Source: http://espanito.com/universidad-de-chile-v5.html
Timestamp: 2018-07-17 19:24:20+00:00

Document:
ESTUDIO DE FUNCIONALIZACIÓN DE LA (4-NITRO-FENIL)-1-PIPERAZINA ORIENTADA A LA SINTESIS DE (4,7-DIMETOXI-BENZO[b]TIOFEN-2-CARBONIL) PIPERAZINIL ARILBENZAMIDAS COMO POTENCIALES LIGANDOS SEROTONINÉRGICOS.
CHRISTIAN GUILLERMO GONZÁLEZ LIRA
DIRECTOR DE TESIS: PROFESOR PATROCINANTE:
Dr. Hernán Pessoa Mahana Dr. Hernán Pessoa Mahana
Dedicada a mis padres por su apoyo y cariño, y a
Johanna por haber estado siempre a mi lado.
A mis padres Florentino y Georgina por que su cariño y educación que me brindaron, pues sin su esfuerzo y apoyo esto no habría sido posible.
A mis hermanos Juan Luís y Víctor, por ayudarme y guiarme durante tantos años.
A Johanna, por todo su amor, cariño y confianza demostrada durante todos estos años a ser una mejor persona.
A todos mis amigos y compañeros que estuvieron compartiendo gratos momentos e interminables estudios.
A toda la gente que me acompaño en el Laboratorio, pues si su ayuda desinteresada y consejos acertados esta tesis no estaría completa.
Al Dr. Hernan Pessoa M. por sus años de apoyo y confianza en mi carrera, tanto de pregrado como de postgrado.
Se agradece también a PROYECTO FONDECYT 1050289 y al Proyecto MECESUP UCH 0116 de la Red Nacional de Doctorado en Química.
AGRADECIMIENTOS. III
TABLA DE CONTENIDOS. IV
RESUMEN. VI
SUMMARY. VII
Bases neuroquímicas de la Depresión. 2
Hipótesis serotoninérgica. 5
Inhibidores de la Recaptación de Serotonina. 6
HIPÓTESIS. 11
Objetivos Generales. 11
Objetivos Específicos. 11
MATERIALES Y EQUIPOS. 12
Materiales. 12
Equipos. 13
Resultados y Discusiones. 14
Síntesis del cloruro de 4,7-dimetoxi-benzo [b]tiofencarbonilo 6. 15
Obtención del 3,6-dimetoxi-2-nitrobenzaldehído (2). 16
Obtención del 4,7-dimetoxi-1-benzotiofen-2-carboxilato de metilo (4). 16
Obtención del ácido 4,7-dimetoxi-benzotiofen-2-carboxílico (5). 17
Obtención del cloruro de 4,7-dimetoxi-benzotiofen-2-carbonilo (6). 17
Obtención del 1-(4-Nitrofenil)-4-[(4,7-Dimetoxi-1-benzotien-2-il)
carbonil] piperazina (8). 18
Obtención de 1-(4-Aminofenil)-4-[(4,7-Dimetoxi-1-benzotien-2-il)
carbonil] piperazina (9). 19
Síntesis de (4,7-dimetoxi-benzo[b]tiofen-2-carbonil)piperazinil
arilbenzamidas. 20
Compuesto 10-a. 21
Compuesto 10-b. 22
Compuesto 10-c. 23
Compuesto 10-d. 23
Compuesto 10-e. 24
Compuesto 10-f. 25
DESARROLLO EXPERIMENTAL. 27
3,6-Dimetoxi-2-nitro-benzaldehído (2). 27
4,7-Dimetoxi-2-metoxicarbonil-benzo [b] tiofeno (4). 28
Ácido-4,7-dimetoxi-benzo[b]tiofeno-2-carboxílico (5). 29
Cloruro de 4,7-Dimetoxi-2-benzo[b]tiofen carbonilo (6). 29
1-(4-Nitrofenil)-4-[(4,7-Dimetoxi-1-benzotien-2-il)carbonil]
piperazina (8). 30
1-(4-Aminofenil)-4-[(4,7-Dimetoxi-1-benzotien-2-il)carbonil]
piperazina (9). 31
N-{4-[4-(4,7-Dimetoxi-benzo[b]tiofen-2-carbonil)-1-piperazinil]–
fenil}-3-metoxibenzamida (10-a). 32
fenil}-benzamida (10-b). 33
fenil}-4-fluorobenzamida (10-c). 34
fenil}-4-clorobenzamida (10-d). 35
N-{4-[4-(4,7-Dimetoxi-benzo[b]tiofeno-2-carbonil)-1-piperazinil]–
fenil}-2,5-dimetoxi.-4-nitrobenzamida (10-e). 36
4-[4-(4,7-Dimetoxi-benzo[b]tiofeno-2-carbonil)-1-piperazinil]–
fenil}-4,7-dimetoxi-benzo[b]tiofeno-2-carboxamida (10-f). 37
CoNCLUSIONES . 38
bibliografia. 39
ANEXO. 46
Las arilpiperazinas constituyen una familia de compuestos de interés en el ámbito neurofarmacológico principalmente por sus acciones ansiolíticas y antidepresivas, a través de interacciones con el receptor serotoninérgico 5-HT1A.
El presente trabajo de tesis informa de la síntesis de una serie de compuestos benzotiofenarilpiperazínicos 10 (a-f) adecuadamente funcionalizados. El acceso sintético a esta serie tiene lugar a través de una secuencia de 6 pasos a partir de 3,6-dimetoxi-2-nitrobenzaldehído con tioglicolato de metilo en medio básico.
Como primer producto se obtuvo el 4,7-dimetoxi-benzotiofen ester 4 en buen rendimiento, el cual fue hidrolizado a su correspondiente ácido 4,7-dimetoxi-benzotiofen-2-carboxílico 5 con un 90% de rendimiento. La posterior derivatización de 5 en su haluro de acilo 6 ocurrió con un 90%, este fue reaccionado con 4-nitro-fenilpiperazina 7 generando la benzotiofen amida 8 con un 85% de rendimiento. La nitroamida fue reducida a su correspondiente aminofenipiperazino derivado 9 con un 90% de rendimiento intermediario clave en la obtención de nuestra familia 10(a-f).
Este intermediario fue finalmente reaccionado con una serie de haluros de acilo comerciales (3) y preparados en laboratorio (3) en medio anhidro, generándose las 6 benzotiofen diamidas 10(a-f) en un rendimiento de 87-30%.
Funcionalization study of (4-nitrophenyl)-1-piperazine oriented to the synthesis of (4,7-dimethoxy-benzo[b]thiophen-2-carbonyl) piperazinyl arylbenzamides like potentials serotoninergic ligands
The arylpiperazines constitute a family of compounds of interest in the neuropharmacologist area principally for the anxiolytic and antidepressing action, across interactions with the serotoninergic receptors 5-HT1A.
The present thesis decribes the synthesis of a series of benzothiophene arylpiperazines 10(a-f) properly functionalized. The synthetic strategy took place through a six steps sequence starting by the condensation between 3,6-dimethoxy-2-nitro-benzaldehyde and methylthioglycolate in basic medium to provide benzothiophene ester 4 in good yield,.
The 4,7-dimethoxy-benzothiophen ester 4 was hydrolyzed to the corresponding 4,7-dimethoxy-benzothiophen carboxylic acid 5 in 90% yield. The acid 5 was subsequently treated with thionyl chloride to afford the acyl halide 6 (90% yield), which reacted with the 4-nitroarylpiperazine 7 providing the benzothiophenamide 8 in a 85% yield. This nitroamide was reduced to the corresponding aminophenylpiperazine derivative 9 in a 90% yield, representing a key intermediate in the synthetic route to the 10 (a-f) preparation.
The amine 9 was finally reacted with a series of acyl halides either commercially availables or prepared in our laboratory to afford the 6 benzothiophene amides 10(a-f) in a 87-30% yield.
Las enfermedades del sistema nervioso central están relacionadas con un mal funcionamiento de los sistemas dopaminérgicos (esquizofrenia, mal de Parkinson) y serotoninérgicos (ansiedad, depresión). De estas enfermedades, la depresión es una de las más frecuentes. Según antecedentes de la Organización Mundial de la Salud, alrededor del 5% de la población mundial (120 millones) la padece en la actualidad, y los pronósticos a futuro no son nada de alentadores1-3. La depresión lidera la lista de Incapacidad en el ranking YLDa y el cuarto lugar en el índice DALYb en 2000. Para el año 2020, se proyecta que la depresión alcance el 2º lugar del ranking de DALYs calculado para todas las edades y ambos sexos. Hoy en día, la depresión representa la 2º causa de DALYs entre los 15-44 años para ambos sexos. La depresión ocurre en personas de todos los géneros y edades.
La depresión se caracteriza por un grupo de síntomas persistentes en el tiempo como mal humor, perdida de interés en actividades placenteras, sentimiento de culpa, baja autoestima, desordenes alimenticios o del sueño, baja energía, desconcentración y recurrentes pensamientos de muerte y suicidio4,5. Estos problemas pueden volverse crónicos o recurrentes y conducir a una disminución substancial de la capacidad de cuidar de si mismo. En el peor de los casos, la depresión puede llevar a suicidio, el cual esta asociado con la perdida de 850 mil vidas cada año.
La depresión puede ser diagnosticada tempranamente de manera confiable. La prescripción y medicación con antidepresivos acompañado de un tratamiento estructurado de psicoterapia son efectivos para un 60-80% de los afectados. Sin embargo, menos del 25 % de los afectados (en algunos países es menor al 10 %) reciben tales tratamientos. Las barreras para un tratamiento efectivo incluyen la falta de recursos, carencia de personal capacitado para un diagnostico oportuno y el estigma social asociado a las enfermedades mentales incluyendo la depresión.
1.1.- Bases neurobioquímicas de la depresión.
La serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT) (Figura 1) es un neurotransmisor involucrado en una amplia variedad de respuestas fisiológicas tanto a nivel del Sistema Nervioso Central como periférico.6-10 Los alteraciones en la neurotransmisión de ésta indoletilamina han sido motivo para intentar explicar desórdenes tales como: migraña (jaquecas), trastornos del sueño, memoria, apetito y libido, pero más profundamente los estudios se han centrado en dos patologías claves: depresión y ansiedad.11-14
La serotonina es biosintetizada en el cerebro “in situ” a partir de la incorporación del aminoácido triptofano (presente en la dieta) en el Sistema Nervioso Central (Figura 2) siendo incorporado por un mecanismo de transporte activo, ya que la serotonina presente en los alimentos no atraviesa la barrera hematoencefálica.
Figura 2: Síntesis de serotonina.
Esta serotonina al igual que los otros neurotransmisores (dopamina, noradrenalina) es sintetizada en el terminal nervioso presináptico, almacenada en vesículas y liberadas por exocitosis dependiente de calcio.
La serotonina posee una variedad de funciones, dependiendo del receptor que active. Los receptores activados por 5-HT han sido divididos en al menos 7 clases (5-HT1-7) y cada clase ha sido subdividida en diferentes subtipos. Los receptores 5-HT consisten de 3 distintos tipos de estructura molecular: receptores acoplados a proteína G, canales iónicos, y transportadores.15-16
Los estudios de unión al receptor han mostrado que la mayoría de los compuestos con afinidad por receptores 5-HT muestran una alta a moderada afinidad por más de un subtipo de receptor 5-HT y son a menudo no selectivo sobre otros receptores acoplados a la proteína G (adrenérgicos, dopaminérgicos, etc.), sin embargo, se requiere ligandos más selectivos con una alta afinidad para discriminar estructural o farmacológicamente entre estos receptores para futuras aplicaciones clínicas. Los estudios recientes han conducido a la síntesis de estructuras nuevas o modificadas que mejoran las propiedades de los ligandos ya conocidos.
De todos los receptores 5-HT, el subtipo 5-HT1A es el más estudiado pues esta asociado a desordenes siquiátricos como la ansiedad y depresión.17-20 Se halla compuesto por 422 aminoácidos y posee una estructura terciaria con 7 dominios transmembrana típica de los receptores acoplados a proteína-G (Figura 3 y 4). El receptor 5-HT1A de rata posee una homología del 89% con la proteína humana y se asemeja tanto en su ubicación anatómica como en su actividad farmacológica.
Figura 3: Representación esquemática del receptor 5-HT1A
Figura 4: Representación tridimensional del receptor 5-HT1A
El receptor 5-HT1A se encuentra distribuido a nivel de dendritas presinápticas como autoreceptores inhibitorios del SNC en el núcleo rafe medial y núcleo rafe dorsal los que inervan estructuras cerebrales como el hipocampo, septum, núcleo estriado y corteza cerebral cuya función es modular la síntesis, liberación de 5-HT, y actividad eléctrica vía control de retroalimentación negativo.21,22
En el hipocampo y la neocorteza, los receptores postsinapticos 5-HT1A regula la actividad inhibitoria del neurotransmisor 5-HT. Tradicionalmente, la estimulación de los receptores potsinápticos 5-HT1A a sido asociada a trastornos fisiológicos y del comportamiento.
1.2.- Hipótesis Serotoninérgica.
Esta es la más aceptada de las teorías acerca de la depresión y se centra fundamentalmente que la depresión se asocia con una neurotransmisión disminuida en los receptores post sinápticos serotoninérgicos 5-HT1A, y se fundamenta en los siguientes hallazgos13,14:
a) Niveles Plasmáticos disminuidos del aminoácido precursor triptofano,
b) niveles del metabolito 5-hidroxi-indol acético en fluido cerebro espinal disminuido.
c) Disminución de la captura de 5-HT por parte de las plaquetas.
d) Respuestas neuroendocrinas tardías en diferentes receptores de 5-HT sugiriendo una sensibilidad cerebral disminuida en sujetos deprimidos respecto de los controles.
El enfoque químico-farmacológico para abordar esta deficiente neurotransmisión se ha centrado en los últimos años principalmente en dos alternativas farmacológicas.
Aumentar la concentración del ligando natural en el espacio sináptico inhibiendo su recaptura e impedir así su posterior metabolismo.
Emular sus acciones farmacológicas a través de la obtención de compuestos agonistas totales o parciales que actúen selectivamente a nivel del receptor 5-HT1A.
Figura 5: Representación de una Sinapsis Neuronal.
1.3.- Inhibidores de la Recaptación de Serotonina.
Seguido de la liberación del neurotransmisor en la sinapsis, un transportador específico facilita la recaptación por parte de la neurona presinaptica. Estos se distinguen entre si primeramente, por su selectividad hacia el transportador por sobre el receptor de serotonina y por su afinidad relativa para el bloqueo de la recaptación de ésta. Entre las primeras drogas utilizadas como inhibidores de la recaptación se encuentran los Antidepresivos tricíclicos (primera generación):
Antidepresivos Triciclicos (ATCs): Este heterogéneo grupo (Figura 6) posee un amplio rango de acción farmacológica por lo que además de inhibir la recaptación de serotonina, también interactúan con receptores noradrenérgicos y antagonizan de manera postsináptica con los receptores α1, histamina (H1), y 5-HT2. Esta acción es la responsable de los efectos tóxicos y secundarios en comparación con drogas más selectivas y modernas como los Inhibidores Selectivos de la Recaptación de Serotonina (ISRSs).
Figura 6: Ejemplos de ATCs.
Inhibidores Selectivos de la Recaptación de Serotonina (ISRSs): Los bloqueadores selectivos de la recaptación serotoninérgica (Figura 7) han demostrado su efectividad en el tratamiento antidepresivo sustentando aún más la hipótesis planteada, llegando a ser en el ámbito clínico las drogas de de elección para el tratamiento de los desórdenes depresivos, dada su favorable respuesta 23-26.
Figura 7: Ejemplos de ISRSs comerciales.
Sin embargo, estos no están libres de efectos secundarios. En general estos representantes adolecen de los siguientes problemas: demora en comenzar su efecto, náuseas (15-35% de los pacientes), anorexia y pérdida de peso, efectos neurológicos (ansiedad, cefaleas, disfunción sexual).
Debido a estos inconvenientes en las últimas dos décadas se ha llevado a cabo un intenso esfuerzo dirigido a la síntesis y pruebas farmacológicas de un gran número de compuestos, acción que ha llevado a describir y clasificar familias con propiedades agonistas y/o antagonistas para este receptor como son las familias de las: aminotetralinas, indolalquilaminas, ergolinas, aporfinas y las arilpiperazinas de cadena larga que están entre las más estudiadas.
Arilpiperazinas de Cadena Larga: La mayoría de estos compuestos posee una cadena alifática flexible de diferente longitud (3 a 4 átomos de C), la cual conecta el fragmento arilpiperazinico con un segundo grupo farmacóforo 27-30.
No obstante los esfuerzos desplegados solo dos compuestos pertenecientes a la familia de las arilpiperazinas de cadena larga, la buspirona y la tandospirona (Figura 8) han logrado alcanzar al mercado farmacéutico mundial desde la década de los 80.
Buspirona exhibe propiedades de agonista parcial con una baja selectividad, y utilizándose como ansiolítico preferentemente y con efectos laterales como: mareos, náuseas, cefaleas y fatiga debida principalmente a la estimulación en otros receptores tal como α2 y D2.
Dentro de los estudios de la familia de las alquil piperazinas de cadena larga, están los resultados obtenidos por Monge y col. y López-Rodríguez. Monge31,32 trabajó con anillos benzotiofénicos a los cuales les conectó vía cadena polimetilénica unidades de arilpiperazinas funcionarizadas, en la búsqueda de moléculas que presentaran afinidad serotoninérgica 5-HT1A y además inhibidoras de la recaptación. (Figura 9).
El compuesto que demostró poseer mejor afinidad fue el 2-metoxi-benzotiofen alcohol de la serie II con valores de Ki = 20 nM para ambos ensayos farmacológicos (afinidad 5-HT1A e Inhibición de la recaptación).
Por su parte López-Rodríguez33-35 informó de la obtención de un sistema naftilpiperazina conectado a una bis-amida de características no farmacofóricas, con excelentes valores de evaluación farmacológica (Figura 10), logrando una buena potencia y selectividad sobre el gran competidor del receptor 5-HT1A , el 1.
Recientemente (2004) T. Hienrich36,37 sintetizó un derivado indol butilamino arilpiperazinico (Vilazodona, Figura 11), con un mecanismo de acción farmacológico dual: inhibidor de la recaptación y agonista parcial post-sináptico de receptores 5-HT1A que se encuentra en fase 3 de estudio (administración en pacientes) con resultados prometedores38.
Considerando que hasta ahora los compuestos sintetizados no han sido óptimos en términos de selectividad, propiedades farmacocinéticas (rápido metabolismo) y comienzo de su acción y debido a nuestro interés en la síntesis de de compuestos heterocíclicos de interés neurofarmacológico, nos hemos propuesto sintetizar una nueva serie de aripiperazinas con un patrón estructural más rigidizado y polifuncionalizado. 39,40
Es reconocida la buena afinidad que los derivados arilpiperazínicos presentan por el receptor 5-HT1A serotoninérgico vinculado a enfermedades neuropsiquiátricas observándose por estudios de “docking” (o modelación molecular), que los determinantes moleculares de afinidad, para algunas arilpiperazinas bioactivas involucran interacciones ligando-receptor del tipo puente de hidrógeno entre el residuo Asp 83 y la piperazina protonada a pH fisiológico como también interaccionen con cluster o residuos de Phe 79, Tyr 239 y Trp 236.
En base a lo anterior, la obtención de nuevos derivados arilpiperazínicos rigidizados exhibirán una alta afinidad al receptor 5-HT1A, por reforzamiento de zonas donoras de hidrógeno, aportando así energía de estabilización al complejo ligando-receptor.
La presente tesis tiene como objetivo central la obtención de una nueva familia de derivados arilpiperazínicos de interés en el área de la neurofarmacología.
Obtención de cloruro de 4,7-dimetoxi-2-benzo[b]tiofen carbonilo 6 a partir de 2,5-dimetoxi-benzaldehído.
Reacción de 6 con 4-nitrofenilpiperazina. Formación de la correspondiente 1-(4-Nitrofenil)-4-[(4,7-Dimetoxi-1-benzotien-2-il)carbonil] piperazina 8
Reducción selectiva de 8. Obtención de 1-(4-Aminofenil)-4-[(4,7-Dimetoxi-1-benzotien-2-il)carbonil] piperazina 9.
Estudio de Reacción de 9 con una serie de haluros de aroílo. Obtención de la familia 10 (a-f) (4,7-dimetoxi-benzo[b]tiofen-2-carbonil)piperazinil arilbenzamidas.
Solventes: Los solventes utilizados fueron proporcionados por Sigma-Aldrich, Merck (p.a.) y grado técnico que fueron purificados por destilación y secado (diclorometano, acetato de etilo, tetrahidrofuran); metanol y etanol fueron usados en sus grados tecnico y p.a.; ácido acético y N,N-dimetilformamida fueron utilizados en grado p.a.
2,5-dimetoxi-benzaldehído (99% Aldrich).
Tioglicolato de metilo (95% Aldrich).
Hidróxido de potasio (95% Synth.).
Carbonato de potasio (99.99% Acs).
Cloruro de tionilo (100% Merck).
Ácido acético glacial (100% Merck).
Ácido nítrico (69% Merck).
Hierro en polvo (100%Merck)
Cloruro de benzoílo (> de 99% Merck).
Cloruro de 4-cloro-benzoílo (> de 98% Merck ).
2,5-dimetoxi-4-nitro-benzaldehído (obtenido por nitración del 2,5-dimetoxi-benzaldehído.
Ácido-3-metoxi-benzoico (> de 98% Merck ).
Cloruro de 4-fluoro-benzoílo (> de 98% Merck ).
Sodio metálico (Merck), bicarbonato de sodio (grado técnico).
3.2.- EQUIPOS.
Los puntos de fusión fueron medidos en un microscopio con placa calefactora. Los espectros Infrarrojos fueron medidos en un espectrofotómetro FT-IR Bruker IFS 55, en discos de KBr y los números de onda se informan en cm-1. Los espectros de 1H-RMN y 13C-RMN fueron realizados en un espectrómetro Bruker DRX-300 (300 / 75 MHz) en deuterocloroformo (CDCl3), o dimetilsulfóxido hexadeuterado (DMSO-d6). Los desplazamientos químicos fueron medidos en ppm (δ) relativos al tetrametilsilano (TMS) utilizado como referencia interna. Los valores de J se expresan en Hz. Los microanálisis fueron llevados a cabo en un analizador Fisons EA 1108. Los espectros de Masa de Alta Resolución fueron registrados en un Modelo MAT 95XP, Thermo Finnigan. Analizador de doble enfoque, sector magnético y eléctrico. Para la etapa de purificación se utilizaron placas cromatográficas de Silica gel Merck 60 (70-230mesh) y DC-alufolien 60 F254 para columnas y cromatografía de capa fina respectivamente.
4. RESULTADOS Y DISCUSIONES.
En este capítulo se expondrán las estrategias y rutas sintéticas que se abordaron para la obtención de los objetivos propuestos. En relación a los antecedentes expuestos anteriormente decidimos estudiar la obtención de nuevos derivados funcionalizados bis-amidas arilpiperazinicos, esta familia posee la característica de funcionalizar la agrupación arilpiperazínica con dos arilamidas generando derivados rigidizados probablemente bioactivos. Básicamente y tal como lo muestra el esquema retrosintético 1, esta familia se puede desconectar en la amina 9 y su correspondiente haluro de acilo.
Ar = 10-a: 3-metoxifenil; 10-b: C6H5 (Fenil); 10-c: 4-Fluorofenil; 10-d: 4-Clorofenil; 10-e: 2,5-dimetoxi-4-nitrofenil; 10-f: 4,7-dimetoxi-benzo[b]tiofeno
A su vez la benzotiofen amina 9, puede provenir del patrón de desconexión siguiente.
A continuación se expondrá la ruta sintética para la obtención inicial del haluro de acilo 6.
4.1.- Síntesis del cloruro de 4,7-dimetoxi-benzo [b]tiofencarbonilo 6.
El esquema 3 muestra la secuencia de reacciones que conducen a la obtención del intermediario cloruro de 4,7-dimetoxi-benzo [b]tiofencarbonilo (6)
Reactivos : a ) HNO3 / HOAc b) HSCH2COOMe /K2CO3 / N,N-DMF/ 70ºC c) KOH /MeOH, H3O+, d) SOCl2 reflujo.
4.2.- Obtención del 3,6-dimetoxi-2-nitrobenzaldehído (2).
Su obtención comienza por tratamiento del sustrato comercial 2,5-dimetoxibenzaldehido con una mezcla HOAc/ HNO3. El compuesto 2 se obtiene junto a su isómero 2,5-dimetoxi-4-nitrobenzaldehído (3), en una relación de 2:1 siendo mayoritario el compuesto 2, el cual es posteriormente purificado por cristalización fraccionada en EtOH generando el compuesto 2 puro (41%). El isómero 2 exhibe en el espectro IR una señal característica a 1680 cm-1 que corresponde a la tensión del grupo carbonilo, mientras que en el espectro 1H-RMN muestra una señal de doble doblete a δ: 7.10 ppm y 7.28 ppm pertenecientes a los protones H-5 y H-4 respectivamente, y una señal a δ: 10.28 ppm perteneciente al protón aldehídico. En 13C-NMR se aprecia la señal del carbono carbonílico a 186.1 ppm.
4.3.- Obtención del 4,7-dimetoxi-1-benzotiofen-2-carboxilato de metilo (4).
Se obtiene por condensación del nitroaldehído 2 con tioglicolato de metilo en medio básico (K2CO3) y calentamiento a 75°C-80°C por 4 horas, utilizando DMF como solvente. La mezcla se vierte sobre un vaso con agua-hielo para dar 92% de un precipitado amarillo pálido, se filtra al vacío y se purifica mediante cromatografía en columna con diclorometano para dar producto puro (85%).
En el espectro de IR se aprecia una señal a 1702 cm-1 perteneciente al grupo carbonilo. En el espectro 1H-RMN se aprecia un doblete característico a δ: 6.67 y 6.75 ppm para el sistema AB de los protones en H-5 y H-6, y un singulete a δ: 8.19 ppm correspondiente al protón en H-3, además de una señal singulete a δ: 3.91 ppm para el grupo metilo del ester. En el espectro 13C-NMR se aprecia una señal a 163.2 ppm correspondiente al carbono carbonílico del ester.
4.4.- Obtención del ácido 4,7-dimetoxi-benzotiofen-2-carboxílico (5).
El ácido se obtiene mediante hidrólisis en medio básico con KOH 0,5 N: EtOH (1:1 v/v), (60 ml) del éster 4. La solución fue posteriormente acidificada con HCl (c) mientras se enfría en un baño de agua-hielo, formándose un precipitado color crema, que es luego filtrado al vacío. El rendimiento del crudo es prácticamente cuantitativo. Su purificación se realizó por columna cromatográfica y eluída con acetato de etilo. El rendimiento es de un 90%.
En el espectro IR se aprecian señales características a 3650-2800 cm-1 de la tensión O-H del ácido y 1670 cm-1 perteneciente al grupo carbonilo del ácido. En el espectro 1H-RMN se observa la presencia de un singulete a δ: 8,24 ppm perteneciente al protón H-3 y la ausencia de los protones metilenicos del ester. En el espectro 13C-RMN aparece la señal carbonílica del ácido a 171.6 ppm.
4.5.- Obtención del cloruro de 4,7-dimetoxi-benzotiofen-2-carbonilo (6).
El ácido carboxílico 5 se trato con cloruro de tionilo (15 ml), a 60°C por 4 horas. Al cabo de este tiempo, se comprobó por medio de cromatografía en capa fina que la reacción se había completado en su totalidad. El exceso de cloruro de tionilo es retirado por concentración al vacío, formándose un sólido amarillo que fue purificado por cromatografía en columna usando CH2Cl2 como eluyente. Rendimiento Producto puro. 90%. Su espectro de IR exhibe ausencia de una señal ancha para la absorción del grupo O-H asociado y la aparición de una nueva banda a νmax: 1730 (ArCOCl), comprobándose en primera instancia su formación.
En 1H-RMN se evidenció la ausencia de la señal a δ: 12.7 (COOH), y en 13C-RMN se detecta una señal a δ: 161.1 ppm, característica de esa función.
4.6.- Obtención del 1-(4-Nitrofenil)-4-[(4,7-Dimetoxi-1-benzotien-2-il)carbonil] piperazina (8).
Como antecedente previo diremos que para la descripción espectral de los productos asignamos una numeración no IUPAC, pero que facilita la interpretación de los mismos.
El haluro de acilo obtenido 6 se trató con 1-(4-nitro-fenil)-piperazina 7 para dar la benzotiofenamida 8 en un 85 % como un sólido de intenso color amarillo. El producto formado exhibió en IR una banda carbonílica a 1625 cm-1 para el grupo carbonilo y dos bandas para el grupo nitro a 1598 y 1335 cm-1.
En 1H-RMN se aprecia un sistema AB de dos dobletes muy distanciados a δ: 6.83 ppm para los H aromáticos de H-2” y H-6”, y un doblete a δ: 8.15 ppm para los protones de H-3” y H-5”. En 13C-RMN aparece una señal a δ: 164.6 ppm perteneciente al carbono carbonilito de la amida.
4.7.- Obtención de 1-(4-Aminofenil)-4-[(4,7-Dimetoxi-1-benzotien-2-il)carbonil] piperazina (9).
Esta amida fue reducida quimioselectivamente por tratamiento con Feº en una mezcla de HOAc –EtOH-H2O (1:1:1) a temperatura de 50-55ºC, para dar su amino derivado 9 en un 90% de rendimiento. El compuesto obtenido (sólido blanco) exhibió en IR dos absorciones a 3424 y 3339 cm-1 asignables a la vibración de tensión N-H de una amina primaria aromática.
En 1H-RMN se apreció un singulete ancho a δ: 3.48 para los protones amino, y un sistema de dos dobletes a δ: 6.66 y 6.82 ppm para los protones H-3’’ y H-5’’ y H-2’’ y H-6’’, el desplazamiento químico de los hidrógenos de H-3’’ y H-5’’ experimenta un cambio apreciable, debido al efecto eléctrico que ejerce el grupo amino.
La amina 9 representa nuestro sustrato común para la obtención de la familia de benzotiofenarilpiperazinas funcionalizadas, que describimos a continuación.
4.8.- Síntesis de (4,7-dimetoxi-benzo[b]tiofen-2-carbonil)piperazinil arilbenzamidas.
Se sintetizaron seis compuestos arilpiperazínicos, 10 (a-f), de estructura general I, que se exponen en la tabla I, con sus respectivos rendimientos.
Residuo (Ar)
Rendimiento (puro)
10-a: 3-metoxifenil; 10-b: C6H5 (Fenil); 10-c: 4-Fluorofenil; 10-d: 4-clorofenil; 10-e: 2,5-dimetoxi-4-nitrofenil; 10-f: 4,7-dimetoxi-benzo[b]tiofenil.
4.8.1.- Compuesto 10-a: Por reacción de la amino arilpiperazina 9 con cloruro de 3-metoxi-benzoilo en THF seco y presencia de piridina, se obtuvo un el producto 10-a, el cual tras purificarlo (71%) exhibe un color blanco. En el espectro IR se aprecia una señal en 3410 cm-1 correspondiente a la tensión N-H de la amina formada y la aparición de una señal en 1668 cm-1 del carbonilo amidico formado. En 1H-RMN claramente se observa la aparición de nuevas señales pertenecientes al sistema aromático de 3-metoxifenilo a δ: 7.08 como multiplete asignable al protón H-4’’’, a δ: 7.38 ppm se aprecia un multiplete asignable a los protones H-5’’’ y H-6’’’, y un doblete a δ: 7.44 ppm, asignable al protón de H-2’’’, manteniéndose el resto de las señales en los desplazamientos y multiplicidades esperadas.
En espectroscopia de 13C-RMN se detectaron las dos absorciones carbonílicas tipo amida a δ: 164.2 y 165.6 ppm, confirmando la incorporación de la nueva función cetoarílica. El espectro de masas de alta resolución confirmó la estructura propuesta según: ion molecular calculado para C29H29N3O5S M+: 531.18280, encontrado: 531.181242.
4.8.2.- Compuesto 10-b: Se hace reaccionar la amino arilpiperazina 9 con cloruro de benzoilo en THF seco y piridina para obtener el producto 10-b. Una vez purificado (82%), este exhibe un color blanco. El compuesto obtenido muestra en el IR una señal en 3424 cm-1 correspondiente a la tensión N-H de la nueva amida formada y 1641 cm-1 que corresponde al grupo carbonilo amidico. La aparición en el espectro 1H-RMN de un nuevo sistema aromático con señales a δ: 7.43-7.52 ppm como un multiplete para los hidrógenos de H-3’’’, H-4’’’ y H-5’’’; a 7.87 ppm, se aprecia un doblete asignable a los hidrógenos H-2’’’ y H-6’’’.
En el espectro de 13C-RMN se aprecian las dos señales carbonílicas a δ: 163.9 y 165.6 ppm para las funciones amídicas. El espectro de masas de alta resolución confirmó la estructura propuesta según: ion molecular calculado para C28H27N3O4S M+: 501.17221, Encontrado: 501.17295.
4.8.3.- Compuesto 10-c: Preparado de la amino arilpiperazina 9 con cloruro de 4-fluorobenzoílo en THF anhidro y piridina seca se ontiene el compuesto 10-c. Tras purificarlo (87%) se obtiene un sólido blanco que presenta en el IR una señal en 3441 cm-1 que corresponde a la señal de tensión N-H y otra señal en 1636 cm-1 correspondiente al grupo carbonilo, ambos pertenecientes a la nueva amida integrada a la estructura. En el espectro 1H-RMN se aprecian nuevas señales a δ: 7.13 ppm y un multiplete a δ: 7.85-7.90 ppm donde se encuentran 3H, los protones de H-2’’’, H-6’’’ y NHCO correspondientes al nuevo anillo aromático y al protón amídico N-H.
En espectroscopia de 13C-RMN se observan los característicos acoplamientos de un compuesto organofluorado con elevadas constantes de acoplamiento C-F para los acoplamientos a uno y dos enlaces, es así que para este compuesto se observaron las señales siguientes: 115.7 ppm (d, 2C, 2J=22.0 Hz), 129.4 ppm (d, 2C, 3J=8.9 Hz), 131.2 ppm (d, 4J=3.3 Hz), 164.8 ppm (d. 1J =253 Hz). Nuevamente el espectro de masas de alta resolución nos confirma la estructura propuesta: ion molecular calculado para C28H26N3O4SF M+: 519.16278, encontrado: 519.16114.
4.8.4.- Compuesto 10-d: A partir de la amino arilpiperazina 9, la cual se hace reaccionar con cloruro de 4-clorobenzoilo en THF anhidro y presencia de piridina seca se obtiene el compuesto 10-d, el cual es posteriormente purificado (78%) para obtener un sólido blanco que mostró en el espectro IR una señal en 3431 cm-1 correspondiente a la tensión N-H y una banda fuerte en 1651 cm-1 perteneciente a la tensión carbonílica, ambas bandas pertenecientes al grupo amídico formado. En el espectro 1H-RMN muestra claramente la incorporación de un nuevo sistema aromático con señales para esta nueva agrupación como un doblete a δ: 7.44 ppm (H-3’’’ y H-5’’’), y un multiplete entre δ: 7.80-7.84 correspondiente a los hidrógenos H-2’’’, H-6’’’ y NHCO.
En el espectro de 13C-RMN se aprecian las dos señales carbonílicas a δ: 163.9 y 164.5 ppm para las funciones amídicas. El espectro de masas de alta resolución nos confirma la estructura propuesta: ion molecular calculado para C28H26N3O4SCl M+: 535.13324, encontrado: 535.132301.
4.8.5.- Compuesto 10-e: Por reacción de la amino arilpiperazina 9 con cloruro de 2,5-dimetoxi 4-nitrobenzoílo en THF anhidro y piridina seca se obtiene el compuesto 10-e, el cual tras purificarlo (66%) se obtiene un sólido de color naranjo, que presenta en el espectro IR señales en 3437 cm-1, 1613 y 1668 cm-1 pertenecientes a la tensión N-H y carbonilos amídicos respectivamente y que en el espectro 1H-NMR exhibe señales en δ: 4.02 y 4.09 ppm pertenecientes a los grupos metoxilo del nuevo anillo aromatico, y dos señales a δ: 7.56 y 7.67 ppm correspondientes a los dos protones del nuevo sistema nitroaromatico.
En 13C-RMN se aprecian las dos absorciones de carbonos amídicos a δ: 160.9y 164.2 ppm, en adición a las demás absorciones para este producto. El espectro de masas de alta resolución nos entrega como ion molecular un valor calculado de C30H30N4O7S M+: 590.18347, y un encontrado de: 590.181693.
4.8.6.- Compuesto 10-f: A partir de la aminoarilpiperazina 9 y cloruro de 4,7- benzotiofencarbonilo en THF seco y piridina anhidra se obtiene el compuesto 10-f, el cual, tras purificarlo (30%) se obtiene un sólido amarillo que presento en el espectro IR señales en 3421 cm-1 correspondiente a la tensión N-H, 1615 y 1655 cm-1 perteneciente a los grupos carbonilos amídicos. En tanto, en el espectro 1H-RMN se observa la aparición de un conjunto de singuletes sobrepuestos a δ: 3.92-3.96 ppm pertenecientes a la absorción de los 4 grupos metoxilos de los anillos benzotiofénicos, y otra señal perteneciente a los sistemas AB de los protones 5 y 6 de ambos anillos benzotiofeno a δ: 6.67 – 6.77 ppm.
Las señales de los carbonos amídicos se detectaron a δ: 160.5 y 164.2 ppm y la de los grupos metoxilos a δ: 56.0 (2C) y 56.3 (2C) ppm. La estructura final fue comprobada con una espectroscopia de masa de alta resolución, como en todos los casos. Valor teórico calculado para C32H31N3O6S2 M+: 617.16547, encontrado: 617.161358.
En la determinación estructural de esta serie, se detectó un hecho singular: no se lograba visualizar los dos carbonos piperazínicos vecinos al enlace amida (C-2’ y C-6’) para toda la familia, la solución a este hecho vino con el desarrollo del análisis RMN bidimensional de HMQC.
Finalmente por los resultados expuestos diremos que se ha accedido a una nueva serie de aminofenilpiperazinas funcionalizadas como sus diamidas conectadas a agrupaciones arílicas con sustituyentes lipidizante (metoxilos), medida que favorecerían la difusión o pasaje a través de membranas, condición necesaria dado el tamaño molecular y polaridad de los enlaces presentes. En virtud de lo expuesto esperamos que a nivel biológico se obtenga una afinidad interesante al receptor 5-HT1A, dado la conocida interacción de este esqueleto (arilpiperazínico) con algunos residuos específicos aminoacídicos de las transmembranas de dicho receptor.

References: Resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución