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U. A. M. IZTAPALAPA BlBLlQTECA I

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NOMBRE: MORALES VARGAS SUSANA GABRIELA. ~

TELEFONO PARTICULAR: 8 52 23 84.

MATRICULA:

LICENCIATURA: I .

TRIMESTRE LECTIVO:

HORAS SEMANA:

TITULO DEL TRABAJO:

NOMBRE DEL ASESOR:

PUESTO DEL ASESOR:

ADSCRIPCION DEL ASESOR:

LUGAR DONDE SE REALIZO ELhTRABAJO:

FECHA DE INICIO:

a7347-108.

BIOLOGIA EXPERIMENTAL ( UNIDAD IZTAPALAPA, DIVISION DE CBS).

95-P.

40.

"SINTESIS DE ANALOGOS DE MELATONINA FUNCIONALIZADOS ACIDO-BASE. PARTE 6: OBTENCION DE LOS ACIDOS 3-(2-AMINOETIL)-5- METOXIINDOL-2-CARBOXILICO Y 342- ACETAMIDOETIL)-5-METOXllNDOL-2-CARBOXILICO. JORGE ARMANDO HARO CASTELLANOS.

JEFE DEL DEPARTAMENTO DE BlOLOGlA DE LA REPRODUCCION.

DEPARTAMENTO DE BlOLOGlA DE LA REPRODUCCION. DIVISION DE CIENCIAS BIOLOGICAS Y DE LA SALUD. UAM-IZTAPALAPA.

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA, UNIDAD IZTAPALAPA, EDIFICIO "R", LABORATORIO 022

30 DE AGOSTO DE 1994.

FECHA DE TERMINACION: Io. DE MARZO DE 1995.

CLAVE: BE.008.94.

NOMBRE DEL P.ROYECT0: "INTERACCION DE CALMODULINA CON MELATONINA Y SUS ANALOGOS".

FIRMA DEL ALUMNO: FIRMA DEL ASESOR: p (p",\p ~-

2 U. A. M. ETAPALAPA BIBLIOTECA

INTRODUCCION.

La melatonina es sintetizada por algunas células y tejidos, en los mamíferos la glándula pineal es el principal productor de esta indolamida, la cual interviene en diversas funciones fisiológicas tales como el control de la reproducción estacional, influencias en el sistema inmune y ritmo circadiano, y como antioxidante. Su administracih a humanos provoca cambios neuronales, endócrinos e inmunológicos, debido a que modifica procesos rnetabólicos, como por ejemplo alteraciones en la síntesis de proteínas, aumento en el contenido de norepinefrina, dopamina, serotonina y GABA en distintas areas cerebrales, aumento en la liberacibn de somatostatina por el hipotalarno, entre ~ t r ~ S f " ~ )

Muchos son los estudios que se han realizado con esta indolamida y sus análogos, que son compuestos que presentan modificaciones en su estructura química con respecto a la indolamida. La utilidad que se espera del uso de estos análogos radica en establecer una relación estructura- actividad para un efecto específico.

En este trabajo se describe la obtención de dos análogos de melatonina que difieren estructuralmente de la misma en:

1. el primero, por una modificación de su cadena lateral en donde el nitrógeno está en forma de amina libre y no de arnida como en la rnelatonina, pero además la posición C-2 del anillo indólico está modificada por la presencia de un grupo carboxilo.

2. el segundo, solamente por modificación de la posición C-2 del anillo ind6lico por la presencia de un grupo carboxilo.

Los análogos que se obtuvieron en el presente trabajo se utilizarán para investigaciones sobre su actividad biológica en grupos de trabajo dentro de la División de C.B.S. de la UAM-IZTAPALAPA.

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OBJETIVO GENERAL.

Obtencibn, por la vía de síntesis de Abramovitch y Shapim, de dos anatogos de melatonina:

1. Acido 3-(2-aminoetil)-5-metoxiindol-2-carboxíl¡co. 2. Acido 3-(2-acetamidoetil)-5-metoxiindol-2-crboxílico.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

1. Purificación de la materia prima, 3-carbetoxi-Z-piperidona, para la

2. Desarrollo experimental de la reacción R-1 (para la obtención de la p-

3. Desarrollo experimental de la reacción R-2 (para la obtención de la 6-

4. Desarrollo experimental de la reacción R-3 (para la obtención del primer

5. Desarrollo experimental de la reacci6n R-4 (para la obtención del segundo

6. Caracterización de todos los productos e intermediarios por cmmatografía

obtención de los análogos.

metoxifenilhidrazona de la 2,3-piperidindiona).

metoxi-l,2,3,4-tetrahidr~-I-oxo-b-carboIina).

análogo: el ácido 3-(2-aminoetiI)-5-metoxiindol-2-caarboxilico).

análogo: el ácido 3-(2-acetamidoetil)-5-metoxiindol-2-carboxilico).

comparativa con estándares en capa fina y puntos de iusi6n.

METODOLOGIA.

La purificación de reactivos, disolventes, materias primas y productos se realizó por las técnicas de destilación en el caso de los líquidos, y cristalización para los sólidos.

El proceso de síntesis orghnica se basa en la metodología descrita por- Abmmovitch y Shapiro, la cual comprende las siguientes reacciones: (a) hidrblisis de ester, (b) diazoación, (c) condensación de JappKlingemann, (d) ciclizaci6n de Fischer, (e) hidrólisis de la lactama, (9 descarboxilación y (9) acetilaci6n.

l a caracterización de los reactivos, materias primas y productos se realizó por cromatografia comparativa con estándares en capa fina y puntos de fusidn.

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ACTIVIDADES REALIZADAS.

Revisi6n bibliográfica:

Se realizó una busqueda bibliográfica en Chemical Abstracts comenzando por los indices tanto de fórmula como de substacias y materias, y prosiguiendo a la obtención de los resúmenes y artículos seleccionados.

Purificación de la materia prima, la 3-carbetoxi-2-piperidona1 por cristalizaci6n:

50 g de 3-carbetoxi-2-piperidona se disolvieron en 100 ml de etanol en caliente y con agitación, se enfrió a 5O-6O0C y se adicionaron 50 ml de hexano caliente. La mezcla se enfrió en baño de hielo-agua con agitación eficiente, y los cristales formados se separaron por filtración al vacio, se secaron y pesaron 42 g. El punto de fusión concordó con el informado en la literatura"'siendo de 76-78OC.

Obtención de los Análogos de Melatonina:

R-1: Formación de la sal de diazonio de la p-anisidina (2) y SU condensación con la 3-carbetoxi-2-piperidona por la reacción de Japp-

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Klingemann para la obtencirjn de la pmetoxifenilhidrazona de la 2,3- piperidindiona'".

68 g. de p-anisidina se disolvieron en 220 ml de áüdo clorhídrico y Se trataron a O°C con una solucibn de 369 de nitrito de sodio en 100 m1 de agua. La sal de diazonio (2) así formada, se adicion6'en frio y con agitacidn a una soluci6n de 68 g. de piperidona y 24 g. de hidróxido de potasio (preparada desde el día anterior y almacenada a temperatura ambiente). Después de 6 h con agitacibn y 14 h de almacenamiento en refrigeración se obtuvo el producto el cual se separ6 por filtracidn al vacío, se lavó con agua y se secb. El producto pes6 63.7 g y su punto de fusi6n fu6 de 174-176OC.

R-2: Cíclización de fischer sobre la hidrazona (3) para la obtención de 6- metoxi-1 ,2,3,4-tetrahidro-l -oxo-p-carbolina (4)

50 g de fenilhidrazona se disolvieron en 200 ml de ácido fórmico a temperatura de reflujo por 2 h con agitación . El producto se precipitó con 400 rnl de agua y se separó por filtraci6n al vacío, se lavó con agua y se secó. El producto pesó 29 g y su punto de fusión fue de 254.5-256.4"C.

R-3: Hidrólisis alcalina de la 6-metoxi-I ,2,3,4-tetrahidro-l-oxo-pm"olina (4), para la obtención del ácido 3-(2-aminoetil)-5-metoxiindol-2-carboxilico (5) (5).

9.6 g de carboiina se trataron con una solución de 21.12 g de hidróxido de potasio en 230.4 r n l de etanol al 60% a reflujo por 7 h, la mezcla de reacción obtenida se dejó reposar toda la noche y posteriormente se filtro al vacío, al filtrado obtenido se le eliminó etanol (170 mi) y se adicionaron 11 5.2 ml de agua para luego neutraiizarse con 22 m1 de ácido acético en frío. La solución se filtró al vacio y el producto obtenido se lavó con agua helada y se secó. El producto pesó 9.1 g y su punto de fusión fui! de 271.3-272.8 "C.

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R-4: Acetilación del ácido 3-(2-aminoetilj-5-metoxiindol-2-carboxilico (5) para la obtención del ácido 3-(2-acetamidoetil)-5-metoxiindol-2-carboxilico (6) (6).

0.8 g de aminoácido se trataron con 13.3 rnl de 8cido ácetico glacial con atmbsfera de nitrógeno durante 1.5 h en baiio de hielo. A la mezcla de reaccion se le adicionaron 75 ml de agua-hielo y se filtró al vacío, el producto obtenido se lavó y se sed . El producto pes6 0.5 g y su punto de fusi6n fúe de 228.5-229.2OC. I

OBJETIVOS ALCANZADOS

4 . purificación de la materia prima: 3-carbetoxi-2-piperidona. 2. obtención de 9.1 g del análogo 1: ácido 3-(2-aminoetil)-5-metoxiindol-2- carboxiiico. 3. obtención de 0.5 g del análogo 2: ácido 3-(2-acetarnidoetit)-5-metoxiindol- Zarbxi l ico.

METAS ALCANZADAS

1. se obtuvo la información pertinente al desarrollo experimental mediante la revisidn bibliográfica del tema. 2. se iogró purificacar la materia prima. 3. se caractrerizaron tanto la materia prima (piperidona), como los intermediarios de las síntesis de los productos y los productos mismos, por medio de las técnicas de análisis :

a) cromatografía en capa fina y b) punto de fusión

4. se desarrollaron las técnicas de síntesis orgánica para la obtención de los intermediarios y productos.

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RESULTADOS

1) De la Purificación de la materia prima:

Por medio de la técnica descrita, se purificaron varias muestras de la materia prima, obteniendo los siguientes resultados:

1 .l) Analisis por Punto de Fusión.

I PURIFICACION DE LA 3-CARBETOXI-2-PIPERIDONA I

MUESTRA CRUDA I PURIFICADA

1 I PESO g P.FUS1ON P.FUSIOM PESO g 65.5 - 67.4

74.3 - 75.2 2.3 62.6 - 64.5

77.3 - 70.3 9 66.4 - 68.5

76.2 - 70.3 8.9

punto de fusión informado'"' para la piperidona: 74-76OC.

1.2 ) Análisis por Cromatografia en Capa Fina.

Sene Cromatográfica No. 1. 2 .I . Usando corno eluyente acetato de etilo para la primera cromatoplaca y cloroformo-metano1 (19:l) para la segunda, y corno revelador yodo, para las siguientes muestras:

aplicación muestras (disueltas en cloroformo) 1 MS3.51-SZ 2 LOT OER251-B 3 0- 1 4 B-2

227543

Sene Cromatografica No. I-. 2. 2. Usando como eluyente acetats de etilo para la primera cromatoplaca y cloroformo-metano1 (1 9: l) para la segunda, y como revelador yodo, para las siguientes muestras:

aplicación muestra (disueltas en cloroformo) 1 Lot OER 251-B 2 S-A 3 €3-2 4 MS4.42-S1

Sene Cromatografica No. I . 2. 3. Usando como eluyente acetato de etiio para la primera cromatoplaca y cloroformo-metanoí (1 9:l) para la segunda, y como revelador yodo, para las siguientes muestras:

aplicación 1 2 3 4 5 6 7

muestra (disueltas en cloroformo) Lot OER251-B Lote B-3 MS4.45-S'I MS4.45-SN1 MS4.45-SNZ MS4.45-SN3 NS4.45-SfW

t 1.3) De la recuperación es I ; I n f i . : X !

I

Total de piperidona Lote B ( m l - a): :: ; ' . Total de piperidona Lote B (pu :I( , ;I Rendimiento obtenido: 64.740,

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I I 2.1) Rendimientos y puntoz, c j ( J!Si I 1 I las reacciones.

REACCIOF

Fa- 1

R-2

R-3

R-4 h

12

2.2) Análisis de pureza de los productos, por Cromatografia en capa Fina.

Serie Cromatografica No. 2. 2. 1. Usando como eluyente acetato de etilo- metanol (1 :I) para la primera cromatoplaca y etanol para la segunda, y como revelador yodo, para las siguientes muestras:

aplicación I 2 3 4 5 6 7

muestra J HAM-2 MS4.90-S I MS4.72-S2 AA1 6.91 08 AA2 MS4.72-SN3 NS4.45-SN4

disolvente etanol etanol metanol metanol metanol etanol-agua etanol-agua

Serie Cromatografica N a 2. 2. 2. Usando como eluyente etanol p : a la primera cromatoplaca y cloroformo-etanol (1 :I) para la segunda, y como revelador yodo, para las siguientes muestras:

aplicacidn muestra disolvente 1 MS3.72-S1 metanol 2 MS3.79-S1 metanol 3 MS3.79-SN 1 agua 4 MS3.7942 matanol 5 MS3.79-S3 metanol 6 J HAM-6 metanol

I '" . -

CONCLUSIONES

1 .- La purificacidn de la materia prima se llevó a cabo con éxito de acuerdo con el anatisis que se aplicó.

2.- Se lograron obtener los dos análogos propuestos por la correspondiente metodología con un rendimiento muy aceptable y en entidades suficientes para el uso que se les había destinado.

3.- La caracterizaci6n de los productos terminales resultó positiva y fue sencilla debido a que se tenian patrones de comparaci6n.

RECOMENDACIONES

1 .- Es posible que se puedan mejorar los rendimientos de las reacciones si se analizan experimetalmente las variables de cada reacción.

2. Se pueden obtener más análogos de melatonina. desarrollando la síntesis con materias primas que tengan alguna variable estructural, con el propdsito de proporcionar más elementos en el estudio biológico de estas sustancias.

SiNTESlS DE ANALOGOS DE MELATONWJA

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81BLEOGRAFIA

1 .- Dun-Xian, Li-Dun ,':hen, Burkhard, Poeggeler,Lu&n C. Mancherster Russel J. Reiter. Endoccme JournalJ, 57-60 (1993).

2.- Gloria Benítez-Kin!.;, Lourdes Huerto-Delgadillo and Fernando Antón- Tay. Brain Research, S:", 289-292 (1991).

4.- N.F. Albertson, and J l... Fillman. J. Am. Chem. 71, 2818-20 (1949). - 5.- R.A. Abramovitch, ani*:l D. Shapiro. J. Chem. Soc. 4589-92 (1 956).

6.- M.F. Petrova,N.S.Kav:xina, y G:P. Menshikov. J. Gen. Chern.(URSSS), 1303-4 (1 963).