SÍNTESIS DE COMPUESTOS CON NÚCLEO INDÓLICO Y …

SÍNTESIS DE COMPUESTOS CON NÚCLEO INDÓLICO Y PIRIDÍNICO

Y EVALUACIÓN DE SU ACTIVIDAD CITOTÓXICA

JAIME ANDRÉS TRIANA BEJARANO

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

BOGOTÁ

2015

2



JAIME ANDRÉS TRIANA BEJARANO

Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar el título de

Magister en ciencias biológicas

Directora:

Alix Elena Loaiza Salazar

Química, Ph.D.

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

BOGOTÁ

2015

3

NOTA DE ADVERTENCIA

"La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por los

alumnos en sus trabajos de tesis. Solo velará porque no se publique nada

contrario al dogma y a la moral católica y que las tesis no contengan ataques

personales contra persona alguna, antes bien se vea en ellas el anhelo de buscar

la verdad y la justicia".

Artículo 23 de la Resolución Nº 13 de Julio de 1946

4



NOTA DE ACEPTACIÓN

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

Dr. Crispin Astolfo Celis

Dr. Julio Calvo

Dr. Ricardo Vera Bravo

Bogotá, 2015

5



________________________________

Dra. Concepción Puerta Bula. Ph.D

Decana

Facultad de Ciencias

________________________________

Dra. Alba Alicia Trespalacios R. Ph.D

Directora Posgrado

Facultad de Ciencias

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LISTA DE ACRÓNIMOS YABREVIATURAS AcOEt Acetato de etilo CC Cromatografía en Columna CCD Cromatografía en Capa Delgada CCDP Cromatografía en Capa Delgada Preparativa s Singlete d Doblete dd Doble Doblete dt Doblete de tripletes c Cuarteto J Constante de acoplamiento DMSO Dimetil sulfóxido EtOH Etanol EM Espectrometría de Masas CG-EM Cromatografía de gases – Espectrometría de masas Hz Hertz Me2CO Acetona MeOH Metanol Rf Factor de Retención RMN Resonancia Magnética Nuclear RMN-

13C Resonancia Magnética Nuclear de Carbono 13

RMN-1H Resonancia Magnética Nuclear de Hidrógeno 1

Pf. Punto de Fusión RT Tiempo de retención UV Ultravioleta TTMS Tristrimetilsililsilano TBTH Hidruro de tri n-butil estaño AIBN Azobisisobutironitrilo CAN Nitrato cérico amónico CAT Cloramina-T NCS N-cloro succinimida HOMO Orbital molecular ocupado de más alta energía M Molar LUMO Orbital molecular desocupado de más baja energía

7

DEDICATORIA

A las musas de mi vida:

Luz Stella, Diana Esperanza,

Claudia Marcela, María del Pilar, Luciana y Ana María.

Mujeres que me han enseñado el valor de la humildad,

que los errores hay que asumirlos con inteligencia y que no todo lo malo

que nos pasa es porque lo merecemos, pues estos aprendizajes son

importantes ya que nos hacen crecer y madurar como personas.

8

AGRADECIMIENTOS

A la Dra. Alix Elena Loaiza Salazar por su orientación, enseñanzas y oportunos

comentarios. Por permitirme ser parte del grupo de Síntesis Orgánica de

Heterociclos y hacer de mí un mejor profesional en lo académico. Por leer, corregir

y retroalimentar los seminarios y trabajo de grado.

A John Edwar, por su colaboración al inicio del trabajo de laboratorio en lo

experimental de la síntesis orgánica. Por los momentos compartidos y discusiones

en lo disciplinar.

Al Dr. Ricardo Vera Bravo por compartir su conocimiento de forma desinteresada,

por sus oportunos comentarios y sugerencias en los seminarios. Por su forma

particular de enseñar en el aula.

A la Dra. Susana Fiorentino y Tito Sandoval por su colaboración en la realización

de los ensayos de citotoxicidad en el laboratorio de inmunología.

A mis compañeros de la línea de Fitoquímica Carlos, Milton, Heidy, Lorena,

Liliana, Néstor y Felipe por todos los momentos compartidos, los recordaré por su

compañerismo y respeto para conmigo.

A Jaime González por su colaboración y servicio en el préstamo de materiales y

reactivos.

9

TABLA DE CONTENIDOS

ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................. 11

ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................... 12

1.ALCANCE Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ……………………………………...

16

2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE ...................................................... 17

2.1 Indol ............................................................................................................................ 18

2.2 Piridina ........................................................................................................................ 20

2.3 Oximas......................................................................................................................... 20

2.4 Ciclación vía radicales libres ....................................................................................... 22

2.5 Isoxazoles .................................................................................................................... 25

2.5.1 Síntesis de isoxazoles vía reacciones 1,3 dipolares .............................................. 27

2.6 Líneas celulares ........................................................................................................... 30

2.6.1 Ensayos de citotoxicidad ...................................................................................... 30

2.6.2 Método del MTT ................................................................................................... 31

3. OBJETIVOS ...................................................................................................... 32

3.1 General ........................................................................................................................ 32

3.2 Específicos ................................................................................................................... 32

4.RESULTADOS Y DISCUSIÓN……………………………………………………….33

4.1 Evaluación de metodologías vía radicales para la obtención de compuestos con

núcleo indólico .............................................................................................................. 33

4.1.1 Síntesis de precursores ........................................................................................ 33

4.1.1.1 Síntesis de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido [2a] ........................... 33

4.1.1.2 Síntesis de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehido [2b] ....................... 337

4.1.1.3 Síntesis de 1-(2-bromobutanoil)-1H-indol-3-carbaldehído [2c] ....................... 41

4.1.2 Síntesis de compuestos tetracíclicos y tricíclicos que contienen un núcleo

indólico, vía radicales libres .......................................................................................... 44

4.1.2.1 Síntesis de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3a] ................................. 55

4.1.2.2 Síntesis de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3b] ...................... 55

10

4.1.2.3 Síntesis de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-carbaldehído [3c] ........ 55

4.2 Síntesis de una nueva serie de compuestos con núcleo indólico y piridínico e isoxazol

.......................................................................................................................................... 57

4.2.1 Síntesis de oximas 5a-b y 10a, precursoras para la obtención de isoxazoles ...... 57

4.2.2 Síntesis de nuevos isoxazoles e isoxazolinas 6a, 7a, 8a y 11a ................................. 59

4.3 Evaluación de la actividad citotóxica de algunos compuestos sintetizados .............. 67

5 SECCIÓN EXPERIMENTAL .............................................................................. 68

5.1 Procedimiento para la N-alquilación del indol-3-carboxaldehído .............................. 69

5.2 Procedimiento para la N-acilación del indol-3-carboxaldehído ................................. 70

5.3 Procedimiento para los ensayos de ciclación con AIBN, Et3B y TBTH o TTMS ........... 70

5.4 Procedimiento general para los ensayos de ciclación con AIBN y TBTH o TTMS ....... 70

5.5 Procedimiento general para la síntesis de oximas ..................................................... 71

5.5 Procedimiento para la síntesis de isoxazoles ............................................................. 72

5.5.1 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-cicloadiciones

dipolares con CAN ......................................................................................................... 72


dipolares con CAT .......................................................................................................... 72


dipolares con NaOCl ...................................................................................................... 72


dipolares con CrO2 ......................................................................................................... 73

5.6 Ensayos de Citotoxicidad ............................................................................................ 74

6. CONCLUSIONES .............................................................................................. 74

7. BIBLIOGRAFÍA ……………………………………………………………………….76

11

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Síntesis de compuestos tetracíclicos con núcleo indólico mediante

reacciones catalizadas con paladio ...................................................................... 24

Tabla 2. Rendimientos y punto de fusión de los compuestos [2a-c] ..................... 33

Tabla 3. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C para el compuesto 1-(2-

bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído [2b] (CDCl3, 300 MHz) ........................... 41

Tabla 4. Condiciones y resultados de diferentes ensayos vía radicales libres para

la síntesis de los productos 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3a] y 1-

bencil-1H-indol-3-carbaldehído [4a] ...................................................................... 46

Tabla 5. Ion molecular y puntos de fusión de las oximas [5a-b] y [10a] ............... 59

Tabla 6. Porcentajes de área para el compuesto 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-

hexahidrobenzoisoxazol [6a] por diferentes experimentos ................................... 61

Tabla 7. Principales productos de reacción de la cicloadición 1,3-dipolar

determinados por CG-EM a partir de la oxima [5a] .............................................. 62

Tabla 8. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-

hexahidrobenzoisoxazol [6a] (CDCl3, 300 MHz) .................................................. 64

Tabla 9. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(1H-indol-3-il)-5-

phenilisoxazol [8a] y 3-(1H-indol-3-il)-5-phenil-4,5-dihidroisoxazol [7a] (CDCl3, 300

MHz) ...................................................................................................................... 65

Tabla 10. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C para el compuesto 3-(piridin-2-

il)-3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol [9a] ....................................................... 67

12

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Síntesis de compuestos tetracíclicos con núcleo indólico vía radicales

libres…………………………………………………………………………………….…16

Figura 2. Síntesis de compuestos con núcleo indólico y piridínico vía cicloadición

1,3-dipolar …………………………………………………………………………..……17

Figura 3. Estructura del indol …………………………………………………………..18

Figura 4. Estructuras resonantes del indol ………………………………………......19

Figura 5. Compuestos indólicos de origen natural ……………..………………......19

Figura 6. Estructuras del ácido lisérgico, LSD y Roquefortina C ………..………..19

Figura 7. Estructuras resonantes de la piridina …………………………………..…20

Figura 8. Formación y estructura de una aldoxima y cetoxima …….………...…...21

Figura 9. Isomería geométrica de las aldoximas y cetoximas …………………....21

Figura 10. Compuestos que poseen la función oxima y que tienen actividad

biológica……………………………………………………………..……………………22

Figura 11. Ensayos de ciclación intramolecular vía radicales libres

……………………………………...……………………………………………………..24

Figura 12. Isoxazoles y sus análogos………………………………………………...25

Figura 13. Reacción 1,3 dipolar….…………………………………………………….27

Figura 14. Cicloadición 1,3 dipolar entre un óxido de nitrilo y un alqueno como

dipolarófilo. ………………………………………………………………………………28

Figura 15. Óxidos de nitrilo a partir de deshidrogenación oxidativa de aldoximas o

deshidrogenación de cloruros de hidroximoilo. ………………………….………….28

Figura 16. Fármacos que contienen el grupo isoxazol… …………………….……29

Figura 17. Reducción del MTT a formazán………..…………………………………31

Figura 18. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-alquilación del indol-3-

carbaldehído con bromuro de 2-bromobencilo ………………………………………34

Figura 19. Espectro de masas y estructura de los principales iones de 1-(2-

bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido ………………………………………………..34

13

Figura 20. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido

(CDCl3-d, 300 MHz). ……………………………………..……………………………..35

Figura 21. Espectro APT de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido (CDCl3,

300 MHz) .……………………………….………………….……………………………36

Figura 22. Espectro HSQC de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido (CDCl3,

300 MHz).…………………………………………………………………………………37

Figura 23. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-acilación del núcleo

indólico con cloruro de 2-bromobenzoilo…..………………………………………….38

Figura 24. Espectro de masas y estructura de los principales fragmentos de 1-(2-

bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído. ……………………………………………..38

Figura 25. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído

(CDCl3, 300 MHz)……………………………………………………………..…………39

Figura 26. Espectro de 13C-RMN de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído

(CDCl3, 300 MHz. …………………………………………………………….…………40

Figura 27. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-acilación del núcleo

indólico con bromuro de 2-bromobutanoilo…………………………………………..42


(CDCl3, 300 MHz) ……………………………………………………………………….43

Figura 29. Espectro APT de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído (CDCl3,

300 MHz)……………………………………………………………….…………………44

Figura 30. Resultados y condiciones de reacción vía radicales libres …………….45

Figura 31. Cromatograma de la mezcla de reacción utilizando TBTH y Et3B/O2…46

Figura 32. Cromatograma de la mezcla de reacción utilizando TBTH y AIBN

……………………………………………………………………………………………..47

Figura 33. Cromatograma de la mezcla de reacción utilizando TTMS y

Et3B/O2………………………………………………………….....................................47

Figura 34. Cromatograma de la mezcla de reacción utilizando TTMS y

AIBN……………………………………………………………………………………….48

Figura 35. Espectro de masas y estructura de los principales fragmentos de 6H-

isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído…………………………………………………49

14

Figura 36. Espectro de RMN-1H de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído

(CDCl3, 300 MHz.…………..…………………………………………...……………….49

Figura 37. Espectro de RMN-13C de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído

(CDCl3, 300 MHz)………………………………………………………………………..50

Figura 38. Mecanismo de reacción por radicales libres para la obtención de los

compuestos 3a y 4a ..…………………………………………………...………………51

Figura 39. Mecanismo de reacción de la ciclación por radicales libres para el

compuesto 3b ……………………………….…………………………………..……… 53

Figura 40. Espectro de masas y elucidación de los principales fragmentos de 6-

oxo-6H-isoindol[2,1-a]indol-11-carbaldehído …………………………………….…..53

Figura 41. Espectro de RMN-1H de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído

(CDCl3, 300 MHz)………………………………………………………………………..54

Figura 42. Espectro de RMN-13C de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-

carbaldehído (CDCl3, 300 MHz)…………………………………………………..……55

Figura 43. Espectro RMN-1H de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-

carbaldehído …………………………………………………………………………….56

Figura 44. Espectro APT de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-

carbaldehído ……………………………………………………………………..……...57

Figura 45. Síntesis de oximas del indol-3-carbaldehído y piridin-2-carbaldehído..58

Figura 46. Mecanismo de reacción para la síntesis de la oxima del indol-3-

carboxaldehído………………..………………………………………………………….58

Figura 47. Nuevos isoxazoles obtenidos mediante reacciones 1,3-dipolar …..… 60

Figura 48. Metodologías empleadas para la síntesis de isoxazoles ………..…..…60

Figura 49. Mecanismo de reacción propuesto para la obtención de 3-(1H-indol-3-

il)-3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol……………………………………………..63

Figura 50. Espectro de masas de 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-

hexahidrobenzoisoxazol ………………………………………………………………..63

Figura 51. Principales productos detectados por CG-EM en la reacción de

cicloadición 1,3-dipolar ……………………………………………..………………….66

Figura 52. Evaluación de la actividad citotóxica de algunos compuestos

sintetizados ……………………………………………………………………………..68

15

RESUMEN

Los sistemas heterocíclicos nitrogenados hacen parte de moléculas presentes en

funciones vitales, tal es el caso de los anillos de piridina e indol, los cuales se

encuentran en numerosos productos naturales y agentes farmacéuticos. Los

derivados indólicos y piridínicos se pueden obtener de fuentes naturales o

mediante metodologías sintéticas en química orgánica.

Debido a la importancia de estos compuestos, en este trabajo se realizó la síntesis

de heterociclos derivados del indol-3-carboxaldehído a partir de ciclaciones

intramoleculares de precursores vía radicales libres empleando

tris(trimetilsilil)silano (TTMS) y tri-n-butilestaño (TBTH) como transferidores de

cadena y azobisisobutirilnitrilo (AIBN) y trietilborano (Et3B) como iniciadores, de

otro lado, se realizaron ensayos para la obtención de isoxazoles e isoxazolinas a

partir de las aldoximas derivadas de núcleos como el indol-3-carbaldehido y el

piridin-2-carboxaldehído mediante cicloadiciones 1,3 dipolares.

La actividad citotóxica de once de las sustancias sintetizadas fue evaluada en

líneas celulares de carcinoma mamario murino 4T1, en la cual, algunos derivados

del indol-3-carboxaldeído presentaron citotoxicidad a la concentración más alta

utilizada (20 µM) y otros indujeron proliferación anormal a 10 µM.

ABSTRACT

Nitrogenous heterocyclic systems are part of molecules present in vital functions,

as in the case of pyridine and indole groups, which are found in many natural

products and pharmaceutical agents. Pyridine and indole derivatives can be

obtained from natural sources or by synthetic methods in organic chemistry.

Due to the importance of these compounds, in this paper the synthesis of

heterocycles derivatives of indole-3-carboxaldehyde from intramolecular

cyclizations precursors via free radicals using tris(trimethylsilyl)silane (TTMS) and

tri-n-butylin (TBTH) as chain transfers and azobisisobutirilnitrilo (AIBN) and triethyl

borane (Et3B) as initiators was performed, on the other hand, trials for obtaining

isoxazolines and isoxazoles were made from the core derived aldoximes as indole

-3-carbaldehyde and the pyridine-2-carboxaldehyde using 1,3 dipolar

cycloadditions .

The cytotoxic activity of eleven of the synthesized substances was evaluated in cell

lines of murine mammary carcinoma 4T1, which, some derivatives of indol-3-

carboxaldehyde showed cytotoxicity at the highest concentration used (20 µM) and

other induced abnormal proliferation to 10 µM.

16

1. ALCANCE Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

La línea de investigación en síntesis orgánica asociada al grupo GIFUJ está

interesada en el estudio de metodologías sintéticas orientadas a la obtención de

compuestos heterocíclicos con potencial actividad biológica, específicamente vía

radicales libres y cicloadición 1,3 dipolares. Dada su versatilidad, estas reacciones

brindan un amplio rango de aplicaciones a nivel sintético por lo que se planteó la

obtención de compuestos tetracíclicos e isoxazólicos que incluyeran en su

estructura núcleos indólicos y piridínicos; así como la posterior evaluación de su

actividad citotóxica sobre la línea celular carcinoma mamario murino 4T1.

En este trabajo se planteó la exploración de tres ideas. La primera, consistió en

evaluar la ciclación 5-exo de radicales arilo sobre el carbono 2 del anillo indólico

mediante reacciones vía radicales libres empleando tris(trimetilsilil)silano (TTMS) y

tri-n-butilestaño (TBTH), como transferidores de cadena y azobisisobutirilnitrilo

(AIBN) y trietilborano (Et3B) como iniciadores tal como se muestra en la siguiente

figura (Figura 1).

Figura 1. Síntesis de compuestos tetracíclicos con núcleo indólico vía radicales libres

17

De otro lado, en la segunda idea se planteó la síntesis de una nueva serie de

compuestos con grupo isoxazol e isoxazolina por medio de reacciones de

cicloadición 1,3-dipolares entre óxidos de nitrilo, generados in situ a partir de

aldoximas del indol-3-carbaldehído o piridin-2-carbaldehído y un dipolarófilo

(ciclohexeno, fenilacetileno y estireno). Se evaluarían metodologías para la

síntesis de isoxazoles que incluyeran el uso de NaOCl, nitrato cérico amónico

(CAN), cloramina-T (CAT) y óxido de cromo (Magtrieve). A partir de los mejores

resultados de cicloadición, se procedería a preparar los demás compuestos con

núcleo isoxazólico (Figura 2).

Figura 2. Síntesis de compuestos con núcleo indólico y piridínico vía

cicloadición 1,3-dipolar

En vista que algunos compuestos que contienen núcleo indólico y piridínico han

mostrado importancia biológica, la tercera idea plantea la evaluación de la

actividad citotóxica de algunos de los compuestos sintetizados sobre líneas

celulares de carcinoma mamario murino 4T1.

2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE

Las oximas, isozaxoles e isoxazolinas son compuestos orgánicos que dentro de

su estructura poseen átomos de nitrógeno y oxígeno. Este tipo de sustancias han

sido ampliamente estudiadas y se les conoce una gran variedad de actividades

biológicas. Por este motivo, en esta sección se realizará descripción de algunos

18

aspectos importantes relacionados con su comportamiento químico, metodologías

sintéticas y reportes de actividad biológica.

2.1 Indol

Es un heterociclo bicíclico aromático en el cual el anillo bencénico esta fusionado

con un anillo pirrólico. Es un importante constituyente de perfumes y precursor de

muchos derivados farmacéuticos. El indol o benzopirrol son nombres comunes

aunque su nomenclatura sistemática es 1-benzo[b]pirrol (Murphy, J., et al., 1997)

(Figura 3). De este tipo de compuestos el más estudiado es el indol, ya que en la

naturaleza la unidad indólica se presenta en una gran variedad de estructuras con

actividades fisiológicas importantes (Kaushik, N., et al., 2013). Su variada

actividad biológica es quizás la principal razón por la que la síntesis de derivados

indólicos haya tenido gran interés a nivel químico y medicinal. En cuanto su

obtención, la síntesis de indoles de Fisher es uno de los métodos más

ampliamente utilizados para la preparación de derivados indólicos (Robinson, B.,

1963).

Figura 3. Estructura del indol

La regla de Huckel estableció los parámetros de aromaticidad, los cuales se

aplican a sistemas monocíclicos, así el indol, considerado como la fusión de dos

ciclos, pirrol y benceno, es aromático también. Sin embargo, la fusión modifica las

propiedades del sistema bicíclico. Las estructuras electrónicas del indol muestran

una densidad electrónica entre el nitrógeno y C-3, esta deslocalización de la

carga del anillo implica una desestabilización de la forma resonante (Walter, B.,

1987) (Figura 4). Nótese que entre las estructuras resonantes que presenta el

sistema indólico, las más importantes son aquellas donde la densidad electrónica

se encuentra sobre el anillo de 5 miembros, pues en las demás estructuras

resonantes hay una gran separación de carga además de romper la aromaticidad

bencenoide. Es importante aclarar que el par de electrones no enlazado del

heteroátomo forma parte del sistema aromático y no está disponible para su

protonación en este sistema (Quin, L. y Tyrell, J., 2010).

19

Figura 4. Estructuras resonantes del indol

El indol es la estructura base para un gran número de alcaloides y compuestos

químicos de interés terapéutico. El triptófano, presenta en su estructura un núcleo

indólico lo que lo convierte en una molécula esencial para promover la liberación

del neurotransmisor serotonina al igual que la melatonina (Sainsbury, M., 2001)

(Figura 5).

Figura 5. Compuestos indólicos de origen natural

Otros derivados indólicos de gran interés son el ácido lisérgico, el cual se obtiene

a partir de los alcaloides presentes en el cornezuelo o ergot (Claviceps purpurea)

siendo precursor de la droga LSD; así mismo, la roquefortina C es conocida como

un alcaloide con actividad citotóxica (Larsen, T., y Gareis, M., 2002) y neurotóxica

(Arnold, D., et al., 1978), además de poseer actividad bacteriostática sobre

bacterias Gram-positivas y sobre el citocromo P-450 (Aninat, C., Hayashi, Y., y

Andre, F., 2001) (Figura 6).

Figura 6. Estructuras del ácido lisérgico, LSD y Roquefortina C

20

2.2 Piridina

La piridina es un líquido miscible en agua, con olor desagradable, presenta un

punto de ebullición de 115°C y un carácter polar debido a efectos inductivos y

resonantes de la molécula. La presencia de un átomo electronegativo como el

nitrógeno que, además de funcionar como aceptor de electrones, le confiere gran

polarizabilidad lo que genera sus estructuras resonantes (Figura 7) (Quin, M., y

Tyrell, J., 2010).

Figura 7. Estructuras resonantes de la piridina

El hecho que el nitrógeno permanezca cargado negativamente en el anillo, hace

que la carga positiva se disperse en los carbonos adyacentes, específicamente

en C-2 y C-4 (pero no en C-3), por lo que ocasiona un efecto en la reducción de la

densidad de electrones π en el anillo y convierte a la piridina en un heterociclo π

deficiente. De esta manera, para efectos comparativos el benceno tiene una

densidad de electrones π de 1.0 en todas las posiciones en tanto que para la

piridina, se le asignan las densidades de la siguiente manera: N, 1.166; C-2,

0.866; C-3, 1.064; y C-4, 0.932. El caso contrario ocurre en anillos de 5 miembros

con un heteroátomo como el nitrógeno en los que la alimentación de electrones π

en el anillo es mayor convirtiéndose así en un heterociclo π excesivo (Quin, M., y

Tyrell, J., 2010; Pozharskii, A., Soldatenkov, A., y Katritzky, A., 1997)

La piridina tiene un importante rol en el desarrollo de diferentes compuestos de

interés farmacéutico y agroquímico. Éste núcleo está asociado con diferentes

propiedades biológicas como pesticidas, insecticidas y fungicidas. (Muthal, N., et

al., 2010). Se han encontrado reportes en donde algunos derivados piridínicos

han mostrado actividad biológica antibacterial, antifúngica, citotóxica y

antiinflamatoria (Mali, R., et al., 2009) (Abele, E., Abele, R., y Lukevics E., 2003).

2.3 Oximas

Una oxima es un compuesto químico cuya fórmula general es R1R2C=N-OH

donde R1 es un carbono o una cadena carbonada y R2 puede ser hidrógeno,

21

formando una aldoxima, u otro grupo orgánico, formando una cetoxima (Freeman,

J., 1993). En general la síntesis de oximas se basa en un método clásico que

consiste en la reacción de un aldehído o una cetona con clorhidrato de

hidroxilamina en presencia de NaOH acuoso al 10%, NaOH-EtOH, Na2CO3-EtOH-

H2O, piridina o NaHCO3 (Abele, E., Abele, R., y Dzenitis, O., 2003). Existen otros

métodos entre los que se encuentran la nitrosación de hidrocarburos en medio

ácido y la oxidación de aminas en fase gaseosa a temperaturas controladas entre

200 y 300°C en presencia de oxígeno (Abele, E., Abele, R., y Lukevics E., 2003).

(Figura 8).

Figura 8. Formación y estructura de una aldoxima y cetoxima.

Desde el punto de vista estructural, hay una restricción en la rotación alrededor

del doble enlace C=N en la oxima lo que genera dos posibles isómeros

geométricos el 7a-7b para aldoximas y 7c-7d para cetoximas. Para las aldoximas

se nombran syn (7a) y anti (7b) o isómeros Z y E respectivamente (Liebman, Z., y

Rappoport, J., 2003) (Figura 9). La reacción de un aldehído con un equivalente de

NH2OH.HCl en presencia de una base como la piridina en etanol permite obtener

una mezcla de isómeros aproximadamente con las siguientes proporciones: anti-

aldoxima (58%) y syn-aldoxima (38%) (Abele, E., Abele, R., y Lukevics, E.,

2003.). Para su identificación en el infrarrojo por ejemplo, una oxima tiene tres

bandas características 3600 (O-H), 1665 (C=N) y 945 (N-O) (cm-).

Figura 9. Isomería geométrica de las aldoximas y cetoximas

Las oximas presentan algunas reacciones entre las que se destacan, la

abstracción en medio básico del protón del grupo OH, la posibilidad de recibir

ataque nucleofílico sobre el carbono del C=N, la deshidratación y otras

22

transformaciones entre las que se incluye la migración de grupo (Liebman, Z., y

Rappoport, J., 2003). También puede actuar como un importante intermediario

sintético al ser transformado en grupos orgánicos como el carbonilo, nitro, ciano o

ser utilizado como grupo protector (Mikhaleva A., et al., 2006).

La hidrólisis de oximas por ejemplo, procede fácilmente por calentamiento en

presencia de varios ácidos inorgánicos descomponiéndose en el correspondiente

aldehído o cetona. La reducción de oximas con sodio metálico, hidrogenación o

con hidruros produce aminas (George, F., y Saunders, B., 1960); así mismo, si se

trata una oxima con ácidos produce derivados de amida, reacción que lleva por

nombre rearreglo de Beckmann; en esta reacción, el grupo hidroxi es

intercambiado con el grupo que se encuentra en la posición anti. A su vez, los

derivados obtenidos por el rearreglo de Beckmann pueden ser transformados en

ácidos carboxílicos por la hidrólisis catalizada con bases o ácidos (George, F., y

Saunders, B., 1960).

El aislamiento de moléculas estables y la identificación de intermediarios que

contienen el grupo N-OH procedente de plantas, esponjas marinas,

microrganismos y mamíferos y la elucidación de sus roles fisiológicos y

bioquímicos, son factores importantes para considerar su síntesis y evaluación de

nuevos compuestos o drogas para el tratamiento de diferentes enfermedades. Así

se han reportado compuestos que tienen la función oxima con actividades

antimalaria, antimicrobiana, anticancerígena, antioxidante y antiinflamatoria

(Figura 10) (Abele, E., Abele, R., y Arsenyan, P., 2003; Liebman, Z., y

Rappoport, J., 2003).

Figura 10. Compuestos que poseen la función oxima y que tienen actividad

biológica

2.4 Ciclación vía radicales libres

Los radicales libres pueden definirse como una especie química que posee al

menos un electrón desapareado. Estos sistemas, por lo general, son inestables

por lo que su vida media es muy corta. Los radicales se pueden preparar mediante

23

diversas metodologías como la ruptura homolítica de un enlace carbono-halógeno,

carbono-oxígeno de un alcohol, carbono carbonilo tratado con metales (Na o Mg),

carbono-azufre y nitrocompuestos por mencionar solo algunos (Zard, S., 2003).

Los radicales, en contraste con los carboaniones o carbocationes, reaccionan con

ellos mismos por estar inmersos en reacciones radicalarias en cadena

involucrando tres pasos principales como lo son: Iniciación radicalaria,

propagación de cadena y terminación. Un aspecto importante en las reacciones

radicalarias es la generación controlada de radicales, la cual puede ser por

activación térmica o fotoquímica del iniciador, AIBN o Et3B (Hideo, T., 2004).

Los centros radicalarios son relativamente no polares, por lo que se aconseja el

uso de un solvente polar aprótico no sólo por la solubilidad de los compuestos

orgánicos en estos disolventes sino por evitar la solvatación del radical. Las

reacciones radicalarias de abstracción de hidrógeno o halógeno no suelen verse

afectadas por factores estéricos. No obstante, las reacciones radicalarias

intramoleculares transcurren con gran regioespecificidad pues están controladas

por la geometría molecular (Hideo, T., 2004).

Las ciclaciones mediante radicales libres constituyen una de las mayores técnicas

en química orgánica para la síntesis de anillos mono, bi y policícliclos. Así, la

adición intramolecular de radicales centrados en anillos aromáticos seguido de la

rearomatización en condiciones reductivas es considerada como una poderosa

alternativa de construcción de heterociclos (Moody, C., y Norton, C., 1995).

Algunos antecedentes relacionados con los compuestos tetracíclicos preparados

se describen a continuación:

Se ha estudiado la adición intramolecular de un radical arilo en la síntesis de

compuestos tetracícliclos, los cuales han mostrado una importante actividad

biológica (Fiumana, A., y Jones, K., 2000). De esta manera, se han reportado

rendimientos de ciclación intramolecular vía radicales libres con un 25% para el

producto ciclado y de 55% para el producto reducido cuando n=1 utilizando AIBN

como iniciador y TBTH como propagador de cadena tal como se observa en la

Figura 11. El rendimiento de reacción del compuesto ciclado mejora de forma

importante cuando n=2 para la obtención de 3b.

24

Figura 11. Ensayos de ciclación intramolecular vía radicales libres

La síntesis vía radicales libres no es la única metodología reportada para la

obtención de compuestos heterocíclicos policíclicos, dado que mediante el uso de

metales pesados se han preparado compuestos tetracíclicos. Existen reportes en

los cuales la química del paladio ha sido ampliamente utilizada para la formación

de enlaces carbono-carbono a través de reacciones de Heck, Stille y Suzuki

(Desarbre E., y Merour, J., 1995). Compuestos tetracíclicos muy similares a los

que son objeto de estudio del presente trabajo como el indol[2,1-a1isoquinolina]-

12-carboxaldehído han sido sintetizados utilizando paladio para la formación del

enlace entre el C2 del indol y el C sp2 de un anillo aromático, mediante el uso de

Pd(PPh3)4, dimetilformamida (DMF) a 110°C en presencia de KOOCCH3

reportando un rendimiento del 87%, tal como se aprecia en la Tabla1.

Tabla 1. Síntesis de compuestos tetracíclicos con núcleo indólico mediante

reacciones catalizadas con paladio

1-2 n X Z R5 Tiempo Reacción

Rendimiento (%)

a 1 CH CHO H 2.5 h 87

b 2 CH CHO H 3 h 85

c 1 N CHO H 10 h 25

d 1 CH CN H 1.5 h 87

e 2 CH CHO OCH3 2 h 76

25

Esta metodología es rápida y mejora considerablemente los resultados frente a los

rendimientos de reacción reportados por Moody, C., y Norton, C., 1995 vía

radicales libres.

2.5 Isoxazoles

Los isoxazoles (a) son compuestos orgánicos heterocíclicos que contienen un

grupo O-alquil oxima funcionalizado dentro de un anillo de 5 miembros en la

posición 1-2, sus análogos parcialmente insaturados son llamado isoxazolinas (b-

d) y el análogo completamente saturado se denomina isoxazolidina (e) (Figura 12)

(Pohjakallio, A., 2011), pertenecen a la familia de los azoles, son miscibles en

agua y presentan olor similar a algunos derivados piridínicos, la mayoría de ellos

son sólidos con altos puntos de fusión (Palmer, D., 2003).

Figura 12. Isoxazoles y sus análogos

Los isoxazoles y sus derivados, son importantes unidades de moléculas

biológicamente activas (Pozharskii, A., Soldatenkov, A., y Katritzky, A., 1997).

Además de este potencial, estos compuestos son útiles en química orgánica

sintética debido a que su anillo permite una funcionalización adicional generando

esqueletos con diferentes propiedades (Kozikowski, A., 1984). Son importantes

intermediarios sintéticos al poder considerarse como aminoalcoholes

enmascarados, que no solo presentan una amplia variedad de actividad biológica

sino tras algunas transformaciones simples, pueden dar origen a lactamas, iminas

cíclicas, β-hidroxicetonas, nitrilos y cetonas α,β- insaturadas (Joule, J., y Mills, K.,

2010; Pohjakallio, A., 2011).

Existen diversas metodologías para la síntesis de isoxazoles aunque de estas las

más utilizadas por su versatilidad son las cicloadiciones 1,3 dipolar, hay otras

tantas que dependen de los precursores de ciclación según sea el grado de

insaturación del heterociclo de cinco miembros que se pretenda obtener (isoxazol,

isoxazolina o isoxazolidina) (Chunsheng, C., et al., 2006; Grundmann, C., 1971).

Así por ejemplo, para los isoxazoles además de las tradicionales reacciones de

adición 1,3-dipolares de óxidos de nitrilo con alquinos. (ec.1) (Pohjakallio, A.,

2011), se pueden también hacer reaccionar oximas β-acetilénicas en medio básico

26

(ec.2) ( Joule, J., y Mills, K., 2010) o la deshidratación de compuestos nitro en

presencia de dipolarófilos (ec.3) (Cecchi, L., y De Sarlo, F., 2006).

De otro lado, en la síntesis de isoxazolinas se pueden realizar reacciones de

cicloadición 1,3 dipolar entre óxidos de nitrilo y alquenos (Biswanath, D., y

Gurram, M., 2005) (ec.5), la conversión de O-2-propargilhidroxilaminas (ec.6)

(Pohjakallio, A., 2011) o el uso de compuestos α,β-insaturados o β-

hidroxicarbonilos con hidroxilamina en medio básico con calentamiento por medio

de reacciones de condensación (ec.4), (Pohjakallio, A., 2011).

27

2.5.1 Síntesis de isoxazoles vía reacciones 1,3 dipolares

Uno de los métodos más usados para la síntesis de heterociclos de cinco

miembros son las reacciones de cicloadición 1,3 dipolares (Padwa, A., 2003). Está

conformado por dos componentes: el que aporta 4 electrones π denominado 1,3-

dipolo y está formado por tres átomos, siendo al menos el central un heteroátomo;

y el componente que aporta los 2 electrones π es el dipolarófilo. De esta manera,

la reacción consiste en un proceso [4πs+2πs] térmicamente permitido de acuerdo

con las reglas de Woodward y Hoffmann (Figura 13) (Padwa, A., 1984).

Figura 13. Reacción 1,3 dipolar

Esta reacción tiene algunas variaciones dependiendo de la naturaleza química de

los reactivos. Así, un compuesto orgánico que tenga enlaces múltiples podría

actuar de dipolarófilo, por eso los más utilizados son los alquenos y alquinos. No

obstante, en la literatura existen numerosos casos en los que el dipolarófilo tiene

algún heteroátomo (Padwa, A., 2003). Sin embargo, se hará énfasis en la reacción

de cicloadición 1,3-dipolar entre un óxido de nitrilo y un dipolarófilo. Esta reacción

pericíclica construye el heterociclo de forma concertada entre carbono-carbono y

de carbono-oxígeno (Figura 14). Otros 1,3 dipolos que se pueden utilizar, además

de los óxidos de nitrilo, son los alquilo o sililo nitronatos. La reacción entre un

alquilo o silil nitronatos y un alqueno produce N-alcoxi o N-sililoxiisoxazolidinas

que tras el calentamiento y tratamiento con ácido forma el 2-isoxazolina

(Pohjakallio, A., 2011).

28

Figura 14. Cicloadición 1,3 dipolar entre un óxido de nitrilo y un alqueno

como dipolarófilo

Otros métodos son la deshidrogenación oxidativa de aldoximas utilizando agentes

oxidantes como también, la deshidrogenación de cloruros de hidroximoilo

provenientes de oximas libres (Figura 15) (Lokanath, R., 2008).

Figura 15. Óxidos de nitrilo a partir de deshidrogenación oxidativa de

aldoximas o deshidrogenación de cloruros de hidroximoilo

Desde el punto de vista de la actividad biológica, los isoxazoles son una

importante clase de heterociclos ampliamente utilizados en el campo farmacéutico

29

y terapéutico como agentes bactericidas, (Maddirala, J., 2004), fungicida,

pesticidas, antimicrobianos (Vittorio, F., y Ronsisvalle, G., 1985), analgésico y

antipirético (Stamper, M., y Aycock, B., 1994), antitumoral y antiglutámico (Seboll,

J., Aoki, T., y Eble, J., 1985). Algunos derivados de los isoxazoles han sido

reportados por exhibir actividad antiviral (Kri, S., 1992), bactericida,

antihipertensiva y antiinflamatoria (Panda, S., y Chowdary, R., 2009; Kumar, K., y

Jayaroopa, P., 2013). Además, no sólo pueden encontrarse en la naturaleza como

por ejemplo el ácido iboténico (Vittorio, F., y Ronsisvalle, G., 1985) producido en

algunos basidiomicetos y en productos naturales de origen marino sino también en

la industria farmacéutica se comercializan algunos productos tales como

sulfametoxazol (antibiótico), sulfisoxazol, isoxaflutol (herbicida), oxacilin,

cicloserina (antibacterial, antitubercular, antibiótico) y acivicina (antitumoral,

antileshmanía) (Kumar, K., y Jayaroopa, P., 2013; Kri S., 1992) (figura16).

Figura 16. Fármacos que contienen el grupo isoxazol

Es de vital importancia continuar con el descubrimiento de nuevas sustancias, bien

sea de origen natural o sintético, que puedan ser utilizadas como agentes

quimioterapéuticos. En este trabajo, se realizaron pruebas de actividad citotóxica

en líneas celulares tumorales de carcinoma mamario de murino 4T1, por esto es

importante, como introducción a los ensayos de citotoxicidad tener claridad sobre

las líneas celulares y la implicación de estas en la determinación de la

citotoxicidad por el método del MTT.

30

2.6 Líneas celulares

Las líneas celulares son células de origen animal o humano que se han adaptado

a vivir en medios de cultivo, las cuales, poseen capacidad de proliferación

ilimitada, teniendo en cuenta que ha sufrido un proceso de transformación, que

puede ocurrir de forma espontánea o puede ser inducido por compuestos

químicos, radiaciones o virus (Freshney, R., 2000).

Respecto a su clasificación, las líneas celulares establecidas se pueden dividir en

dos tipos principales: adherentes, las cuales se fijan en monoplaca en la

superficie de un material plástico (frasco o placa), por tanto deben ser

desprendidas antes de ser utilizadas y no adherentes, células en suspensión que

por lo general no se fijan a la superficie del recipiente de cultivo (Freshney, R.,

2000).

Se espera que toda línea celular tenga buena propagación, esto es, que el

número de células aumente continuamente, todas las condiciones de cultivo han

sido seleccionadas para favorecer la proliferación celular, tales como, baja

densidad celular, baja concentración de Ca2+ y la presencia de factores de

crecimiento (Medio de cultivo, pH, temperatura y ambiente controlado). Lo que

respecta al medio nutritivo, debe ser líquido, que contenga una fuente de

carbono, aminoácidos esenciales, oligoelementos, un sistema regulador de pH,

iones y factores de crecimiento aportados por el suero fetal bovino (FBS) con el

que generalmente se suplementa el medio.

Las líneas celulares presentan ciertas ventajas frente a otros métodos, entre las

que se encuentran, practicidad en el manejo de células primarias y rápido

crecimiento (Freshney, R., 2000).

2.6.1 Ensayos de citotoxicidad

Estos ensayos son ampliamente usados porque son económicos, fácilmente

cuantificables y reproducibles. Muchos experimentos in vitro, tienen el propósito

de determinar la toxicidad de los compuestos estudiados, dado que serán usados

como fármacos, cosméticos y deben demostrar que no son tóxicos (Freshney, R.,

2000).

El modelo experimental de los ensayos in vitro, se fundamenta en dos pilares

como los son el sustrato biológico y los indicadores de toxicidad. El primero se

refiere al material, generalmente, de naturaleza orgánica sobre el que se aplica in

vitro el xenobiótico. El segundo, se refiere a los indicadores de toxicidad, los

31

cuales permiten cuantificar las modificaciones producidas en la estructura o

fisiología de los componentes del sustrato de ensayo (Repetto, G., 1995).

2.6.2 Método del MTT

Los ensayos citotóxicos son ampliamente usados porque requieren medir la

supervivencia o proliferación de las células del mamífero ante la exposición a

sustancias tóxicas, esto puede lograrse por varios métodos como el ensayo de

fuga de LDH, el ensayo de la proteína, el rojo neutral y el ensayo del MTT, el cual

comúnmente es el más utilizado (George, F., y Timbrell, J., 2006).

El MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide) es una sal

de tetrazolio color amarillo, soluble en agua, que se convierte en formazán

púrpura insoluble por la reducción (aceptación de un H+) o escisión del anillo de

tetrazolio debido a la acción de la succinato deshidrogenasa dentro de las

mitocondrias (figura 17). El producto de formazán, insoluble en agua pero soluble

en DMSO, es impermeable a las membranas celulares, por tanto se acumula en

las células sanas. La viabilidad celular es proporcional a la absorbancia que

presentan los cristales de formazán en solución. El ensayo MTT se probó para su

validez en diversas líneas celulares (Mossmann, T., 1983)

Figura 17. Reducción del MTT a formazán

32

3. OBJETIVOS

3.1 General

Sintetizar compuestos heterocíclicos que contengan el núcleo indólico y piridínico

y evaluar su actividad citotóxica

3.2 Específicos

Sintetizar los precursores necesarios para las reacciones vía radicales y

cicloadición 1,3-dipolar.

Evaluar metodologías basadas en reacciones vía radicales libres para la

obtención de compuestos tetracíclicos con núcleo indolico.

Evaluar metodologías para la obtención de una nueva serie de compuestos

con núcleos indólicos y piridínicos que contengan la función isoxazol

Evaluar la actividad citotóxica de algunos derivados indólicos y piridínicos

obtenidos

33

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En esta sección se presenta un análisis de los resultados obtenidos en el trabajo

de investigación, en primer lugar, lo correspondiente a la síntesis de precursores

con núcleo indólico y cómo a partir de estos se logró su ciclación mediante

reacciones vía radicales libres.

4.1 Evaluación de metodologías vía radicales para la obtención de

compuestos con núcleo indólico

4.1.1 Síntesis de precursores

Los precursores de ciclación fueron obtenidos mediante metodologías sintéticas

iónicas reportadas en la literatura. Los productos presentaron los siguientes

porcentajes de rendimiento y temperaturas de fusión (Tabla 2).

Tabla 2. Rendimientos y punto de fusión de los compuestos 2a-c

N° Nombre % Rend. T. Fusión (°C)

2a 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido 85 128.2-129.0

2b 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído 67 110.3-111.5

2c 1-(2-bromobutanoil)-1H-indol-3-carbaldehido 74 102.5-103.2

A continuación se especifican las condiciones de reacción particular y su

respectiva caracterización.

4.1.1.1 Síntesis de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido [2a]

Para la síntesis del compuesto 2a se utilizó la metodología reportada por

Desarbre y Merour, 1995, según la cual se utilizaba K2CO3 como base en ACN a

reflujo por 3 horas. La reacción se lleva a cabo por un mecanismo de sustitución

nucleofílica bimolecular, SN2, sin productos intermediarios, en la cual el nitrógeno

indólico cumple el papel de nucleófilo atacando al halogenuro de alquilo -bromuro

34

de 2-bromobenzoilo- desde una dirección opuesta al grupo saliente. Cuando el

nucleófilo llega a un lado del sustrato y se enlaza al carbono, el bromo sale del

otro lado (Figura 18).

Figura 18. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-alquilación del

indol-3-carbaldehído con bromuro de 2-bromobencilo

Este compuesto se obtuvo con un rendimiento del 85% de producto aislado, punto

de fusión de 128.2-129.0 °C frente al reportado de 128-130 °C (Desarbre, E., y

Merour, J., 1995). La elucidación estructural se realizó mediante espectrometría de

masas y experimentos de espectroscopía de RMN-1H, 13C, HMBC y HSQC como

sigue a continuación.

Figura 19. Espectro de masas y estructura de los principales iones de 1-(2-

bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido

El compuesto se analizó por CG-EM en donde se encontró un ion molecular con

dos picos de relación m/z 313 y m/z 315 de intensidad similar dado que el bromo

tiene dos isótopos mayoritarios 79Br y 81Br en proporciones similares, por esta

misma razón, el pico base presenta dos líneas con m/z 169 y m/z 171, debido al

fraccionamiento de la molécula por su parte más lábil, nitrógeno indólico–carbono

bencílico; otra fragmentación importante es la que corresponde al ion con m/z 206

y m/z 208 sustentada por una ruptura y rearreglo del núcleo indólico; y el ion

correspondiente al ion tropilio con m/z 90 y sus fraccionamientos característicos

m/z 63 y 51 (Figura 19).

35

En lo que respecta al análisis por RMN, en el espectro de hidrógeno 1H las

integrales indican señales para doce protones, nueve de los cuales presentan

desplazamientos entre 6.8 y 8.8 ppm en la región aromática, según sus

multiplicidades corresponden al anillo indólico y bencílico como se observa en la

figura 20.

Figura 20. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido

(CDCl3-d, 300 MHz)

La señal del protón más desplazado (8) a campo bajo intregra para dos

hidrógenos alifáticos adyacentes al nitrógeno del anillo indólico y al benceno con

un desplazamiento de 5.5 ppm influenciado por su cercanía al nitrógeno de un

biciclo como el indol y del anillo bencénico, se observa además, un singlete que

integra para un hidrógeno del carbono carbonilo con un desplazamiento de 10.0

ppm característico para esta función.

El espectro APT (Figura 21) muestra señales que integran para dieciséis

carbonos, entre los que se encuentran cinco cuaternarios y un CH2 en la zona

negativa y diez CH que se indican en la zona positiva. Cada señal fue marcada

para su correspondiente carbono en la estructura de la molécula así, las señales

más desplazadas corresponden al carbono del grupo carbonilo del aldehído (1) y

carbono alfa del nitrógeno indólico (9). Los carbonos de menor desplazamiento

fueron el CH2 alfa respecto del nitrógeno del indol, el resto de señales se ubican

en la región aromática con desplazamientos entre 110.3 y 138.4 ppm.

36

Figura 21. Espectro APT de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido

(CDCl3, 300 MHz)

La asignación de las señales de carbono e hidrógeno fue confirmada con el

experimento HSQC, en el espectro se amplía únicamente la zona aromática

(Figura 22), dado que para el caso de las correlaciones heteronucleares 1H-13C

del carbonilo (10.0-184.5), más desplazada hacia campo alto y CH2 (5.4-50.8 y

5.4-49.8), más desplazadas hacia campo bajo, son más evidentes. En el caso de

las correlaciones heteronucleares en la región aromática, en el espectro se puede

observar nuevamente algunas de las señales más características en las que por

ejemplo, el H ubicado en 8.4 ppm correlaciona a una unión con un carbono en

122.1 ppm que corresponden al C-H alfa al nitrógeno indólico. El hidrógeno 7

triplete, correlaciona con los carbonos del anillo bencénico 12 y 13 ubicados a

128.5 y 129.8 ppm respectivamente.

37

Figura 22. Espectro HSQC de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido

(CDCl3-d, 300 MHz)

4.1.1.2 Síntesis de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído

Para la síntesis del compuesto 2b, se adaptó la metodología llevada a cabo por

Georgia Pugh y colaboradores para la síntesis de amidas a partir de cloruros de

ácido, según las cuales se hacía reaccionar el indol-3-carboxaldehído con el

cloruro de ácido y una base débil como K2CO3 en ACN seco a reflujo (Pugh, G.,

2003). El mecanismo de reacción se puede ver en la figura 23, siendo típico de

una sustitución electrófilica aromática en donde el hidrógeno de un sistema

aromático, como el indol, es sustituido por un grupo electrófilo. La reacción

procede cuando el par electrónico del nitrógeno ataca al carbono carbonilo del

acilo, seguido de la eliminación del halógeno para formar el ácido correspondiente

y simultáneamente, la formación del doble enlace C-O del carbonilo.

38

Figura 23. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-acilación del

núcleo indólico con cloruro de 2-bromobenzoilo

El compuesto 2b se aisló con un rendimiento del 67%, punto de fusión

experimental de 110.3-111.5 °C. La estructura fue confirmada por diferentes

análisis como CG-EM (Figura 24) en la cual se encontraron los siguientes picos,

ion molecular m/z 327.0-329.0, pico base m/z 182.9-184.9 debido a la ruptura de

la molécula por el enlace nitrógeno-carbono carbonilo, posteriormente una típica

fragmentación de decarbonilación con pérdida de 28 unidades dando origen al ion

de m/z 156.9-158.9. Cabe resaltar que, los picos correspondientes a los 3 iones

principales, presentan doble pico, por la presencia de los isótopos del bromo (79Br-81Br).

Figura 24. Espectro de masas y estructura de los principales fragmentos de

1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído

La elucidación estructural se apoya en la respectiva simulación en ChemDraw que

concuerda con las señales encontradas tanto para 1H y 13C. En la Figura 25, se

observa la región ampliada del espectro que contiene las señales de RMN-1H,

donde se aprecia una señal correspondiente al grupo carbonilo en δ = 10.1 ppm,

entre 8.4- 7.3 ppm se encuentran las señales correspondientes a los hidrógenos

aromáticos. Se realizó la ampliación de la región comprendida entre 7.5 y 7.6 ppm

donde aparecen las señales correspondientes 8 y 9 del anillo aromático.

39


(CDCl3, 300 MHz)

En el espectro APT de RMN-13C (Figura 26) se aprecian señales para dieciséis

carbonos, entre los que se encuentran seis cuaternarios en la región negativa y

diez CH en la zona positiva. Cada señal de espectro se marcó con un número en

la estructura de la molécula así, las señales más desplazadas hacia campo bajo

corresponden a los carbono carbonilo: el del aldehído en 186.0 ppm y el ubicado

en posición alfa del nitrógeno indólico en 166.8 ppm. Las señales restantes, se

ubican en la región aromática con desplazamientos entre 115.0 y 138.0 ppm.

40

Figura 26. Espectro de RMN-13C de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-

carbaldehído (CDCl3, 300 MHz)

Luego de hacer un análisis en conjunto de los datos espectroscópicos anteriores

así como de los espectros HSQC y HMBC (no mostrados) se produjo la siguiente

tabla que confirma la estructura de la sustancia sintetizada.

41

Tabla 3. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C para el compuesto 1-(2-

bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído [2b] (CDCl3, 300 MHz)

#H δ1H ppm

J Hz M δ 13C ppm

APT

1 10.0 - s 186.3 -CH

2 - - - 119.8 -C

3 - - - 126.9 -C

4 8.4 6.3 d 124.7 -CH

5 7.5 6.3 t 127.3 -CH

6 7.3 6.3 t 124.3 -CH

7 8.3 6.3 d 117.2 -CH

8 - - - 136.2 -C

9 7.7 - s 127.5 -CH

10 - - - 166.7 -C

11 - - - 136.6 -C

12 7.6 7.4 d 127.7 -CH

13 7.6 7.4 t 127.3 -CH

14 7.5 7.4 dd 133.1 -CH

15 7.8 7.4 d 138.0 -CH

16 - - - 123.5 -C

4.1.1.3 Síntesis de 1-(2-bromobutanoil)-1H-indol-3-carbaldehído [2c]

Para la síntesis del compuesto 2c, se ensayaron varias metodologías que

incluyeron cambios de base (NEt3, K2CO3), variaciones de temperatura y tiempos

de reacción con el fin de mejorar el rendimiento de reacción. De esta manera, la

condición de reacción que propició los mejores rendimientos fue aquella en la que

se mezclaba el indol-3-carboxaldehído con bromuro de 2-bromobutanoilo, NaH

42

como base y THF seco a 0 °C, en atmósfera inerte para reducir las posibilidades

de hidratación (Figura 27).

Figura 27. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-acilación del

núcleo indólico con bromuro de 2-bromobutanoilo

En la Figura 28, se observa la región ampliada del espectro que contienen las

señales de RMN-1H para el compuesto 2c, donde se aprecia un singlete

correspondiente al grupo carbonilo en δ = 10.2 ppm, entre 8.5-7.4 ppm se

encuentran las señales correspondientes a la región aromática; la señal adyacente

al carbono carbonilo, que integra para un hidrógeno cuya multiplicidad es un

triplete, se encuentra desplazada hacia δ = 4.9 ppm por la presencia del bromo y

el carbonilo. Dos señales adicionales, un multiplete en 2.4, que integra para dos

hidrógenos del CH2 y que correlaciona con los 4 hidrógenos vecinos, por último un

triplete, que integra para 3 hidrógenos del CH3, correlacionando a los 2 hidrógenos

vecinos del correspondiente al CH2.

43


(CDCl3, 300 MHz)

Continuando con la elucidación del compuesto 2c, la Figura 29, muestra el

espectro de ATP. Su elucidación estructural se apoya en la respectiva simulación

que concuerda con las señales encontradas para los 13 carbonos de la molécula.

Así, en 188.3 ppm se encuentra la señal correspondiente al carbonilo del aldehído

C-1 y en 167.6 ppm el carbonilo de la amida C-10, entre 137.2-124.6 ppm, zona

negativa del espectro, se localizan los tres restantes carbonos cuaternarios (C-8,

C-3 y C-2) y los demás carbonos aromáticos –CH, zona positiva, entre 134.4 y

115.3 ppm (C-9, C-6, C-4, C-5 y C-7). En la parte más desplazada hacia campo

alto entre 12 y 45 ppm, se ubican los carbonos alifáticos, se encuentran las 3

señales restantes C-11, C-12 y C-13.

44

Figura 29. Espectro APT de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído

(CDCl3, 300 MHz)

4.1.2 Síntesis de compuestos tetracíclicos y tricíclicos que contienen un

núcleo indólico, vía radicales libres

Las reacciones de ciclación por radicales libres constituyen una vía para la síntesis

de anillos mono, bi o policíclicos. Las adiciones intramoleculares de radicales

sobre un anillo aromático no han sido ampliamente usadas en sistemas

heterocíclicos (Christopher J., y Norton, C., 1995), por este motivo en el presente

trabajo se realizaron ensayos de ciclación por radicales libres para la síntesis de

heterociclos policíclicos a partir de derivados del indol-3-carboxaldehído tal como

se muestra en la figura 30. Se encontraron nuevos resultados en esta área, no

solo en la obtención de compuestos tetracíclicos por radicales libres, pues no se

habían preparado los compuestos 3a y 4a por estas metodologías,

adicionalmente, se logró sintetizar un sistema tetracíclico 3b sin la presencia de su

producto reducido, reacción que mejoró significativamente el porcentaje de

rendimiento de este tipo de ciclaciones sobre el carbono 2 del núcleo indólico. De

otro lado, se realizaron ensayos de ciclación a partir del compuesto 2c pero no se

detectó la formación del compuesto tricíclico 3c sino su producto reducido 4b.

45

Figura 30. Resultados y condiciones de reacción vía radicales libres

4.1.2.1 Síntesis de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3a]

Se llevaron a cabo ensayos de ciclación intramolecular sobre carbono 2 del indol

para la obtención del compuesto 3a siguiendo protocolos reportados en la

literatura para radicales libres como Fiumana y Jones entre otros (Fiumana, A., y

Jones, K., 2000), (Moody, C., y Norton, C., 1995) (Aldabbagh F., 1997; Aldabbagh,

F., Bowman, R., y Britain, G., 1999) y algunas variaciones que dependieron no

solo de la naturaleza química de los reactivos empleados sino de los antecedentes

de la línea de Síntesis Orgánica asociada al Grupo GIFUJ.

Para la síntesis del compuesto 3a, se llevaron a cabo cuatro ensayos diferentes en

los que se utilizó como iniciador Et3B/O2 y AIBN; y TTMS o TBTH como

propagadores de cadena, en tolueno como solvente, condiciones que se resumen

en la Tabla 4. Vale la pena recalcar que, estos ensayos se realizaron para

determinar las mejores condiciones de ciclación, a partir de las cuales se

prepararon los otros heterociclos.

46

Tabla 4. Condiciones y resultados de diferentes ensayos vía radicales libres

para la síntesis de los productos 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído

[3a] y 1-bencil-1H-indol-3-carbaldehído [4a]

Entrada Iniciador X3MH Solvente Temperatura Proporción* 3a:4a

1 Et3B/O2 TBTH Tolueno 20 ° C 1 : 2,7

2 AIBN TBTH Tolueno 110 °C 1 : 3

3 Et3B/O2 TTMS Tolueno 20 ° C 1 : 2

4 AIBN TTMS Tolueno 110 °C 1 : 1

*Proporciones determinadas mediante los porcentajes de área observados

en CG-EM

El primer experimento se realizó con TBTH y Et3B/O2 en tolueno a temperatura

ambiente (entrada 1). Los análisis por CG-EM evidenciaron la formación del

compuesto ciclado 3a (RT= 21.397 min) con M+ 233 y reducido 4a (RT= 19.335

min) con M+ 235, diferencia en el ion molecular que radica por la ausencia de dos

hidrógenos en el compuesto ciclado vs. el compuesto reducido. La relación del

producto ciclado sobre el reducido es 1:2,7 respectivamente, con base en las

proporciones determinadas mediante los porcentajes de área del espectro (Figura

31). Cabe recalcar que, el material de partida se consumió totalmente razón por la

cual no se señala en el espectro. Este resultado muestra que las condiciones de

reacción no favorecen la ciclación pero si la reducción del radical arilo.

Figura 31. Cromatograma de la mezcla de reacción obtenida utilizando TBTH

y Et3B/O2

47

En un segundo ensayo (entrada 2) se cambió el iniciador por lo que se empleó

TBTH y AIBN en tolueno a reflujo y atmósfera de argón. El análisis por CG-EM de

la mezcla de reacción, mostró la formación del compuesto ciclado 3a (RT= 21.374

min) y del compuesto reducido 4a (RT= 19.397 min) en proporción 1:3. En esta

reacción nuevamente se favoreció la reducción del radical alquilo, sobre la

ciclación (Figura 32).

Figura 32. Cromatograma de la mezcla de reacción obtenida utilizando TBTH

y AIBN

Los resultados precedentes, muestran que estas condiciones de reacción no

favorecen la ciclación, debido a la reducción prematura del material de partida por

lo que en los siguientes ensayos se debía reemplazar el propagador TBTH, por

otro que fuera un donante menos eficaz de hidrógeno como el TTMS, logrando

favorecer la ciclación sobre la reducción.

Para el tercer ensayo se empleó TTMS y Et3B/O2 en tolueno (entrada 3), los

análisis por CG-EM, dieron cuenta de la formación del compuesto ciclado 3a (RT=

21.374 min) y del compuesto reducido 4a (RT= 19.368 min) en proporción 1:2

(Figura 33).

48

Figura 33. Cromatograma de la mezcla de reacción obtenida utilizando TTMS

y Et3B/O2

En el cuarto ensayo (entrada 4), se utilizó TTMS y AIBN en tolueno AIBN en

tolueno a reflujo y atmósfera de argón, esperando favorecer la ciclación sobre la

reducción. Los análisis realizados por CG-EM, evidenciaron la formación del

compuesto ciclado 3a y del compuesto reducido 4a en proporción 1:1 (Figura 34).

Es importante aclarar que los picos mostrados en los cromatogramas precedentes,

corresponden a productos colaterales tanto de los iniciadores como de los

propagadores utilizados y es por esto que no se discuten con detalle.

Figura 34. Cromatograma de la mezcla de reacción obtenida utilizando TTMS

y AIBN

Los anteriores ensayos de ciclación, permitieron determinar que las mejores

condiciones para la ciclación intramolecular, a partir del precursor 2a, se dan

utilizando AIBN como iniciador y TTMS como propagador en tolueno a reflujo en

atmósfera de argón.

El producto ciclado 3a con un rendimiento del 32%, fórmula molecular C16H11NO y

masa molecular de 233.28 Da, se identificó inicialmente por medio del análisis de

CG-EM al presentar un ion molecular con m/z 233 (Figura 35). El fragmento m/z

204 es producto de la pérdida del grupo carbonilo (a partir del ion molecular)

proceso conocido como decarbonilación, el fragmento de m/z 176 es obtenido por

la ruptura típica de un anillo bencénico (pérdida de -C2H2); finalmente, otro de los

iones característicos del espectro de masas del compuesto 3a es el ion de m/z

101 el cual se da por rupturas y reacomodamiento electrónico del sistema

heterocíclico.

49

Figura 35. Espectro de masas y estructura de los principales fragmentos de

6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído

Así mismo, el producto de ciclación fue aislado y caracterizado por espectroscopía

de RMN 1H y 13C. El espectro de RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) muestra las

siguientes señales, dos de las cuales se encuentran fuera de la región aromática,

δ 10.5 ppm correspondiente al aldehído y δ 5.2 ppm que integra para dos

hidrógenos –CH2, las señales restantes, ubicadas en la región aromática entre 7.3

y 8.4 ppm (Figura 36)

Figura 36. Espectro de RMN-1H de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído

(CDCl3, 300 MHz)

50

Por su parte, en el espectro de RMN-13C (300 MHz, CHCl3-d) se logran evidenciar

únicamente las señales correspondientes a carbonos de –CH y –CH2, mientras

que las señales de carbonos cuaternarios no están muy bien definidas debido a la

falta de mayor tiempo en la adquisición δ 183.1 (-CHO), 124.3 (-CH), 109.7 (-CH),

124.3 (-CH), 109.7 (-CH), 123.4 (-CH), 121.5 (-CH), 50.1 (-CH2), 123.1 (-CH),

129.3 (-CH), 122.9 (-CH), 109.6 ppm (-CH) (Figura 37).

Figura 37. Espectro de RMN-13C de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído

(CDCl3, 300 MHz)

En general, las reacciones vía radicales libres se caracterizan por la creación de

un radical que sirve como iniciador de cadena el cual, una vez generado,

reacciona con un intermediario, llamado propagador, encargado de continuar

directamente con la generación del radical arilo que puede unirse al carbono 2 del

anillo indólico y posteriormente sufrir una rearomatización, proceso que se

describe también como ciclación intramolecular de un radical aromático centrado

en carbono, para producir el compuesto 3a o por el contrario, puede ocurrir la

reducción prematura del radical arilo produciendo el compuesto 4a (Figura 38).

51

Figura 38. Mecanismo de reacción por radicales libres para la obtención de

los compuestos 3a y 4a

Cabe decirse, que la preparación del compuesto 3a ha sido reportada por dos

metodologías: ciclaciones tipo Heck con metales pesados como paladio y vía

radicales libre, metodologías que previamente fueron descritas en el marco

teórico.

En el presente trabajo se logró mejorar el rendimiento de reacción del producto

ciclado en un 32%, se disminuyó la cantidad de producto reducido 4a (logrando

una relación 1:1) y adicionalmente, se logró que todo el material de partida

reaccionara. Sin embargo, pese a estos rendimientos de reacción, la separación

del producto de interés por CC se dificultó debido a que los RF de los productos

reducido y ciclado están demasiado cercanos a pesar de cambiar las fases

móviles con diferentes solventes y gradientes de concentración.

El mejorar los resultados de ciclación, se debe en parte a condiciones

experimentales de diversa índole, como la naturaleza química de los reactivos,

incluyendo el solvente, la concentración, temperatura del sistema, orden de

adición de los reactivos, el cuidado de estos aspectos contribuyen a mejorar las

condiciones de ciclación.

52

Estos factores son determinantes al igual que lo son el tipo de iniciador y

propagador empleados, pues el hecho de usar TTMS, en el caso del propagador,

significó una mejora importante en el rendimiento de reacción del compuesto 3a,

debido a que, en primera instancia, la velocidad de reacción de un radical centrado

en un carbono aromático, generado a partir de un haluro orgánico (X-Ar), oscila

entre 107-108 M-1s-1 (Zard, S., 2003) por lo que su poder reductor es muy fuerte, lo

que significa que, al emplear un buen donador de hidrógeno como el TBTH se va

a favorecer la reducción prematura del radical evitando la ciclación sobre el

carbono 2 del indol. El TTMS por su parte, es un buen donador de hidrógeno pero

un tanto menos eficiente que el TBTH, lo que permite controlar la reducción, y en

consecuencia mejorar la ciclación.

Así mismo, desde el punto de vista de las energías de disociación de enlace para

el TTMS el enlace Si–H es 79 kcal/mol y en el caso del TBTH es 74 kcal/mol para

el enlace Sn–H por lo que resulta más fácil que éste último libere un H, aspecto

que lo convierte en un propagador un tanto más reactivo que el TTMS (Hideo, T.,

2004). Una ventaja adicional de utilizar el TTMS es que resulta menos tóxico que

los derivados de estaño y la separación de los productos de interés es

relativamente más eficiente y sencilla.

4.1.2.2 Síntesis de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3b]

Definidas las mejores condiciones de ciclación intramolecular, que incluían AIBN

como iniciador y TTMS como propagador, se procedió a realizar un ensayo de

ciclación con el precursor 2b para obtener el compuesto ciclado 3b. Los análisis

por CG-EM, mostraron la formación del compuesto ciclado 3b. No obstante, pese

a no lograr que se consumiera completamente el material de partida, los

resultados de ciclación fueron buenos dado que, de un lado, el porcentaje de

rendimiento del producto aislado 3b fue de 66 frente al 33% del producto ciclado

3a y de otro lado, no se detectó la evidencia del compuesto reducido, aspecto que

facilitó la separación del producto.

Esta mejora significativa en el producto ciclado 3b, se debe a la presencia del

grupo carbonilo alfa al nitrógeno indólico, lo que significó que el carbono dos del

indol se hiciera más electrodeficiente facilitando así la adición del radical arilo en la

misma posición y su posterior rearomatización. (Figura 39).

53

Figura 39. Mecanismo de reacción de ciclación por radicales libres para la

formación del compuesto 3b

La identificación del compuesto 3b se muestra mediante el análisis del espectro de

masas (Figura 40), en el cual se describen cinco picos característicos, el ion

molecular con una relación a m/z=247, el cual corresponde al peso molecular

esperado, el pico originado por la pérdida del grupo carbonilo en posición 3 del

anillo indólico con m/z= 219, el pico de m/z= 191 formado por la pérdida del

fragmento C=O en un proceso típico de decarbonilación, la pérdida del fragmento

–C2H2 genera el pico con m/z= 163, el cual a su vez da origen a un pico de m/z=

109 por la pérdida y reacomodamiento de un fragmento del anillo bencénico

correspondiente al indol. El patrón de fragmentación con los principales iones se

puede observar en la misma Figura 40.

Figura 40. Espectro de masas y elucidación de los principales fragmentos de

6-oxo-6H-isoindol[2,1-a]indol-11-carbaldehído

54

La elucidación estructural se apoya en la respectiva simulación que concuerda con

las señales encontradas. En la Figura 41, se observa la región ampliada del

espectro que contienen las señales de RMN-1H, donde se aprecia un singlete

correspondiente al grupo carbonilo en δ = 10.5 ppm, entre 8.1- 7.3 ppm se

encuentran las señales correspondientes a la región aromática.

Figura 41. Espectro de RMN-1H de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-


Continuando con la elucidación del compuesto 3b, la Figura 42, muestra el

espectro de 13C-RMN. Su elucidación estructural se apoya en la respectiva

simulación que concuerda con las señales encontradas para los 16 carbonos de la

molécula. Así, en 184.4 ppm se encuentra la señal correspondiente al carbonilo

del aldehído C-1 y en 166.8 ppm el carbonilo de la amida C-9, entre 148.0-117.0

ppm, los otros carbonos cuaternarios de la zona negativa del espectro, (C-15, C-8

y C-10, C-3, C-16 y C-2) y los demás carbonos aromáticos –CH, zona positiva,

entre 133.0 y 113.0 ppm (C-6, C-4, C-5, C-7,C-11, C-12, C-13 Y C-14).

55

Figura 42. Espectro de RMN-13C de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-


4.1.2.3 Síntesis de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-carbaldehído

[3c]

Los ensayos de ciclación se llevaron a cabo para obtener el compuesto 3c

mediante el uso de AIBN como iniciador y TTMS como propagador. Tras analizar

los espectros de CG-EM no se logró detectar el compuesto de interés que debía

presentar un ion molecular de relación m/z 213. Transcurridas 12 horas de

reacción, se consumió todo el material de partida y se observó un pico mayoritario

con un ion molecular m/z 215, el cual a juzgar por la masa molecular del producto

reducido, corresponde al compuesto reducido.

Para corroborar la presencia del producto reducido 4b, se analizó uno de los

crudos de reacción por RMN, esperando encontrar las señales características

tanto de hidrógeno como de carbono de la posición donde ocurrió la reducción por

la salida del bromo (Figura 43).

56

Figura 43. Espectro RMN-1H de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-

carbaldehído

Para el caso del espectro de hidrógeno, el compuesto coincide con el producto

reducido 4b por una señal muy característica, el singlete correspondiente del

hidrógeno alfa al nitrógeno indólico marcado en el espectro con el número 10,

pues este presenta una señal en 8.3 ppm, adicionalmente, la señal en 12 integra

para dos hidrógenos y si estuviese ciclado, ese átomo tendría solamente un

hidrógeno.

De otro lado, una de las señales características en el espectro de 13C para el

compuesto 4b es para el carbono en la posición 12 pues para este caso ese

carbono es –CH2 ubicado en la zona negativa del espectro mientras que si

hubiese el compuesto ciclado aparecería una señal con un desplazamiento

químico similar pero en la zona positiva por tratarse de un carbono –CH (Figura

44).

57

Figura 44. Espectro APT de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-

carbaldehído

4.2 Síntesis de una nueva serie de compuestos con núcleo indólico y

piridínico e isoxazol

4.2.1 Síntesis de oximas 5a-b y 10a, precursoras para la obtención de

isoxazoles

Como parte de la segunda etapa planteada, se trazó una ruta sintética que

condujera a la obtención de los precursores necesarios para evaluar las

cicloadiciones 1,3-dipolares; en ese sentido, los precursores, con grupos oxima,

que fueron sintetizados se observan en la Figura 45. En ese sentido, la síntesis de

aldoximas u oximas libres, es un procedimiento que implica la adición de

clorhidrato de hidroxilamina (NH2OH.HCl) a un aldehído en presencia de un medio

débilmente ácido (Abele E., et al., 2003).

58

Figura 45. Síntesis de oximas del indol-3-carbaldehído y piridin-2-

carbaldehído

En general, las oximas resultan de la condensación del carbono carbonilo, en este

caso, sea del indol-3-carboxaldehído o piridin-2-carboxaldehído con hidroxilamina,

estableciéndose entre ellos un enlace doble y perdiendo una molécula de agua. El

mecanismo de formación consiste en una primera etapa de protonación, en la cual

el carbono aumenta su polaridad favoreciendo el ataque por el nitrógeno de la

hidroxilamina, generando un compuesto que, mediante un equilibrio ácido-base y

una pérdida de agua genera la oxima final (George, F., y Saunders, B., 1960)

(Figura 46).

Figura 46. Mecanismo de reacción para la síntesis de la oxima del indol-3-

carboxaldehído

59

En la síntesis de las oximas 5a-b y 10a se obtuvieron rendimientos que oscilan

entre 30-82%, observándose mejores resultados en la obtención de la oxima del

piridin-2-carboxaldehído 82% e indol-3-carboxaldehído 81%, oximas reportadas en

la literatura; seguido por la oxima del compuesto 1-(2-bromobencil)-1H-indol-3-

carbaldehído con un rendimiento del 30%, estos dos últimos compuestos nuevos,

sin reporte alguno encontrado hasta la fecha de escritura del presente trabajo. Se

tomaron los puntos de fusión de los compuestos obtenidos al igual que el análisis

por CG-EM donde se identificaron los correspondientes iones moleculares que

concuerdan con los pesos moleculares esperados para cada oxima, datos que se

resumen en la Tabla 5.

Tabla 5. Ion molecular y puntos de fusión de las oximas [5a,b] y [10a]

Número Nombre Rend. Temp. Fusión (°C)

M+ (m/z)

10a Oxima de piridin-2-carbaldehído 82% 111.1-111.9 122

5a Oxima de indol-3-carbaldehído 81% 198.2-199.1 160

5b Oxima de 1-(2-bromobencil)-1H-indol-3-carbaldehído

30% 179.8-180.7 328

4.2.2 Síntesis de nuevos isoxazoles e isoxazolinas 6a, 7a, 8a y 11a

La síntesis de estos sistemas se ha realizado a partir de óxidos de nitrilo obtenidos

de las oximas 5a-c y 10a con alquenos como el ciclohexeno, estireno y

fenilacetileno; mediante reacciones de cicloadición 1,3-dipolar para obtener los

productos y rendimientos de reacción que se observan en la figura 47.

60

Figura 47. Nuevos isoxazoles obtenidos mediante reacciones 1,3-dipolar

Para la obtención de estos nuevos heterociclos se realizaron cuatro ensayos para

la generación in situ de óxidos de nitrilo a partir de la oxima 5a, mediante el uso de

diferentes reactivos: NaOCl, nitrato cérico amónico (CAN), cloramina-T (CAT) y

óxido de cromo (CrO2) (Figura 48).

Figura 48. Metodologías empleadas para la síntesis de isoxazoles

Así mismo, se realizó un análisis por CG-EM de los productos principales y

colaterales obtenidos en cada uno de los ensayos (Tabla 6) y posteriormente, de

acuerdo con los resultados, se escogió uno de ellos para trabajar en las

cicloadiciones restantes.

61

Tabla 6. Porcentajes de área para el compuesto 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-

hexahidrobenzoisoxazol [6a] obtenidos en diferentes experimentos

Entrada Método % Área del compuesto 6a*

1 NaOCl 58

2 CAN 22

3 CAT 20

4 CrO2 5

*Porcentajes de área observados por CG-EM para el producto 6a.

A nivel comparativo, tras someter los crudos de reacción a separación por

cromatografía en columna (CC), el mejor método que permitió obtener más

producto de interés fue el que involucraba NaOCl, con rendimientos de reacción

entre 12 y 18% de producto aislado para isoxazoles con núcleo indólico y 40%

para el isoxazol con núcleo piridínico, rendimientos aceptables principalmente por

la cantidad de productos colaterales obtenidos, resultados que serán discutidos a

continuación.

Respecto a la entrada 1, empleando hipoclorito de sodio comercial al 5%, se

observó una reacción rápida (60 - 120 minutos) en la que se obtuvo como

producto principal el isoxazol 6a (Tabla 6). Sin embargo, se detectaron productos

de competencia relacionados con el material de partida, principalmente su

producto de desoximación, 1, y de otro lado, el dipolarófilo empleado, ciclohexeno,

sufrió reacciones de adición formando productos diclorados 12a y clorohidrinas

12b, por lo que se vio la necesidad de adicionar un exceso de ciclohexeno, así

mismo, se observó poca formación de productos de sustitución electrofílica como

el producto 13, que según la base de datos NIST-05, el cloro se encuentra en la

posición 6 con un 97% de coincidencia.

62

Tabla 7. Principales productos de reacción de la cicloadición 1,3-dipolar

determinados por CG-EM a partir de la oxima [5a]

Método

a b c d

% Rendimiento del compuesto

6a*

58

22

20

5

Principales compuestos

detectados por CG-EM

Desoximación 1, 12a, 12b y

13, 14

Alta desoximación,

14

Alta desoximación, 12a, 12b, 13, alto % de 14

Alto porcentaje

de 1 y de 14

Tiempo de reacción

2 horas 7 horas 5 horas 20 horas

* Teniendo en cuenta los porcentajes de área observados por CG-EM.

En lo que respecta a la entrada 2, con CAN se observan rendimientos aceptables

del producto 6a, no obstante la competencia principal fue la desoximación del

material de partida, aspecto que limitó obtener un mejor rendimiento por este

método. Adicionalmente, se observó la oxidación del ciclohexeno mediante la

formación de alcoholes.

En los ensayos con cloramina-T, no sólo se encontró el aldehído, producto de la

desoximación, sino además los subproductos frecuentes provenientes de la

cloramina-T, que dificultaron el análisis de las mezclas de reacción y la separación

del producto de deseado.

Por último, el ensayo con óxido de cromo arrojó como productos principal el

aldehído generado tras la desoximación.

De esta manera, se estableció que el tiempo, condiciones y rendimiento de

reacción que mejores resultados arrojó fue el de NaOCl al 5,25%, de aquí que, se

optó por emplear entre 3 y 5 equivalentes del dipolarófilo respecto al material de

63

partida o 1,3-dipolo, debido a que reacciones colaterales como la condensación y

reacciones de adición sobre dipolarófilo disminuyen los rendimientos de reacción.

El hipoclorito de sodio es un poderoso agente para la producción de óxidos de

nitrilo a partir de aldoximas (Brindaban, R., et al., 2010). Según Brindaban Roy y

colaboradores, los óxidos de nitrilo pueden ser formados en medio acuoso a partir

del cloruro de hidroximoilo y su posterior cicloadición con la olefina o alquino

mediante un mecanismo de reacción como el que se propone en la Figura 49.

Figura 49. Mecanismo de reacción para la obtención de 3-(1H-indol-3-il)-

3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol

El compuesto 6a, se identificó por CG-EM con un ion molecular y pico base de

relación m/z 240. Un fragmento característico que corresponde a la pérdida del

anillo de 6 miembros o ciclohexano, otra fragmentación importante es la que

corresponde al ion con m/z 142, el cual con la pérdida del fragmento de la función

ciano origina un ion con m/z 116 y finalmente, el ion tropilio con m/z 90 sustentado

por una ruptura y rearreglo del núcleo indólico (Figura 50).

Figura 50. Espectro de masas de 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-

hexahidrobenzoisoxazol

64

En lo que respecta al análisis por RMN, en el espectro de 1H, las integrales indican

señales para dieciséis protones, cinco de los cuales presentan desplazamientos

entre 7.2 y 8.3 ppm en la región aromática, diez en la región alifática y la señal

más desplazada hacia campo bajo del hidrógeno del nitrógeno. Así mismo, el

espectro APT de RMN-13C muestra señales que integran para quince carbonos,

entre los que se encuentran cuatro cuaternarios y seis CH2 en la zona negativa y

los restantes en la zona aromática que corresponden al -CH.

Tabla 8. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(1H-indol-3-il)-

3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol [6a] (CDCl3, 300 MHz)

# Átomo 6a

δ1H ppm

M δ 13C ppm

APT

3 - - 156.2 -C

4 1.97 t 30.4 -CH2

5 1.77-1.52 dt 26.4 -CH2

6 1.63-1.53 m 26.6 -CH2

7 1.63-1.53 m 23.9 -CH2

8 1.82-1.57 m 34.4 -CH2

9 3.92 dt 54.3 -CH2

10 - - 112.5 -C

11 - - 126.3 -C

12 8.30 m 121.8 -CH

13 7.29 m 119.8 -CH

14 7.29 m 121.7 -CH

15 7.58 m 111.3 -CH

16 - - 137.1 -C

17 10.15 s - -

18 7.65 s 127.2 -CH

65

Así mismo, la elucidación de los dos isoxazoles restantes del Indol-3-carbaldehído,

presentan similitudes estructurales con sustituciones en las posiciones 3 y 5 del

anillo isoxazol, por esta razón sus carbonos e hidrógenos presentan

desplazamientos químicos similares como se puede observar en la siguiente tabla

(Excepto en los átomos 4 y 5 que se resaltan en negrita).

Tabla 9. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(1H-indol-3-il)-5-

phenilisoxazol [8a] y 3-(1H-indol-3-il)-5-phenil-4,5-dihidroisoxazol [7a]

(CDCl3, 300 MHz)

# Átomo

8a 7ª

δ1H ppm

M δ 13C ppm

APT δ1H ppm

m δ 13C ppm

APT

3 - - 161.9 -C - - 156.2 -C

4 6.77 S 99.2 -CH 3.42 3.86

dd 42.5 -CH2

5 - - 170.3 -CH2 5.66 dt 85.8 -CH2

6 - - 127.6 -C - - 143.4 -C

7 8.2 m 126.2 -CH 7.3 m 128.1 -CH

8 7.7 m 130.8 -CH 7.2 m 129.9 -CH

9 7.7 m 129.7 -CH 7.2 m 128.6 -CH

10 7.7 m 130.9 -CH 7.2 m 129.9 -CH

11 8.2 m 127.0 -CH 7.3 m 128.1 -CH

12 - - 112.1 -C - - 113.5 -C

13 - - 126.2 -C - - 127.3 -C

14 8.2 m 122.8 -CH 8.3 m 122.9 -CH

15 7.3 m 121.2 -CH 7.2 m 120.8 -CH

16 7.3 m 122.9 -CH 7.2 m 122.8 -CH

17 7.7 m 112.6 -CH 7.5 m 112.1 -CH

66

18 - - 137.6 -C - - 138.1 -C

19 10.2 d - - 10.0 d - -

20 8.0 d 129.4 -CH 7.6 d 128.1 -CH

Se puede observar la cercana relación estructural de estos dos isoxazoles en los

desplazamientos químicos encontrados sobre todo para las señales en la región

aromática que varían entre 1-2 ppm de un compuesto respecto del otro, así mismo

los desplazamientos para las señales de los átomos 3, 4 y 5 varían debido a la

insaturación del anillo del isoxazol.

De otro lado, se preparó otro isoxazol por la misma metodología con NaClO al

5,25% a partir de la oxima del piridin-2-carbaldehído mediante la cicloadición 1,3-

dipolar, produciendo los siguientes resultados (Figura 51).

Figura 51. Principales productos detectados por CG-EM en la reacción de

cicloadición 1,3-dipolar

Aunque hubo mucha competencia, en esta reacción se logró obtener un mejor

rendimiento del isoxazol 10a. El producto principal presentó un ion molecular de

relación m/z 202. El compuesto 9a se caracterizó por RMN de 1H y 13C.

67

Tabla 10. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(piridin-2-il)-

3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol [9a]

# Átomo δ1H ppm

J Hz M δ 13C ppm

APT

3 - - - 160.5 C

4 eq 2.1 9-2 dd 25.2 -CH2

4 ax 1.4 2-9-1 td 25.2 -CH2

5 eq 1.8 - M 21.1 -CH2

5 ax 1.4 - M 21.1 -CH2

6 eq 1.6 - M 20.1 -CH2

6 ax 1.7 - M 20.1 -CH2

7 eq 2.4 - M 30.9 -CH2

7 ax 1.9 - M 30.9 -CH2

8 4.1 3 Q 79.9 -CH2

9 3.5 9-3 dt 42.6 -CH2

10 - - - 126.5 C

11 8.6 2 D 148.1 -CH

12 7.3 2-4 dd 150.6 -CH

13 8.0 4-4-2 td 123.5 -CH

14 7.7 4-2-2.4 dd 135.4 -CH

4.3 Evaluación de la actividad citotóxica de algunos compuestos

sintetizados

Las pruebas de actividad citotóxica efectuadas para los compuestos 2a-c, 3a-b,

4a, 5a-b, 10a, 6a, 11a, 12a, frente a la línea celular carcinoma mamario murino

4T1 por el método del MTT. Posteriormente, los datos de absorbancia se

obtuvieron en el lector de placas TermoScan y los porcentajes de viabilidad de

determinaron por la siguiente ecuación:

68

Los resultados se resumen en la figura 52.

Figura 52. Evaluación de la actividad citotóxica de algunos compuestos

sintetizados

Los valores más significativos de porcentajes de viabilidad se encontraron, para la

concentración más alta utilizada (20 µM), en los compuestos 2a (3%), 2b (27%),

2c (5%), 6a (8%), 5b (2%). El compuesto 5b por su parte, propició una

proliferación anormal celular a una concentración de 10 µM. El compuesto 11a,

parece inducir la proliferación celular en todas las concentraciones. Para el control

se registró un porcentaje de viabilidad del 100%.

5 SECCIÓN EXPERIMENTAL

Las reacciones llevadas a cabo, se monitorearon por cromatografía de capa

delgada (CCD) y CG-EM. El aislamiento y purificación se realizó por cromatografía

de columna (CC) y cromatografía de capa delgada preparativa (CCDP). Los

69

productos de reacción se identificaron por espectrometría de masas y

caracterizaron espectroscopía de RMN 1H y 13C.

En lo que respecta a los análisis de cromatografía de gases acoplado a

espectrometría de masas, se realizaron en un cromatógrafo Agilent 6850 serie II,

acoplado a espectrómetro de masas Agilent 5975B VL MSD equipado con un

puerto de inyección split/splitess (260°C, relación de split 15:1), y un inyector

automático Agilent 6850 series y con una columna Agilent 19091S-433E HP-5MS,

el método utilizado consta de una temperatura inicial del horno de 80°C por

1minuto y luego una rampa de temperatura de 10°C/min hasta 320 °C, se mantuvo

la temperatura 3 minutos, para un tiempo de corrida de 27 minutos. Los espectros

de RMN-1H y 13C fueron tomados en un espectrómetro Brucker 300 MHz con

solventes como CDCl3 y DMSO-d6. Los desplazamientos químicos (δ) de protones

y carbonos están reportados en ppm relativo a CDCl3. Las constantes de

acoplamiento (J) están reportadas en Hertz (Hz).

La cromatografía de capa delgada fue revelada con soluciones de vainillina,

lámpara de UV (254 y 365 nm), FeCl3 15% y/o yodo. Las cromatografías de

columna se realizaron con sílica gel 60-200 mesh y 230-400 mesh, Alfa Aesar. Los

puntos de fusión se determinaron con un fusiómetro digital Thermo Scientific 4 PL

CE. Las temperaturas medidas fueron expresadas en °C.

5.1 Procedimiento para la N-alquilación del indol-3-carboxaldehído

Se mezcló 1.0 mmol de indol-3-carbaldehído, 1.1 mmol del bromuro de 2-

bromobencilo, 2.0 mmol de carbonato de potasio como base en 8 mL de

acetonitrilo seco. Se agitó y dejó en reflujo de 3 a 6 horas o hasta desaparición del

material de partida. El producto obtenido, se purificó haciendo 3 extracciones con

acetato de etilo en agua (3x15 mL), se secó el extracto orgánico con Na2SO4

anhidro y se concentró a presión reducida. Se purificaron los productos mediante

CC de silíca gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt)

dependiendo la polaridad del material obtenido.

1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido (2a): RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ

10.0 (s, 1H), 8.4 – 8.3 (m, 1H), 7.8 – 7.6 (m, 2H), 7.4 – 7.3 (m, 3H), 7.3 – 7.2 (m,

2H), 6.9 – 6.7 (m, 1H), 5.5 (s, 2H). RMN-13C 185.0, 137.9, 137.3, 135.0, 133.2,

133.6, 129.7, 128.2, 125.0, 123.8, 123.2, 123.1, 122.3, 118.5, 110.3, 51.0,

Rendimiento 85%, Pf= 128.2-129.0 °C.

70

5.2 Procedimiento para la N-acilación del indol-3-carboxaldehído

Se mezcló 1.0 mmol de indol-3-carbaldehído, 1.1 mmol del cloruro de 2-

bromobenzoilo o 2-bromobutanoilo, 1.5 mmol de hidruro de sodio como base en

THF seco (0.3mM). Se agitó y dejó en reflujo de 1 a 2 horas o hasta desaparición

del material de partida. El producto obtenido, se purificó haciendo 3 extracciones

con acetato de etilo en agua (3x15 mL), se secó el extracto orgánico con Na2SO4

anhidro y se concentró a presión reducida. Se purificaron los productos mediante

CC de silíca gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt)

dependiendo la polaridad del material obtenido.

1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído (2b): RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d)

δ 10.0 (s, 1H), 8.4 (d, J = 7.7 Hz, 1H), 8.4 – 8.3 (m, 1H), 7.9 (dt, J = 7.4, 1.1 Hz,

1H), 7.5 (s, 1H), 7.6 – 7.4 (m, 5H). RMN-13C 187.0, 166.0, 137.0, 135.6, 134.2,

133.2, 132.5, 128.0, 127.0, 126.5, 125.8, 125.4, 122.7, 122.0, 119.0, 116.0.

Rendimiento 67%, Pf= 110.3-111.5 °C.

1-(2-bromobutanoil)-1H-indol-3-carbaldehido (2c): RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d)

δ 8.5 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.3 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 8.2 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 7.5 (p, J =

7.3 Hz, 2H), 5.3 (t, J = 1.1 Hz, 1H), 4.8 (t, J = 6.9 Hz, 1H), 2.4 (dt, J = 14.3, 7.3 Hz,

1H), 2.3 (dt, J = 14.5, 7.6 Hz, 1H), 1.2 (td, J = 7.3, 1.5 Hz, 3H). 186.0, 166.0, 138.0,

135.0, 129.0, 128.0, 127.0, 122.0, 120.0, 114.0, 43.0, 27.0,12.0. Rendimiento 74%,

Pf= 102.5-103.2 °C.

5.3 Procedimiento para los ensayos de ciclación con AIBN, Et3B y TBTH o

TTMS

A un balón de fondo redondo a temperatura ambiente y con agitación constante,

se adicionó 1.0 mmol del aldehído de partida, 1.2 mmol de TTMS o TBTH en 20

mL de tolueno, se dejó en agitación durante 5 minutos para homogenizar la

solución y se le agregaron 2.5 mmol de Et3B, se dejó en agitación durante 8 horas

o hasta agotar el material de partida, se purificaron los productos mediante CC de

silíca gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt) dependiendo la

polaridad del material obtenido.

5.4 Procedimiento general para los ensayos de ciclación con AIBN y TBTH o

TTMS

A un balón de fondo redondo de dos bocas, se adicionó una mezcla de 1 mmol del

aldehído, 0,25 mmol de AIBN y 20 ml de tolueno, se dejó en agitación durante 30

71

minutos, tiempo durante el cual se desgasificó la mezcla con Argón, se le adicionó

1.2 mmol de TBTH o TTMS. Se elevó la temperatura del sistema a reflujo del

solvente, manteniendo la agitación durante 7 horas o hasta agotar el material de

partida, se purificaron los productos mediante CC de silica gel 70-230 mesh y se

eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt) dependiendo la polaridad del material

obtenido.

6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído (3a): Aceite de color marrón, señales

RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 10.5 (s, 1H), 8.4 (d, 1H), 8.3 – 8.2 (m, 1H), 7.8 –

7.9 (m, 3H), 7.5 – 7.4 (m, 1H), 7.4 – 7.3 (m, 2H), 5.2 (s, 2H); RMN-13C 183.2,

124.3, 109.7, 123.4, 121.5, 50.1, 123.1, 129.3, 122.9, 109.6, 51,8. Rendimiento

33%.

6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído (3b): RMN-1H (300 MHz,

CHCl3-d) δ 10.5 (s, 1H), 8.3 (d, 1H), 8.1 – 7.9 (m, 2H), 7.8 (d, 1H), 7.6 (t, 1H), 7.5

(t, 1H), 7.4 – 7.3 (m, 2H), RMN-13C 185.2, 163.1, 134.8, 133.3, 129.9, 132.6,

133.0, 131.4, 131.0, 126.2, 125.1, 124.2, 122.5, 116.6,113.7. Rendimiento 66%.

Punto de Fusión: 122.3-123.8 °C.

5.5 Procedimiento general para la síntesis de oximas

En un balón de fondo redondo a temperatura ambiente se mezcló 1.0 mmol del

aldehído, 1.0 mmol de clorhidrato de hidroxilamina en 1.1 mL de agua, durante

diez minutos con agitación constante. Se agregaron 0.5 mmol de K2CO3 en

solución acuosa 0.3 molar, la reacción permaneció en agitación por 30 minutos,

tiempo después del cual, el producto sólido se filtró en un embudo gotch y se secó

a temperatura ambiente. Se purificaron los productos mediante CC de silíca gel

70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt) dependiendo la

polaridad del material obtenido.

Oxima del piridin-2-carbaldehído (10a): RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 10.6

(s,1H), 7.9 (s,1H), 7.6 (d,1H), 7.8 (m,1H), 7.2 (t, 1H), 8.5 (d,1H ) ppm RMN-13C

148.8, 153.6, 120.1, 136.1, 126.2, 149.2 ppm Rendimiento 82%, Pf= 111.1-111.9.

Oxima del indol-3-carbaldehído (5a): RMN-1H (300 MHz, DMSO-d6) δ 11.5 (s,

1H) – 10.8 (s, 1H), 8.4 (m ,2H), 7.0 (t,1H), 7.2 (t,1H), 7.4 (d, 1H) RMN-13C 148.1,

110.4, 126.3, 121.8, 119.8, 121.7, 111.1, 137.1, 130.7. Rendimiento 81%. Pf=

198.2-199.1.

Oxima del 1-(2-bromobencil)-1H-indol-3-carbaldehído (5b): RMN-1H (300 MHz,

CHCl3-d) δ 8.6 (s, 1H), 8.0 (s, 1H), 8.3 (d, 1H), 7.6 (d, 1H), 7.7 (d, 1H), 7.5 – 7.3

72

(m, 6H), 5.0 (m, 2H). RMN-13C 148.1, 110.3, 126.8, 121.3, 121.7, 109.6, 136.5,

54.6, 141.1, 124.2, 132.6, 127.9, 127.7, 131.2. Rendimiento 30%. Pf= 179.8-180.7.

5.5 Procedimiento para la síntesis de isoxazoles

5.5.1 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-

cicloadiciones dipolares con CAN

Se mezclaron 1 mmol de aldoxima y 2 mmol de dipolarófilo (alqueno o alquino) en

5.4 ml de acetonitrilo, se agitó hasta obtener una mezcla homogénea. Se agregó

2.2 mmol de CAN manteniéndose la agitación por un tiempo de 1.5 horas o hasta

la aparición de nuevos productos por CCD, se extrajo en Acetato de etilo

(Previamente se filtró a través de sílica con el fin de eliminar exceso de óxidos de

cerio), se secó con Na2SO4, se concentró a presión reducida y se purificó

mediante CC de silica gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (Hexano:

AcOEt) dependiendo la polaridad del material obtenido.


cicloadiciones dipolares con CAT

Se mezclaron de 1.0 mmol de aldoxima y 2.0 mmol de dipolarófilo (alqueno o

alquino) en 7.9 ml de etanol, se agitaron hasta obtener una mezcla homogénea

luego se le agrega 1 mmol de CAT, se llevó la mezcla a temperatura de reflujo,

con agitación constante hasta terminar el material de partida, se concentró a

presión reducida y se purificó mediante cromatografía de columna de sílica gel 70-

230 mesh y se eluyó con mezclas de (Hexano: AcOEt) dependiendo la polaridad

del material obtenido.


cicloadiciones dipolares con NaOCl

Se mezclaron de 1.0 mmol de aldoxima y 2.0 mmol de dipolarófilo (alqueno o

alquino) en 4.0 ml de THF, esta mezcla se coloca sobre un baño de hielo y

manteniendo la agitación constante, se le agregan 3.0 mililitros (2.5 mmol) de

NaOCl al 5.25% en solución acuosa, hasta terminar el material de partida, se

separaron las fases y a la fase acuosa se le realizó extracción con AcOEt, se

unieron las fases orgánicas se secaron Na2SO4, se concentró a presión reducida y

se purificó mediante cromatografía de columna (CC) con sílica gel 70-230 mesh y

se eluyó con mezclas de (Hexano: AcOEt) dependiendo la polaridad del material

obtenido.

73


cicloadiciones dipolares con CrO2

Se mezcló 1.0 mmol de la aldoxima, 2.0 mmol del dipolarófilo en 5.4 mL de

tethahidrofurano, mezcla reaccionante que se agitó hasta obtener homogeneidad.

Luego de agregar 10.0 mmol de CrO2 (Magtrieve-sigma), se dejó en agitación

hasta la terminación del material de partida. Se filtró crudo a través de sílica gel

Sigma de 200 mesh con el fin de eliminar los residuos de cromo, se secó con

Na2SO4 anhidro y se concentró a presión reducida. Se purificaron los productos

mediante CC de silíca gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano:

AcOEt) dependiendo la polaridad del material obtenido

3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol (6a): Aceite color

marrón, RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 2.0, 1.8, 1.5, 1.6-1.5, 1.6-1.5, 1.8-1.5, 3.9,

8.3-7.3, 7.3, 7.6, 7.7 RMN-13C 156.2, 30.4, 26.4, 26.6, 23.9, 34.4, 54.3, 112.5,

126.3, 121.8, 119.8, 121.7, 111.3, 137.1, 127.2. Rendimiento 12%.

3-(piridin-2-il)-3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol (9a): Aceite Color marrón

claro, RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 8.6 (d, 1H), 8.0 (dt, 1H), 7.7 (td, 1H), 7.3 –

7.2 (m, 3H), 4.6 (d, 2H), 7.2, 1H), 4.3 – 4.0 (m, 1H), 2.9 – 2.6 (m, 1H), 2.2 – 2.0 (m,

2H), 1.6 – 1.4 (m, 2H), 1.4 – 1.2 (m, 9H). RMN-13C 160.5, 25.2, 25.2, 21.1, 21.3,

20.1, 20.5, 30.9, 30.7, 79.9, 42.6, 126.5, 148.1, 150.6, 123.5, 135.4. Rendimiento

40%.

3-(1H-indol-3-il)-5-phenilisoxazol (8a): Aceite color marrón claro RMN-1H (300

MHz, CHCl3-d) δ 8.6 (s, 1H), 8.3 – 8.2 (m, 1H), 7.8 – 7.7 (m, 1H), 7.5 – 7.2 (m,

13H), 7.1 (d, 4H), 6.6 (s, 1H), 6.5 (s, 1H), 3.8 (dd, 1H) RMN-13C 161.9, 99.2, 170.3,

127.6, 126.2, 130.8,129.7, 130.9, 127.0, 112.1, 126.2, 122.8, 121.2, 122.9, 112.6,

137.6, 129.4. Rendimiento 15%.

3-(1H-indol-3-il)-5-phenil-4,5-dihidroisoxazol (7a): Aceite color marrón intenso

RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 8.6 (s, 1H), 8.4 – 8.2 (m, 1H), 7.8 – 7.7 (m, 1H), 7.5

– 7.2 (m, 13H), 7.1 (d, 4H), 6.6 (s, 1H), 6.5 (s, 1H), 5.8 – 5.6 (m, 1H), 3.8 (dd, 1H).

RMN-13C 156.2, 42.5, 85.8, 143.4, 128.1, 129.9, 128.6, 129.9, 128.1, 113.5, 127.3,

122.9, 120.8, 122.8, 112.1, 138.1, 128.1. Rendimiento 13%.

74

5.6 Ensayos de Citotoxicidad

En placas de 96 pozos, se colocaron 3x103 células / pozo las cuales se incubaron

por 12 h a 37 oC y 5% de dióxido de carbono para permitir que se adhirieran a la

placa. Posteriormente, se colocaron tratamientos de los diferentes compuestos a

concentraciones desde 20 µM hasta 1.25 µM (por triplicado), Las células se

incubaron 48 h con los tratamientos, pasado el tiempo de incubación se descartó

el medio y finalmente se realizó el revelado con MTT adicionando 50 uL de MTT

(1mg/ml) y 100 uL de medio sin rojo de fenol, nuevamente se incubo a 37 oC por 3

h y finalmente los cristales de formazán se disolvieron con 100 uL de DMSO. Se

realizó lectura a 540 nm y se calculó el porcentaje de viabilidad.

6. CONCLUSIONES

Se sintetizaron los compuestos 2a-c a partir del indol-3-carbaldehido, con

rendimientos que se encuentran entre 67 y 85%, su caracterización se realizó

mediante análisis de RMN-1H y 13C y CG-EM.

Los precursores 2a-c se emplearon para evaluar varias metodologías vía radicales

libres para la obtención de compuestos tetracíclicos (33% para el compuesto 3a y

66% para el compuesto 3b) de los cuales se encontraron que las mejores

condiciones se dieron utilizando AIBN como iniciador y TTMS como propagador

para la adición intramolecular de radicales centrados en carbono.

Los ensayos de ciclación utilizando el compuesto 2b permitieron buenos

resultados de ciclación para la obtención del compuesto tetracíclico 3b (66%) dado

que hubo prevalencia por la adición del radical arilo sobre la reducción del material

de partida, en donde este último producto no se observó.

Se obtuvieron las oximas 5a-c y 10a mediante reacciones de condensación de

hidroxilamina, con rendimientos que se encuentran entre el 30 y el 81%, su

identificación y caracterización se llevó a cabo mediante CG-EM y RMN-1H y 13C.

Se obtuvieron cuatro isoxazoles nuevos, tres de ellos 6a, 7a y 8a derivados del

indol-3-carbaldehído y uno más 11a, a partir de las oximas 5a y 10a

respectivamente, utilizando dipolarófilos como: ciclohexeno, fenilacetileno y

estireno en THF y NaOCl a temperatura ambiente; sus rendimientos oscilaron

entre el 12 y 40%. Su identificación estructural se llevó a cabo a través de

experimentos de RMN-1H y 13C.

75

Pese a que en la literatura se reporta la síntesis de isoxazoles mediante

cicloadiciones 1,3-dipolares de óxidos de nitrilo, generados in situ, con alquenos y

alquinos, con rendimientos de reacción muy buenos (superiores al 80%), durante

el presente trabajo se encontró que las reacciones producen gran cantidad de

subproductos, sobre todo para el caso de los isoxazoles con núcleo indólico, de

esta manera, productos colaterales como desoximación, oxadiazoles, N-óxidos,

halohidrinas, ácidos, entre otros, hacen que los rendimientos disminuyen

considerablemente y las separaciones cromatográficas se dificulten.

Las pruebas de citotoxicidad sobre la línea celular carcinoma mamario murino 4T1

demostraron que los compuestos 2a, 2b, 2c, 6a, 5b no presentan una citotoxicidad

importante a concentraciones inferiores a 10 µM. Sin embargo, el compuesto 5b,

propició una proliferación anormal de las células a una concentración de 10 µM.

Los mayores efectos citotóxicos observados en las pruebas frente a la línea

celular carcinoma mamario murino 4T1 fue con el uso de los compuesto 2a-c, 6a y

5b a una concentración de 20 µM.

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