminoácidos, e mais especificamente dos análogos da estatina, a literatura especializada dispõe de poucas rotas sintéticas para tal feito.

ARROWSMITH, R. J. e colaboradores (J. Chem Soc., Chem. Commun., p.755, 1986) propôs, em 1986, uma rota sintética para a síntese de beta,gama-diaminoácidos em duas etapas partindo-se do derivado aldeídico do L-alfa-aminoácido natural leucina. Tal rota, entretanto, além de utilizar reagentes de alto custo e condições reacionais fortes, não apresentou qualquer estereosseletividade.

BocHN 7^ CO2H BocHN NHZ


C02H


NHZ


BocHN

^ Ph3P^

1.NH3/EtOH

.O C02Et

100°C, 7hs

^ BocHN

~C°2Et 2.C6H5COCI

H

81%

84% (1:1)

Já SCHOSTAREZ, H. J. (J. Org. Chem., v.53, p.3628, 1988) publicou em 1988 uma nova rota para aquisição de substâncias da classe em questão em quatro etapas partindo-se da Roc-estatina. Apesar de estereosseletiva, a rota proposta se mostrou longa, além de utilizar reagentes caros em condições reacionais extremas.

OH O

nh2och3.hci Et3N, CH2


OH O

DEAD, PPh^ NHOCH3 THF

NHBoc


H3CO


67%


Agora nós desenvolvemos um novo processo estereosseletivo de preparação de 5e/a,gama-diamino-ácidos análogos da estatina que utiliza poucas etapas, reagentes baratos e condições amenas.

Tal processo parte de compostos conhecidos como ácidos tetrâmicos, já descritos no estado da técnica, e obtidos de maneira simples e barata a partir de alfa-aminoácidos naturais protegidos (JOUIN, P.; CASTRO, B. J. Chem. Soc. Perkin Trans. I, p.1177, 1987). Em princípio, o método de JOUIN & CASTRO pode ser aplicado a partir de qualquer alfa-aminoácido, tais como alanina, valina, leucina, metionina, isoleucina, serina, treonina, cisteína, asparagina, glutamina, fenilalanina, tirosina, triptofano, lisina, arginina, histidina, aspartato e glutamato, na forma L- ou D-, desde que o grupamento amino e a cadeia lateral, quando for o caso, estejam protegidos com os vários grupos de proteção conhecidos da técnica, gerando um vasto número de ácidos tetrâmicos possíveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um processo inovador de obtenção de análogos aminados da estatina de fórmula geral (I) úteis na produção de fármacos peptideomiméticos com atividade anti-hipertensiva através da inibição da enzima renina.

(I)

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se um processo de obtenção de beta,gama-diamino-ácidos de fórmula geral (I)

(I)

onde,

Ri é Ci-6 alquila, arila, heteroarila, Ci-6 alquilarila, hidroxi-Ci-6-alquilarila, tio-Ci-6-alquila, Ci-6 alquiltioalquila, amino-Ci-6-alquila, carboxi-Ci-6-alquila, hidroxi-Ci-6-alquila, aminocarbonil-C j -6-alquila, amino(iminio)metilamino-Ci -6-alquila.

R2 é hidrogênio, Ci-6 alquiloxicarbonila ou aril-Ci-6-alquilcarbonila.

O processo compreendendo submeter a uma reação de abertura de anel o composto de fórmula geral (II), preferencialmente através de uma reação de hidrólise.

(II)

Tal reação de hidrólise pode utilizar vários reagentes, como por exemplo, NaOH, KOH, LiOH, CS2CO3 ou H2SO4, na presença de água e, opcionalmente, um solvente orgânico miscível em água, como por exemplo acetona, metanol, etanol ou tetrahidrofurano.

5    Em um primeiro aspecto, os compostos de fórmula geral (II) são obtidos a partir

de compostos de fórmula geral (IV) através de uma reação de redução. Os compostos de fórmula geral (IV) são obtidos através de um processo de redução da função oxima de compostos de fórmula geral (V). Já os compostos de fórmula geral (V) são obtidos a partir de compostos de fórmula geral (III) através de uma reação de formação de 10 oximas.

(II)

'2

nh2 1 *

NOH

II

)

í> 1>Vy

:>

H

r2 0

H

r2 0

N-

r2

)

(IV)

(V)

(UI)


15    Nesta via do processo, os ácidos tetrâmicos de fórmula geral (III) são

submetidos a reações de formação das oximas de fórmula geral (V) utilizando o sistema composto por cloridrato de hidroxilamina, bicarbonato de sódio, sulfato de sódio e um solvente inerte, como diclorometano. Após 48 horas de agitação, as oximas são obtidas em rendimento quantitativo.

20    Na segunda etapa, tais oximas são reduzidas com um sistema composto por

hidreto de sódio e boro associado a um agente ativante, mais especificamente o óxido de molibdênio (VI) ou o cloreto de níquel (II). Tais reações geram enaminolactamas de fórmula geral (IV) em rendimentos entre 85 e 98%. O uso de outros sistemas redutores, como Zn/NH40H/NH40Ac ou hidrogenação catalítica falham total ou parcialmente na 25 preparação dos compostos de fórmula geral (II).

O fato de enaminas serem compostos extremamente resistentes a reações de redução nos levou a testar várias possibilidades de sistemas redutores. Os sistemas NaHB (O Ac)3/AcOH,    LiBH4/CeCl3, LiAlH4/CuI, NaBH3CN/ZnCl2/MeOH e

BER/C11SO4 se mostraram ineficazes para a redução dos compostos de fórmula geral (IV), sendo estes completamente recuperados ao final das reações. O sistema NaBfE/HiSCVTHF/iPrOH degradou completamente tais compostos, originando produtos de difícil identificação.

5    O sucesso nesta etapa do processo é obtido apenas após submeter as

enaminolactamas a uma reação de redução com um sistema composto por cianoborohidreto de sódio em meio ácido, como por exemplo em meio de ácido acético, o que gerou as 4-amino-pirrolidinonas de fórmula geral (II) em rendimentos na faixa de 85 a 91%.

10    A hidrólise das 4-amino-pirrolidinonas de fórmula geral (II) fornece os

beta,gama-diamino-ácidos de fórmula geral (I) em rendimento quantitativo.

Em um segundo aspecto, a presente invenção refere-se a um processo alternativo de obtenção de beta,gama-diamino-ácidos de fórmula geral (I) onde os compostos de 15 fórmula geral (II) são obtidos a partir de compostos de fórmula geral (III) através de uma reação de aminação redutiva em duas etapas e em pote único.

(III)

O processo de aminação redutiva de compostos de fórmula geral (III) apresenta 20 como dificuldade a resistência natural de tais compostos a ataques nucleofílicos na posição 4, devido à deslocalização de elétrons e, ainda, a uma grande tendência à formação de dialquilaminas como produto principal quando a reação é forçada a ocorrer. Prova disto foram os constantes insucessos quando da aplicação de métodos tradicionais de aminação redutiva sobre tal sistema. Agentes redutores como NaCNBtE, 25 NaCNBFE/ZnCh ou NaBH(OAc)3 associados a acetato de amônio mesmo em excesso, na presença ou não de trietilamina como ativante, não resultou em qualquer resultado positivo.

O sucesso do procedimento de aminação redutiva foi alcançado somente através de um método inovador de duas etapas em um único pote desenvolvido por nós. Neste processo, os compostos de fórmula (III) são submetidos inicialmente a tratamento com ácido acético e hidróxido de amônio em um aparato separador de água na presença de um solvente hidrocarboneto aromático, como benzeno, tolueno ou xileno. Após 6 horas de refluxo, cianoborohidreto de sódio foi adicionado e agitou-se o meio por mais horas. Após purificação, são obtidas 4-amino-pirrolidinonas de fórmula geral (II) em rendimentos que variaram entre 64 e 76%. O hidróxido de amônio pode ser altemativamente substituído pelo acetato de amônio.

5


10


15


A hidrólise básica das 4-amino-pirrolidinonas de fórmula geral (II) fornece os óeta,gama-diamino-ácidos de fórmula geral (I) em rendimento quantitativo.

A diastereosseletividade da reação de redução dos compostos de fórmula geral (V) gerando os compostos de fórmula geral (II) foi averiguada através da análise de espectros de 'H-RMN. Em nenhum dos casos foi observado duplicação dos sinais relativos aos átomos de hidrogênio dos compostos em questão, demonstrando a pureza óptica dos mesmos.

A averiguação da configuração absoluta obtida para os compostos de fórmula geral (II) através da reação supramencionada foi realizada com o uso de experimentos de nOe diferencial, utilizando-se o composto (lia) como padrão.

20



25


A irradiação do sinal relativo ao hidrogênio Ha (posição 4 do anel lactâmico) em 4,15 ppm gerou um incremento de 9,7% no sinal relativo a Hb (posição 5 do anel lactâmico). A irradiação, por sua vez, do sinal em 4,63 ppm, relativo ao hidrogênio Hb, gerou um incremento no sinal de Ha da ordem de 5,4%. Os valores significativos de tais incrementos comprovam que ambos os átomos de hidrogênio investigados possuem a mesma orientação espacial. Visto a configuração absoluta do hidrogênio Hb já ser

previamente definida pelo uso de L-a//ã-aminoácidos opticamente puros, conclui-se que o produto obtido trata-se daquele com configuração absoluta (45,55).

O posicionamento do grupamento amino em configuração relativa syn ao substituinte da posição 5 do anel lactâmico indica o tipo de estereosseletividade desta etapa reacional. Desta mesma forma, compostos de fórmula geral (II) podem ser obtidos sob a configuração absoluta (4R,5R) desde que se utilize Z)-a//â-aminoácidos durante o processo de preparação dos ácidos tetrâmicos de fórmula geral (III).

Compostos em que o grupamento R2 é hidrogênio podem ser obtidos a qualquer momento através de métodos de desproteção clássicos conhecidos do estado da arte.

PREPARAÇÃO DOS MATERIAIS DE PARTIDA PREPARAÇÃO 1: Proteção de a//â-aminoácidos com dicarbonato de di-íerí-butila


O

NHBOC


Boc-,0, NaOH 0,5N

-í-►

dioxana, t.a., 1 noite

O respectivo alfa-aminoácido (30 mmol) é dissolvido em uma mistura de NaOH (aq) 0,5N (67 mL) e dioxano (52 mL). A solução resultante é resfriada a 0°C e tratada, gota a gota, com dicarbonato de di-te/7-butila (7,2g; 7,6 mL; 33 mmol). A mistura reacional é deixada alcançar a temperatura ambiente e agitada vigorosamente por 17h. Após este período, o volume da mistura reacional é reduzido pela metade em evaporador rotatório. A solução restante é dissolvida em AcOEt (30 mL), resfriada a 0°C e acidifícada com uma solução de KHSO4 (aq) IN até pH = 1-2. As fases foram separadas. A camada aquosa é extraída com AcOEt (3x1/3 do volume), lavadas com água destilada (2 x 1/3 do volume) e NaCl (aq) saturado. As fases orgânicas combinadas foram secas com Na2SC>4 anidro. Filtração e evaporação do solvente em evaporador rotatório forneceu um óleo viscoso como produto bruto em excelentes rendimentos (92-96%).

PREPARAÇÃO 2: Formação dos ácidos tetrâmicos de fórmula geral (III)

5


R


OH NHBOC


1.    DMAP, DCC, t.a., 3hs

2.    MeOH, refluxo, 0,5 h*"


À uma solução do Boc-aminoácido (5,0 mmol), ácido de Meldrum (2,2-dimetil-l,3-dioxano-4,6-diona) (5,2 mmol; 0,75g) e DMAP (4-N,N-dimetilaminopiridina) (7,4 10 mmol; 0,90g) em diclorometano seco (20 mL) é adicionado, gota a gota, o DCC (1,3-dicicloexilcarbodi-imida) (5,8 mmol; l,20g) dissolvido em pequeno volume de diclorometano seco, a temperatura ambiente. A mistura resultante é agitada por 3h nesta mesma temperatura, depois da qual é filtrada (para retirar os cristais de dicicloexiluréia) e o sólido filtrado é lavado com AcOEt (20 mL). Os filtrados combinados foram 15 dissolvidos com AcOEt gelado (200 mL) e lavados com uma solução aquosa de KHSO4 5% gelado, água destilada (2 x 1/3 do volume) e NaCl (aq) saturado (2 x 1/3 do volume). As fases orgânicas combinadas foram secas com Na2S04 anidro e evaporadas em evaporador rotatório formando o produto de condensação bruto.

O produto obtido anteriormente (28 mmol) é dissolvido em MeOH (280 mL) e a 20 solução é mantida sob refluxo por 0,5h. A solução é deixada esfriar lentamente e o solvente é removido em evaporador rotatório, fornecendo o ácido tetrâmico em bons rendimentos. O produto obtido é lavado com AcOEt e depois com Et20:Hexano (1:2) fornecendo um sólido branco em grau de pureza satisfatório.

25


EXEMPLOS

EXEMPLO 1: (2iS)-2-benzil-3-(hidroxiimino)-5-oxopirrolidina-l-carboxilato de tert-butila


À uma solução do respectivo ácido tetrâmico (0,55 g; 1,91 mmol) em CH2CI2 (17,6 mL) foram adicionados Na2SC>4 (0,29 g; 1,91 mmol), NH2OH.HCI (0,15 g; 2,20 5 mmol) e NaHCCL (0,22 g; 2,20 mmol). A mistura é agitada a temperatura ambiente por 48h e filtrada. O solvente é removido a pressão reduzida fornecendo o (25)-2-benzil-3-(hidroxiimino)-5-oxopirrolidina-l-carboxilato de tert-b\iú\a. em rendimento quantitativo.