Aplicación de la metodología de la dag para la síntesis de trifluorometil sulfinil derivados

UNIVERSIDAD DE SEVILLA – FACULTAD DE FARMACIA APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE LA DAG PARA LA SÍNTESIS DE TRIFLUOROMETIL SULFINIL DERIVADOS Lucía García Ruiz Trabajo de Fin de Grado de tipo experimental Grado en Farmacia Sevilla, 17 de junio de 2020 Universidad de Sevilla - Facultad de Farmacia Trabajo de Fin de Grado. Grado en Farmacia APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE LA DAG PARA LA SÍNTESIS DE TRIFLUOROMETIL SULFINIL DERIVADOS Alumna: Lucía García Ruiz Tutora: Victoria Valdivia Giménez Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica Área de Química Orgánica Trabajo de carácter experimental Sevilla, 17 de junio de 2020 1 APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE LA DAG PARA LA SÍNTESIS DE TRIFLUOROMETIL SULFINIL DERIVADOS Resumen La estereoquímica juega un papel crucial en la investigación y desarrollo de fármacos, en tanto que influye de forma muy relevante en la farmacocinética, farmacodinámica y seguridad de estos. Tanto es así que actualmente existe una clara tendencia en la industria farmacéutica hacia la comercialización de fármacos quirales de forma ópticamente pura, frente a los racémicos que gobernaban el mercado décadas atrás. Es por ello que a lo largo de las últimas décadas la demanda de moléculas quirales de forma enantiopura ha ido aumentando de forma significativa, y en consonancia, las metodologías disponibles para lograrlo son cada vez más numerosas. Dentro de lo que se conoce como síntesis asimétrica, los auxiliares quirales son un elemento imprescindible. Entre ellos, los sulfóxidos quirales juegan un papel privilegiado. Además de su gran potencial como inductores quirales, éstos poseen el grupo sulfinilo cuyo papel en la potencia de muchos fármacos es crítico. Paralelamente, otra estrategia con la que se cuenta para hacer frente a la pérdida de eficacia terapéutica o a propiedades farmacocinéticas desfavorables de ciertos fármacos es la búsqueda de análogos, de entre los que destacan los análogos trifluorometilados, cuya ventaja terapéutica frente al fármaco original ha sido demostrada con ejemplos como el calciomimético NPS R-568 o el antigripal rimantadina. En este trabajo se han obtenido, de forma rápida y sencilla, aplicando la metodología de la DAG, ambos diastereoisómeros de trifluorometil sulfinatos de dos derivados de la glucosa muy asequibles (DAG y DCG) para la síntesis estereoselectiva de trifluorometil sulfóxidos, con el fin de demostrar la generalidad de la metodología. Además, para exhibir su aplicabilidad, partiendo de los sulfinatos ópticamente puros sintetizados, se ha planteado una síntesis enantiodivergente de ambos análogos trifluorometilados del sulforafano, un fármaco de origen natural con importante actividad como agente quimio-preventivo. Palabras clave: síntesis asimétrica, metodología de la DAG, análogos trifluorometilados, sulfóxidos quirales, sulforafano. 2 Índice Resumen……………………………………………………………………….………………...1 1. Introducción y antecedentes .............................................................................................. 3 1.1. Concepto de quiralidad ............................................................................................... 3 1.2. Estereoquímica y actividad biológica.......................................................................... 4 1.3. Metodologías para la síntesis de compuestos enantiopuros .......................................... 6 1.3.1. Derivados quirales de azufre ............................................................................. 10 1.3.2. Metodología de la DAG (Khiar et al., 1994) ...................................................... 12 1.4. Metodología de la DAG para la síntesis del sulforafano ............................................ 13 1.5. Importancia de los análogos trifluorometilados ......................................................... 14 2. Objetivos .......................................................................................................................... 15 3. Metodología y parte experimental ................................................................................... 15 3.1. Metodología ............................................................................................................. 15 3.2. Parte experimental.................................................................................................... 16 3.2.1. Disolventes y reactivos ..................................................................................... 16 3.2.2. Técnicas y aparatos ........................................................................................... 16 3.2.3. Síntesis y caracterización de los productos ........................................................ 17 4. Resultados y discusión ..................................................................................................... 19 4.1. Síntesis de los trifluorometil sulfinatos ..................................................................... 19 4.2. Síntesis de los trifluorometil sulfóxidos .................................................................... 26 4.3. Síntesis de los análogos trifluorometilados del sulforafano ....................................... 27 5. Conclusiones ..................................................................................................................... 28 6. Bibliografía ....................................................................................................................... 30 3 1. Introducción y antecedentes 1.1. Concepto de quiralidad La palabra quiral procede del griego, y significa mano. La aplicación de éste término a una molécula, hace referencia a que sus imágenes especulares no son superponibles, igual que nuestras manos, ya que no poseen la misma distribución espacial de sus miembros (átomos o sustituyentes, en el caso de las moléculas). Cada imagen especular de una molécula quiral es un estereoisómero que recibe el nombre de enantiómero. Para que una molécula sea quiral debe presentar centros estereogénicos, es decir, centros que originan quiralidad, esto es, átomos de carbono con hibridación sp3 unidos a cuatro sustituyentes distintos (también existen otros átomos que pueden ser centros estereogénicos como por ejemplo el átomo de azufre, como es el caso de los compuestos quirales de este trabajo de fin de grado). No obstante, cabe mencionar que, aunque la mayoría de moléculas que presentan centros estereogénicos son quirales, no siempre es así: no son quirales aquellas moléculas con centros estereogénicos pero que presentan un plano de simetría (Cabildo et al., 2008). En la figura 1 (Lin et al., 2011) se ilustran los dos enantiómeros del ácido láctico, en ellos se puede apreciar el centro estereogénico, un átomo de carbono unido a cuatro sustituyentes distintos, así como la diferente disposición espacial de los mismos, haciendo que ambos enantiómeros sean, al igual que las manos, imágenes especulares no superponibles. Figura 1: Los dos enantiómeros del ácido láctico (Lin et al., 2011) La estereoquímica es la parte de la química dedicada al estudio tanto de las propiedades como de la reactividad de las moléculas quirales. Por otro lado, quiralidad implica actividad óptica, es decir, las moléculas quirales son capaces de hacer girar el plano de la luz polarizada. Esta es una de las dos propiedades particulares que poseen los enantiómeros y que sirve para diferenciarlos, ya que cada enantiómero de una molécula quiral dada hace girar el plano de luz polarizada en el mismo grado pero distinto signo, lo cual es cuantificable con un polarímetro (Cabildo et al., 2008). 4 La otra propiedad en la que difieren los dos enantiómeros de una molécula quiral, es en su interacción con otras moléculas quirales. Por ejemplo, una pareja de enantiómeros puede presentar distinta solubilidad en un disolvente quiral, mientras que en uno aquiral, ésta es la misma. De igual manera ocurre con su velocidad y extensión de reacción frente a otros reactivos quirales (Alkadi y Jbeily, 2018). Adicionalmente, cabe mencionar que aquellas parejas de estereoisómeros que ni son imágenes especulares la una de la otra ni son superponibles, se conocen como diastereoisómeros. Éstos, a diferencia de los enantiómeros, no poseen las mismas propiedades físicas y químicas, lo que los hace fácilmente separables por distintos métodos, como pueden ser cromatografía, cristalización, destilación, etc (Cabildo et al., 2008). La importancia de la quiralidad radica en que se trata de una característica que está íntimamente relacionada con la vida, de hecho, la gran mayoría de los procesos biológicos son estereoespecíficos, lo que significa que sólo uno de los isómeros de todos los estereoisómeros posibles de un compuesto biológicamente activo es el responsable de que el proceso biológico tenga lugar. En efecto, el grado de especialización de los organismos vivos es tal que, las biomoléculas pertenecen exclusivamente a una de las dos series de estereoisómeros: serie D para el caso de los carbohidratos y serie L para el de los aminoácidos. Éstos últimos, constituyen la unidad estructural de las principales dianas farmacológicas, como son receptores, enzimas y canales iónicos, quirales todos ellos y capaces de discernir entre cada uno de los estereoisómeros de sus ligandos, siendo preferentemente uno de ellos el que desencadena la respuesta farmacológica (Andersson, 2004). 1.2. Estereoquímica y actividad biológica Como consecuencia de la estrecha relación que existe entre la quiralidad y la vida, no es de extrañar que la síntesis de compuestos quirales de forma enantiopura haya adquirido un papel prioritario en la investigación y desarrollo de nuevos fármacos. De hecho, actualmente, un importante porcentaje de los fármacos comercializados y de aquellos que están en desarrollo, consisten esencialmente en uno de los dos enantiómeros de fármacos quirales, frente a las mezclas racémicas que dominaban el mercado hasta hace 3 décadas (Agranat et al., 2002; Alkadi y Jbeily, 2018; Shafaati, 2010). Además, en este sentido, la legislación favorece este cambio, ya que obliga a preparar por separado los dos enantiómetos de fármacos de naturaleza quiral, para así evaluar su perfil de seguridad, farmacocinético y farmacodinámico de forma independiente (Papaseit et al., 2013). La influencia de la estereoquímica sobre la actividad biológica de los fármacos es actualmente un tema indiscutible, en tanto que es bien sabido que los organismos vivos son esencialmente quirales (Alkadi y Jbeily, 2018). Aunque ignorada durante muchos años, la 5 primera evidencia de la enantioselectividad en los procesos bioquímicos se remonta al año 1848 y es atribuida al francés Louis Pasteur, con el descubrimiento del metabolismo enantioselectivo del ácido tartárico (Gal, 2008). Como conclusión de tal observación, Pasteur declaró que : “La mayoría de los productos orgánicos naturales, los productos esenciales de la vida, son asimétricos y poseen tal asimetría que sus imágenes especulares no se pueden superponer” (Shafaati, 2010), declaración con que afirmaba la existencia del ahora conocido concepto de quiralidad como característica de los compuestos orgánicos constituyentes de la vida. No obstante, no sería hasta la década de los 80 del pasado siglo veinte cuando verdaderamente se le diera importancia a la estereoquímica en el desarrollo y descubrimiento de nuevos fármacos, gracias a la publicación en 1984 del manuscrito “Stereochemistry, a Basis for Sophisticated Nonsense in Pharmacokinetics and Clinical Pharmacology" por el farmacólogo alemán E.J. Ariëns (Ariëns, 1984; Gross, 1990), donde se preguntaba “¿Por qué en algunos casos tenemos que administrar dosis al paciente donde la mitad del contenido no tiene efecto o tiene justo el efecto contrario? (Shafaati, 2010). Con sus investigaciones puso de manifiesto la existencia de diferencias farmacodinámicas y farmacocinéticas entre los dos enantiómeros de fármacos quirales. Actualmente existen numerosos ejemplos que apoyan y demuestran éstas diferencias, y que justificarían en muchos casos las ventajas que supone la administración de fármacos enantioméricamente puros frente a racémicos. A continuación, se enumeran algunas de esas importantes diferencias: 1. Uno de los enantiómeros es responsable de efectos adversos importantes, mientras que el otro proporciona la respuesta farmacológica buscada (Andersson, 2004). Cabe mencionar el sonado caso de la talidomida en la década de los años 60, que se comercializó como racémico para el tratamiento sintomático de náuseas y vómitos en embarazadas. El enantiómero S resultó ser teratógeno (Fernández et al., 2004), causando miles de malformaciones congénitas en las extremidades de los recién nacidos. Esta trágica situación daría lugar a la implantación de rigurosos sistemas de farmacovigilancia a nivel internacional (Gross, 1990; Papaseit et al., 2013) (Figura 2). 2. Efectos antagónicos: uno de los enantiómeros se comporta como agonista de un determinado receptor, mientras que el otro lo hace como antagonista. Es el caso del salbutamol, fármaco ampliamente usado como broncodilatador, el enantiómero R es un agonista β2-adrenérgico, mientras que el S antagoniza tal efecto (Andersson, 2004) (Figura 2). 3. Sólo uno de los enantiómeros muestra el efecto deseado. A diferencia del primer 6 supuesto, el otro enantiómero no presenta necesariamente problemas de toxicidad. Un ejemplo sería el antihipertensivo α-metildopa, en cuyo caso el enantiómero L es el activo (Andersson, 2004) (Figura 2). 4. Mejores propiedades farmacocinéticas y/o farmacodinámicas de un enantiómero sobre el otro. Es el caso del conocido inhibidor de la bomba de protones responsable de la inhibición de la secreción ácido-gástrica, el esomeprazol. Se trata del enantiómero S del aún más conocido omeprazol, la mezcla racémica. El desarrollo de una alternativa con mayor tasa de curación frente a ciertas enfermedades gastroesofágicas severas se hizo necesario por algunas carencias mostradas por el omeprazol frente a las mismas, tales como un tiempo de inhibición insuficiente, o variaciones interindividuales farmacocinéticas y farmacodinámicas relevantes. Tras un gran número de moléculas sintetizadas y posteriormente sometidas a screening, el esomeprazol resultó suplir todas las carencias mencionadas, sin afectar al perfil de seguridad favorable del omeprazol. (Andersson, 2004) (Figura 2). Figura 2: Ejemplos de fármacos quirales con diferencias farmacocinéticas y/o farmacodinámicas entre enantiómeros 1.3. Metodologías para la síntesis de compuestos enantiopuros Por todo lo expuesto anteriormente, queda patente, pues, la importancia de contar con aproximaciones sintéticas que permitan obtener fármacos de forma enantiopura. Actualmente las principales metodologías son las que se describen a continuación (Arroniz y Mirón, 2012): a. Resolución de racémicos: consiste en la separación de los enantiómeros presentes en una mezcla racémica. A pesar del gran desarrollo experimentado en síntesis asimétrica 13 DAG obtenidos son excelentes agentes sulfinilantes ya que su reacción con derivados organometálicos como los derivados de Grignard conduce a los correspondientes sulfóxidos con rendimientos y selectividades elevados (Esquema 1). Muchos de estos sulfóxidos se han utilizado con gran éxito para la síntesis de compuestos de interés tanto biológico como sintético. (Khiar et al., 2013; Moreno et al., 2019; Valdivia, 2010). Esquema 1: Metodología de la DAG para la síntesis enantioselectiva de derivados quirales de azufre como sulfóxidos quirales 1.4. Metodología de la DAG para la síntesis del sulforafano Como se ha indicado anteriormente, la metodología de la DAG permite llevar a cabo la síntesis enantioselectiva de los dos enantiómeros de un gran número de sulfóxidos quirales. Muchos de estos sulfóxidos presentan actividad biológica, entre ellos el sulforafano (Khiar et al., 2013). El sulforafano es un producto natural aislado por primera vez en 1992 a partir de extractos de brócoli y su importante actividad como agente quimio-preventivo se encuentra ampliamente documentada (Kallifatidis et al., 2011). Se ha demostrado que también contribuye al buen funcionamiento del sistema inmune, protege frente a determinadas dolencias cardiacas, ayuda a eliminar la bacteria Helicobacter pylori y tiene propiedades diuréticas, antianémicas y laxantes, entre otras. Recientemente se ha demostrado la actividad neuroprotectora del sulforafano y análogos en la enfermedad del Parkinson. Como el sulforafano es un sulfóxido, el grupo de investigación en el que se ha realizado este trabajo, ha desarrollado su síntesis enantioselectiva mediante la utilización de la metodología de la DAG como se refleja en el esquema 2. 14 Esquema 2: Metodología de la DAG para la síntesis del Sulforafano 1.5. Importancia de los análogos trifluorometilados En la última década, los fármacos fluorados han aumentado su importancia en aplicaciones médicas, incluido su uso a nivel del sistema nervioso central por su elevada lipofilia, también como anticancerosos, antibacterianos, fármacos de uso a nivel cardiovascular, así como en terapias antivirales (Purser et al., 2008). Desde el primer fármaco fluorado, el 5- fluorouracilo, sintetizado en 1957 como un potente agente antineoplásico que inhibe la enzima timidilato sintetasa, se han lanzado al mercado varios fármacos fluorados clave con gran diversidad estructural. De hecho, actualmente casi el 25% de los fármacos en desarrollo farmacéutico son fármacos fluorados. Es evidente, por tanto, que los compuestos fluorados tienen un papel crítico en la potencia de los fármacos, ya que la presencia del flúor afecta a las propiedades farmacológicas. En consecuencia, la preparación de compuestos quirales trifluorometilados es actualmente un área de creciente interés. Por este motivo, recientemente, en el grupo de investigación en el que se ha realizado este trabajo, se ha desarrollado un método para la síntesis de aminas quirales trifluorometiladas a partir de la metodología de la DAG, dicho método ha permitido la síntesis de análogos trifluorometilados de calciomiméticos (Fernández et al., 2010) y del antigripal rimantadina, (Moreno et al., 2019) (Figura10). Figura 10: Análogos trifluorometilados del calciomimético NPS R-568 y de la rimantadina sintetizados utilizando la metodología de la DAG 15 2. Objetivos En consonancia con lo anteriormente expuesto, el presente trabajo tiene un triple objetivo. En primer lugar, la aplicación de la metodología de la DAG para la obtención de los correspondientes trifluorometil sulfinatos diastereoisoméricos (síntesis diastereodivergente). Posteriormente, a partir de éstos, el segundo objetivo es la obtención de una colección de trifluorometil sulfóxidos enantiopuros empleando distintos reactivos de Grignard, con el fin de demostrar la puesta a punto y la generalidad de esta nueva metodología de obtención de derivados quirales de azufre trifluorometilados. Por último, tras la puesta a punto de la metodología, se utilizará en la síntesis enantioselectiva de ambos análogos trifluorometilados del ya mencionado sulforafano, AR y AS (Figura 11), cuyo interés ha sido expuesto anteriormente. Figura 11: análogos trifluorometilados del sulforafano cuya síntesis es objetivo en este trabajo 3. Metodología y parte experimental 3.1. Metodología Como se ha comentado en los apartados anteriores, se ha utilizado el método de la DAG para acometer la síntesis estereoselectiva de los trifluorometilsulfinil derivados. En este caso, como se verá en el apartado de resultados y discusión, se comprobó que la diciclohexiliden-D- glucosa (DCG), un análogo de la DAG, proporciona mejores resultados en la síntesis de los correspondientes ésteres sulfínicos, obteniéndose diasteroselectivamente ambos trifluorometilsulfinatos de DCG, 2(RS) y 2(SS), utilizando las siguientes condiciones: en presencia de DIPEA se obtiene mayoritariamente el (S)- trifluorometilsulfinato de DCG, 2(SS), con un exceso diastereomérico del 64%. Al utilizar colidina como base en lugar de DIPEA, se invierte el curso estereoquímico de la reacción y se obtiene, de forma mayoritaria el (R)- trifluorometilsulfinato de DCG 2(RS) con un exceso diastereomérico del 62%. Ambos sulfinatos de DCG resultaron ser lo suficientemente estables como para poder ser purificados mediante cromatografia en columna de gel de sílice y almacenados a baja temperatura (4ºC) sin descomposición (Esquema 3). 16 Esquema 3: Metodología de la DAG aplicada a la síntesis de trifluorometil sulfinatos de DCG El cloruro de trifluorometil sulfinilo 1 es un reactivo comercial adquirido de la empresa Ambinter y utilizado sin purificación previa para la síntesis de los correspondientes sulfinatos diastereoisoméricos. Como segundo objetivo de este trabajo de fin de grado, una vez obtenidos y purificados los sulfinatos, éstos se utilizarán en la síntesis enantioselectiva de diversos trifluorometil sulfóxidos y, por último, con el fin de demostrar la aplicabilidad y generalidad de la metodología, se llevará a cabo la síntesis de ambos enantiómeros del análogo trifluorometilado del sulforafano. 3.2. Parte experimental 3.2.1. Disolventes y reactivos Los disolventes anhidros empleados se adquirieron de la empresa Sharlau, seguidamente fueron secados en tamiz molecular activado, disponiendo de este modo de THF, Et2O, CH2Cl2 y tolueno anhidros. En los casos de no necesitar disolventes anhidros, se emplearon en grado de pureza analítica. Los reactivos se obtuvieron comercialmente y se utilizaron sin ninguna purificación adicional. 3.2.2. Técnicas y aparatos La cromatografía en capa fina (c.c.f.), se ha realizado empleando cromatoplacas de gel de sílice soportada sobre aluminio Alufram®Sil.G/V245 Merck de 0.25 nm, y el revelado las placas eluídas y secas se ha llevado a cabo con ácido fosfomolíbdico o ácido sulfúrico. Para la purificación llevada a cabo, generalmente en columna cromatográfica bajo presión, se utilizó como fase estacionaria gel de sílice Merck 60 A (tamaño de poro 40-63 μm). La composición del eluyente empleado se detalla para cada compuesto. 17 Los espectros de Resonancia Magnética Nuclear (1H-RMN, 13C-RMN) se han registrado con espectrómetros Bruker AMX-500 y Bruker Advance DRX-500 (500 MHz) del Centro de Investigación, Tecnología e Innovación de la Universidad de Sevilla, CITIUS. Los espectros se han registrado a partir de muestras en disolución en el disolvente deuterado que se indica entre paréntesis. Los desplazamientos químicos se expresan en ppm (δ), usando como referencia la señal residual del disolvente no deuterado. Los espectros de masas de alta resolución (EMAR) fueron realizados por el Servicio de Espectrometría de Masas de la Universidad de Sevilla en un espectrómetro Kratos MS-80- RFA y en un espectrómetro de masas Micromass modelo AutoSpec. 3.2.3. Síntesis y caracterización de los productos S-Trifluorometilsulfinato de DCG, 2(SS) Sobre una disolución de DCG (200 mg, 0.59 mmol, 1 eq.) y DIPEA (0,12 mL, 0,71 mmol, 1,2 eq.) en THF (3,9 mL) a –78 º C y bajo atmósfera de argón, se añade 1 (0,06 mL; 0.71 mmol; 1.2 eq.) y la mezcla se deja agitando a –78 ºC. Una vez completada la reacción (20 min) se hidroliza con HCl 10% y la fase acuosa se extrae con CH2Cl2 (3 x 10 mL). El conjunto de las fases orgánicas reunidas, se lavan sucesivamente con disolución saturada de NaHCO3 y disolución saturada de NaCl. Se seca sobre Na2SO4 anhidro y se evapora el disolvente a presión reducida, obteniéndose el correspondiente trifluorometilsulfinato de DCG como una mezcla de dos diastereoisómeros 2(SS) y 2(RS) con un exceso diastereomérico del diastereoisómero de configuración S en el azufre del 64%. Posteriormente, mediante cromatografía en columna de gel de sílice (compactada con hexano y eluida con éter/hexano 1:20), se obtiene 2(SS) como un sólido blanco (177,7 mg, Rendimiento (%Rdto): 66%). Factor de retención (Rf): 0.15 (éter/hexano 1:9) Rotación óptica específica ([]D20): -8,8 (c.1, CHCl3) 1H RMN (500 MHz, CDCl3): δ 5,889 (d, 1H, J = 3,5 Hz, H-1), 4,882 (d, 1H, J = 2,5 Hz, H-3), 4,529 (d, 1H, J = 3,5 Hz, H-2), 4,181-4,143 (m, 1H, H-5), 4,106-4,060 (m, 2H, H-6), 3,912-3,885 (m, 1H, H-4), 1,643-1,450 (m, 17H, ciclohexilos), 1,357-1,316 (m, 3H, ciclohexilos). 18 13C RMN (125MHz, CDCl3): δ 122, 84 (c, J = 335 Hz, CF3), 113,60, 110,41, 104,94, 84,27, 82,90, 80,68, 71,75, 67,29, 36,60, 36,34, 35,74, 34,31, 25,14, 24,76, 24,25, 23,83, 23,63, 23,51. EMAR: Calculado para C19H27O7SF3Na 479,1314 [M+Na]+, encontrado 479,1324. R-Trifluorometilsulfinato de DCG, 2(RS) Sobre una disolución de DCG (200 mg, 0.59 mmol, 1 eq.) y colidina (0,15 mL, 0,71 mmol, 1,2 eq.) en THF (3,9 mL) a –78 º C y bajo atmósfera de argón, se añade 1 (0,06 mL, 0.71 mmol, 1.2 eq.) y la mezcla se deja agitando a –78 ºC. Una vez completada la reacción (20 min) se hidroliza con HCl 10% y la fase acuosa se extrae con CH2Cl2 (3 x 10 mL). El conjunto de las fases orgánicas reunidas se lava sucesivamente con disolución saturada de NaHCO3 y disolución saturada de NaCl. Se seca sobre Na2SO4 anhidro y se evapora el disolvente a presión reducida obteniéndose el correspondiente trifluorometilsulfinato de DCG como una mezcla de dos diastereoisómeros 2(SS) y 2(RS) con un exceso diastereomérico del diastereoisómero de configuración R en el azufre del 62%. Posteriormente, mediante cromatografía en columna de gel de sílice (compactada con hexano y eluida con éter/hexano 1:20), se obtiene 2(RS) como un sólido blanco (161,6 mg, %Rdto: 60%). Rf: 0.19 (éter/hexano 1:9) []D20: +6,1 (c.1, CHCl3) 1H RMN (500 MHz, CDCl3): δ 5,997 (d, 1H, J = 3,5 Hz, H-1), 4,954 (d, 1H, J = 2,5 Hz, H-3), 4,736 (d, 1H, J = 3,5 Hz, H-2), 4,186-4,151 (m, 3H, H-5 y H-6), 3,987-3,979 (m, 1H, H-4), 1,737-531 (m, 17H, ciclohexilos), 1,432-1,413 (m, 3H, ciclohexilos). 13C RMN (125MHz, CDCl3): δ 121,62 (c, J = 335 Hz, CF3), 112,55, 109,23, 104,05, 82,70, 82,15, 79,78, 70,57, 66,40, 35,61, 35,32, 34,66, 33,41, 24,10, 23,77, 23,07, 22,84, 22,66, 22,50. EMAR: Calculado para C19H27O7SF3Na 479,1314 [M+Na]+, encontrado 479,1322. 19 S- trifluorometil-para-tolil sulfóxido, 4(S) Sobre una disolución del S-trifluorometilsulfinato de DCG 2(SS) (100 mg, 0,23 mmol, 1 eq.) en 4.6 mL de tolueno a 0ºC y bajo atmósfera de argón, se adiciona el cloruro de para-tolil magnesio (0,4 mL de una disolución 0.5 M, 1,7 eq). Tras agitar durante 2 horas, se adiciona disolución saturada de NH4Cl y se extrae la fase acuosa con AcOEt (4 x 20 mL). El conjunto de las fases orgánicas reunidas se lava con disolución saturada de NaCl (10 mL). Se seca sobre Na2SO4 anhidro y se evapora el disolvente a presión reducida. El crudo se purifica mediante cromatografía en columna de gel de sílice utilizando como eluyente una mezcla de AcOEt/Hexano 1:9. Así, se obtiene 4S (29,7 mg, % Rdto: 62%). 1H RMN (300 MHz, CDCl3): δ 7,539 (d, 2H, J = 4,8 Hz, Ar), 7,279 (d, 2H, J = 4,8 Hz, Ar), 2,392 (s, 3H, CH3). terc-butil(4-clorobutoxi)dimetilsilano, 5 Sobre una disolución de 4-clorobutan-1-ol (100 mg, 0,92 mmol, 1 eq) e imidazol (138,20 mg, 2,03 mmol, 2,2 eq) en 1 mL de diclorometano a 0º C, se adiciona el cloruro de tercbitildimetilsilano (TBDMS) (152,7 mg, 1,013 mmol, 1,1 eq). Tras agitar durante 15 minutos se adiciona una disolución de HCl 0,1 N (1 x 1 mL). La fase orgánica se seca sobre Na2SO4 anhidro y se evapora el disolvente a presión reducida, obteniéndose 5 (204 mg, % Rdto: cuantitativo) sin necesidad de purificación mediante cromatografía en columna de gel de sílice. 1H RMN (300 MHz, CDCl3): δ 3,739-3,567 (m, 4H, -CH2O y -CH2Cl), 1,971-1,624 (m, 4H, -CH2CH2-), 0,910 (s, 9H, tBu), 0,076 (s, 3H, Me). 4. Resultados y discusión 4.1. Síntesis de los trifluorometil sulfinatos La investigación reflejada en esta memoria, como se viene mencionando en apartados anteriores, se ha basado en utilizar la metodología de la DAG para la síntesis enantioselectiva de trifluorometil sulfinil derivados. Para ello, se decidió comenzar aplicando las condiciones 20 estándar de la metodología, es decir, aquellas en las que se han obtenido mayores diastereoselectividades, a la síntesis de trifluorometil sulfinatos de DAG. Estas condiciones estándar consisten en utilizar la DIPEA como base y el tolueno como disolvente, a una temperatura de -78ºC. Así, se obtuvo una mezcla de los diastereoisómeros 3(SS) y 3(RS) en una proporción de 81% y 19% respectivamente, estos porcentajes fueron calculados a partir de la señal del espectro de RMN de protón que corresponde al H-3 del anillo de furanosa de la DAG (Tabla 1, entrada 1). En base a la bibliografía y a la experiencia acumulada de los años de trabajo dedicados a la optimización y generalización de la metodología de la DAG por el grupo de investigación en el que se ha desarrollado este trabajo de fin de grado, con el fin de mejorar la diastereoselectividad, se probaron otras condiciones de reacción, todas ellas reflejadas en la tabla 1. Entrada Disolvente Base Relación de diastereoisómeros1 SS/RS 1 Tolueno DIPEA 81%/19% 2 THF Piridina 42%/58% 3 Tolueno Trietilamina 61%/39% 4 CH2Cl2 DIPEA 78%/22% 5 Tolueno Piridina 43%/57% 6 -- DIPEA 70,5%/29,5% 7 -- Piridina 47%/53% 8 THF DIPEA 87%/13% 9 Éter DIPEA 82%/18% 10 TBME DIPEA 80%/20% 11 THF Colidina 21%/79% 1 Determinada por 1H-RMN Tabla 1: Condiciones de reacción para la síntesis de los trifluorometil sulfinatos de DAG Como se puede observar en la tabla, se probaron diversas bases aquirales y disolventes además de la DIPEA y el tolueno, así, en primer lugar, se probó a utilizar la piridina como base y el THF como disolvente (Tabla 1, entrada 2), ya que, con estas condiciones, para la gran mayoría de los alquil y aril sulfinatos de DAG, se obtienen con elevada diastereoselectividad los 21 de configuración contraria en el azufre a los que se obtienen utilizando DIPEA como base y tolueno como disolvente. Como se observa en la tabla 1, entrada 2, los resultados obtenidos con estas condiciones, mostraron una baja diastereoselectividad a favor del diastereoisómero de configuración R en el azufre (42% 3(SS)/58% 3(RS)). A pesar de esta baja diastereoselectividad, se sigue manteniendo la tendencia observada en la bibliografía que muestra un mayor porcentaje de diastereoisómero de configuración S utilizando DIPEA como base y un mayor porcentaje de diastereoisómero de configuración R utilizando piridina como base. En vista de los resultados, que muestran diastereoselectividades de moderadas a bajas, se decidió seguir realizando pruebas de bases y disolventes. Así, con tolueno y trietilamina (Tabla 1, entrada 3), se obtuvo una relación de diastereoisómeros de 61% 3(SS)/39% 3(RS), con CH2Cl2 y DIPEA (Tabla 1, entrada 4), la relación observada fue algo inferior que en el caso del tolueno (78% 3(SS)/22% 3(RS)). Después se probó con tolueno y piridina (Tabla 1, entrada 5) y en este caso, prácticamente se mantuvo la misma diastereoselectividad (43% 3(SS)/57% 3(RS)) que con THF. En los dos ensayos siguientes se probaron respectivamente la DIPEA y la piridina en ausencia de disolventes (Tabla 1, entradas 6 y 7) y los resultados no condujeron a mejores distereoselectividades en ninguno de los casos, obteniéndose una relación de 70,5% 3(SS)/ 29,5% 3(RS) en el caso de la DIPEA y de 47% 3(SS)/53% 3(RS) en el de la piridina. El siguiente ensayo (Tabla 1, entrada 8), consistió en usar DIPEA, pero THF como disolvente, obteniéndose la mejor relación de diastereoisómeros hasta el momento con un valor de 87% 3(SS)/13% 3(RS) (Figura 12). Los ensayos realizados con DIPEA y éter y tercbutilmetil éter (TBME) (Tabla 1, entradas 9 y 10), no consiguieron mejorar la diastereoselectividad obtenida en el ensayo 8, ya que dieron lugar a relaciones de 82% 3(SS)/18% 3(RS) y 80% 3(SS)/20% 3(RS) respectivamente. Figura 12: 1H-RMN de la mezcla de diastereoisómeros obtenida en la entrada 8 de la tabla 1. Se muestran sólo las señales correspondientes al protón H-3 del anillo de furanosa de la DAG 4.604.654.704.754.804.854.904.95 ppm 4.606 4.614 4.933 4.938 1.19 0.15 0.15 1.00 22 Finalmente, se llevó a cabo un último ensayo con colidina como base y THF como disolvente (Tabla 1, entrada 11) obteniéndose la mejor relación de diastereoisómeros obtenida hasta el momento en favor del diastereoisómero 3(RS), con un valor de 21% 3(SS)/79% 3(RS). (Figura 13). Figura 13: 1H-RMN de la mezcla de diastereoisómeros obtenida en la entrada 11 de la tabla 1. Se muestran solo las señales correspondientes al protón H-3 del anillo de furanosa de la DAG En vista de los resultados, en los que queda patente que la síntesis de los trifluorometilsulfinatos de DAG no es totalmente diastereoselectiva sino que se obtienen mezclas de diastereoisómeros a favor de uno u otro dependiendo de las condiciones de reacción, el siguiente paso clave de la investigación fue la separación de los diastereoisómeros mediante cromatografía en columna de gel de sílice. Por tanto, para la separación cromatográfica se buscó una mezcla de eluyentes capaz de permitir la separación de los diastereoisómeros. Así, con una mezcla de acetato de etilo:hexano 1:30, se pudieron separar dos fracciones, una primera fracción de mezcla de ambos diastereoisómeros y una segunda fracción en la que aparentemente se encontraba el diastereoisómero mayoritario puro. El espectro de RMN de protón de esta segunda fracción mostró que, además de que aún se podía apreciar un 6,5% del diastereoisómero minoritario (3(RS)), aparecía una nueva señal que no estaba presente en el espectro del crudo y que correspondía a un producto de hidrólisis de la DAG, como consecuencia de su inestabilidad frente a la acidez de la sílica gel (Figura 14). 4.554.604.654.704.754.804.854.90 ppm 4.539 4.547 4.656 4.663 4.844 4.849 4.866 4.871 0.26 0.97 1.00 0.27 29 De igual manera, se han sintetizado y purificado exitosamente los trifluorometil sulfinatos de la DCG, 2(Ss) y 2(Rs), empleando como bases colidina para la mezcla enriquecida en 2(Rs) y DIPEA para la que da lugar a un exceso en 2(Ss). Con ello, se demuestra el interés de la metodología de la DAG para obtener uno u otro trifluorometil sulfinato de la DCG o de la DAG como precursores de trifluorometil sulfinil derivados ópticamente puros. Con respecto a la colección de trifluorometilsulfóxidos, sólo ha sido posible la síntesis del compuesto 4S debido a la interrupción del trabajo en el laboratorio. Sin embargo, cabe esperar que empleando otros reactivos de Grignard puedan sintetizarse otros trifluorometil sulfóxidos de forma tan sencilla como se ha realizado con el compuesto 4S. Con ello quedaría demostrada la versatilidad y utilidad de los trifluorometil sulfinatos de la DCG en la obtención de una colección dichos sulfóxidos estructuralmente diversos. La síntesis de los análogos trifluorometilados del sulforafano ha tenido que ser interrumpida tras la obtención del compuesto 5, que corresponde al primero de los seis pasos que conforman la síntesis completa que se plantea. Con la realización de la misma, quedaría constancia, además, de una aplicación de gran interés farmacológico de la metodología de la DAG al ser empleada en el paso clave que genera la quiralidad de la molécula objetivo de forma estereoselectiva. 30 6. Bibliografía Agranat I, Caner H, Caldwell J. Putting chirality to work: The strategy of chiral switches. Nat Rev Drug Discov. 2002; 1(10): 753–768. Alkadi H, Jbeily R. Role of chirality in drugs: An overview. Infect Disord - Drug Targets. 2018; 18(2): 88–95. Andersson T. Single-isomer drugs: True therapeutic advances. Clin Pharmacokinet. 2004; 43(5): 279–285. Ariëns EJ. Stereochemistry, a basis for sophisticated nonsense in pharmacokinetics and clinical pharmacology. Eur J Clin Pharmacol. Springer-Verlag; 1984; 26(6): 663–668. Arroniz C, Mirón CE. Strategies for the synthesis of enantiopure compounds focused on organocatalysis. Recent Adv Pharm Sci II. 2012; 661(2): 115–134. Bolm C. Vanadium-catalyzed asymmetric oxidations. 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