Synthesis of aminoglycosides as precursors of potentially actives pseudodisaccharides

ARTIGO SÍNTESE DE AMINOGLICOSÍDEOS, PRECURSORES DE PSEUDO-DISSACARÍDEOS POTENCIALMENTE ATIVOS Ivone Carvalho * Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto - Universidade de São Paulo - 14040-903 - Ribeirão Preto - SP Alan H. Haines School of Chemical Sciences - University of East Anglia - NR4 7TJ - Norwich - Great Britain Recebido em 16/11/98; aceito em 27/7/99 SYNTHESIS OF AMINOGLYCOSIDES AS PRECURSORS OF POTENTIALLY ACTIVES PSEUDODISACCHARIDES. This work describes the syntheses of O-protected aminoglycosides as an important block building for the preparation of potential bioactive pseudodisaccharide. The new α -D-glycopyranoside 4 and methyl 2-amino-2-deoxy-α α -D-glycoO-protected methyl 3-amino-3-deoxy-α pyranoside 5 were prepared, respectively, in five and four steps. All compounds were obtained in good yield and characterized by spectral data (1H and 13C NMR, MS, IR) and elemental analysis. α -D-glycopyranoKeywords: aminoglycosides; amino-sugars, O-protected methyl 3-amino-3-deoxy-α α -D-glycopyranoside. side; O-protected methyl 2-amino-2-deoxy-α INTRODUÇÃO Durante muitos anos as proteínas e ácidos nucleicos foram considerados os únicos constituintes de organismos vivos simples, como os vírus. Com o avanço científico da Glicobiologia, este conceito foi rapidamente modificado e os carboidratos, paralelamente aos lipídios, passaram também a ser reconhecidos como componentes essenciais de todos os seres vivos 1. Nos sistemas biológicos, os carboidratos exercem pelo menos três funções fundamentais, (i) suporte para estabilização mecânica e proteção da integridade estrutural da célula; (ii) reserva de carbono, facilmente mobilizado, como fonte de energia e bloco de construção para produção de outras classes de produtos naturais e (iii) na forma de glicoconjugados, como agentes que alteram as propriedades químicas e físico-químicas dos constituintes das células e da matriz extracelular e funcionam como marcadores moleculares na superfície de células e microrganismos para possível interação no caso de reconhecimento celular2. O vírus HIV, em seu processo de infecção, possui grande afinidade pelos linfócitos T4 do hospedeiro devido ao alto grau de complementaridade estrutural existente entre a capa glicoproteica do vírus e a membrana celular. De fato, os carboidratos, com a sua complexidade estrutural na forma de glicoproteínas, são os responsáveis pelo armazenamento de informações na superfície do vírus e desempenham papel fundamental no reconhecimento e consequente adesão seletiva à célula normal. A gp120 é a glicoproteína essencial da capa externa do vírus HIV, formada a partir do processamento de oligossacarídeos celulares imaturos pela ação de enzimas denominadas glicosidases3. O produto natural, acarbose 14 e os pseudo-dissacarídeos sintéticos 25 e 36 possuem, em sua estrutura química, unidades glicosídicas ligadas por um átomo de nitrogênio que fornecem produtos muito semelhantes a determinadas porções de substratos endógenos, clivadas pelas glicosidases. Produtos desta natureza apresentam atividade inibitória de glicosidase e podem, por esta razão, bloquear o processamento e a formação de carboidratos essenciais à biossíntese da glicoproteína gp120 e, consequentemente, alterar a composição da superfície do vírus e interromper seu ciclo de vida na célula. * e-mail: QUÍMICA NOVA, 23(1) (2000) Derivados aminoglicopiranosídeos, como 3-amino-3-desoxiα-D-glicopiranosídeo de metila 4 e 2-amino-2-desoxi-α-D-glicopiranosídeo de metila 5 são unidades monossacarídicas interessantes porque podem ser usadas na geração de pseudodissacarídeos potencialmente ativos e, adicionalmente, são unidades estruturais presentes em diversas substâncias bioativas da classe de proteoglicanas7 e antibióticos aminoglicosídeos 8, de fundamental importância, respectivamente, na manutenção da função celular e do efeito terapêutico. Sob o ponto de vista sintético, a presença de grupo amino livre em 4 e 5 pode ser desejada para acoplamento e ligação a outras unidades de açúcar, através de um átomo de nitrogênio, e geração de pseudo-dissacarídeos. Alternativamente, a proteção dos grupos hidroxila pode ser necessária para obtenção de compostos solúveis em solventes orgânicos, mais adequados para aplicação em reações de condensação convencionais. Neste trabalho, são descritas algumas estratégias para preparação dos derivados O-protegidos de 4 e 5, com geração regiosseletiva de grupos amino livres. 37 RESULTADOS E DISCUSSÃO Na literatura já foram descritas três estratégias básicas para sintetizar 3-amino-glicosídeos como 49-11. Essas estratégias envolvem, normalmente, grande número de etapas e dão origem a produtos com hidroxila livres, que não servem para emprego em reações de condensação em solvente orgânico. No entanto, a adaptação de um dos procedimentos descritos11 permitiu a preparação do composto 12 em apenas cinco etapas (Esquema 1) com grupo Bn (benzila), selecionado em função da sua maior propriedade lipossolúvel. O derivado di-tosílico 6, obtido a partir do produto comercialmente acessível 4,6-O-benzilideno-α-D-glicopiranosídeo de metila, foi convertido no epóxido 7 por tratamento com metóxido de sódio, que ataca o tosilato do C2 gerando o alcóxido que, por sua vez, desloca o tosilato de C3. Esta transformação havia sido descrita por Richtmyer12, que realizou a reação a temperatura ambiente, alegando que temperaturas mais elevadas conduzem à abertura do anel de epóxido do produto. Em nossos experimentos, porém, verificamos que à temperatura ambiente o rendimento de 7 foi de apenas 50%, devido a transformação incompleta do material de partida 6, mesmo após vários dias de reação; é necessário aquecer a 80oC (por apenas 1,2 h) para que o material de partida seja totalmente consumido, e o rendimento máximo, nessas circunstâncias, é de 65%. A abertura do anel epóxido de 7 por ataque nucleofílico com azida de sódio apresenta um problema de regioquímica: o produto desejado glico (2,3-diequatorial), corresponde a 9 (ataque no C3), mas a estrutura rígida de 7 leva ao ataque principalmente no C2 (abertura trans-diaxial do anel epóxido), produzindo majoritariamente o isômero indesejado altro (2,3-diaxial), semelhante a 10 (proporção 15:1). Para modificar esta proporção desfavorável, removemos o grupo 4,6-O-benzilideno de 7, e o intermediário 813, conformacionalmente bem mais flexível do que 7, forneceu 9 e 10 em proporção de 2,7:1 quando tratado com azida de sódio11. As dificuldades encontradas na separação, em larga escala, dos isômeros em coluna cromatográfica foram contornadas através da recristalização da mistura em acetato de etila, o que possibilitou a eliminação do isômero indesejado 2-altro 10. Cromatografia em silicagel foi empregada em seguida apenas para remoção de traços de impureza do produto desejado 3-glico 9. Morikawa e colaboradores11 descrevem a separação cromatográfica dos isômeros 9 e 10 na proporção de 2,15:1, inferior ao obtido no trabalho. É interessante obser (...truncated)