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Tipo: Tese de Doutorado
Título: Estudos de novas rotas para a síntese estereosseletiva da (-)-citoxazona e da (+)-5-epi-citoxazona e ensaios de atividade antibacteriana
Autor(es): Izabel Luzia Miranda
primer Tutor: Gaspar Diaz Munoz
primer miembro del tribunal : Giovanni Wilson Amarante
Segundo miembro del tribunal: Robson Ricardo Teixeira
Tercer miembro del tribunal: Claudio Luis Donnici
Cuarto miembro del tribunal: Amanda Silva de Miranda
Resumen: As oxazolidinonas compreendem uma classe de compostos naturais e sintéticos que apresentam atividade antibacteriana contra uma ampla variedade de bactérias Gram-positivas. Nessa classe destacam-se a (-)-citoxazona e seus isômeros, como a (+)-5-epi-citoxazona. No presente trabalho foram desenvolvidas novas rotas sintéticas estereosseletivas partindo dos substratos quirais, D-4-hidroxifenilglicina que forneceu a (-)-citoxazona e a (+)-5-epi-citoxazona, e D-manitol, que forneceu a (+)-5-epi-citoxazona. A abordagem para a síntese da (-)-citoxazona e da (+)-5-epi-citoxazona foi realizada em 9 etapas, com rendimentos globais de 6 e 14%, respectivamente, a partir da D-4-hidroxifenilglicina. A principal etapa dessa abordagem baseia-se na adição estereosseletiva de NaCN ao aminoaldeído N-Boc protegido ((R)-1-(4-metóxifenil)-2-oxoetil]carbamato de terc-butila) que forneceu a mistura das cianoidrinas, 2-ciano-2-hidroxi-1-(4-metoxifenil)etil)carbamato de terc-butila, 1,2-anti e 1,2-syn, com 89% de rendimento. Entretanto, essa etapa evidenciou somente uma razoável estereosseletividade (1,0:1,84) em favor do produto anti-Felkin-Anh, a cianoidrina 1,2-syn, precursor da epi-citoxazona. A mistura dessas cianoidrinas não pôde ser separada por cromatografia em coluna. As etapas seguintes foram realizadas com essa mistura para a obtenção dos isômeros oxazolidinônicos (4R,5R)- e (4R,5S)-4-(4-metoxifenil)-2-oxooxazolidina-5-carboxilatos de metila (83 e 84). Essa nova mistura foi separada por cromatografia em coluna, evidenciando a estereosseletividade obtida na etapa de adição de cianeto. Finalmente, os derivados 83 e 84 foram, individualmente, submetidos a reações de redução da função éster, levando à (¿)-citoxazona e a (+)-5-epi-citoxazona. A segunda estratégia para a síntese do anel oxazolidinona, produziu o isômero não natural (+)-5-epi-citoxazona, em 8 etapas, com rendimento global de 17% via uma nova rota a partir do 2,3-O-(3-pentilideno)-(R)-gliceraldeido (90), proveniente do D-manitol como o material de partida quiral. Essa estratégia se baseou em dois pilares fundamentais. A reação de olefinação de Wittig entre o (R)-gliceraldeido cetal (90) com o ilídeo, gerado a partir do cloreto de (4-metoxi-benzil)-trifenil-fosfônio, levou à formação preferencial da olefina (S,Z)-2,2-dietil-4-(4-metoxiestiril)-1,3-dioxolano (88a) (Z:E 4:1), após extensos esforços para a sua purificação em coluna cromatográfica. Na outra etapa-chave, o grupo volumoso do alceno cetal 88a permitiu o controle intramolecular dos centros assimétricos da molécula alvo na di-hidroxilação, promovido pela aproximação do OsO4 à face oposta ao grupo cetal volumoso, proporcionando a formação majoritária do (1S,2S)-1-((R)-2,2-dietil-1,3-dioxolan-4-il)-2-(4-methoxifenil)etano-1,2-diol (87a), denominado anti (anti/syn 6:1), com 72% de rendimento, após a separação da mistura por cromatografia em coluna. Subsequentes etapas a partir do diol 87a, sulfociclização, abertura regiosseletiva do anel sulfito com azida de sódio, redução do grupo azida e N,O-heterociclização, levaram ao derivado (4R,5S)-5-[(1R)-1,2-di-hidroxietil]-4-(4-metoxifenil)-1,3-oxazolidin-2-ona (93). Finalmente, a clivagem oxidativa do diol 93 e redução do aldeído resultante produziu a (+)-5-epi-citoxazona, com 79% de rendimento (duas etapas). Os valores de rotação específica encontrados para a (-)-citoxazona e a (+)-5-epi-citoxazona se mostraram condizentes com os descritos na literatura. Ensaios preliminares para determinação de concentração inibitória mínima (CIM) frente a cepas de Staphylococcus aureus foram realizados empregando os intermediários (1S,2R)-2-amino-1-((R)-2,2-dietil-1,3-dioxolan-4-il)-2-(4-metoxifenil)etanol (85) e 93, bem como a (+)-5-epi-citoxazona, apontando o aminoálcool 85 como potencial agente antibacteriano, apresentando CIM de 0,25 mg/mL para as cepas de S. aureus 8923, 9000 e 9005, e de 0,12 mg/mL para as cepas de S. aureus 8907 e 8908.
Abstract: Oxazolidinones comprise a class of natural and synthetic compounds which exhibit antibacterial activity against a wide variety of Gram-positive bacteria. In this class, ()-cytoxazone and its isomers, such as (+)-5-epi-cytoxazone, stand out. In the present work, new synthetic stereoselective routes were developed from chiral substrates, D-4-hydroxyphenylglycine that provided the ()-cytoxazone and (+)-5-epi-cytoxazone and D-mannitol, which provided (+)-5- epi-cytoxazone. The first approach to the synthesis of ()-cytoxazone and (+)-5-epi-cytoxazone was performed in 9 steps, with overall yields of 6 and 14%, respectively, from D-4- hydroxyphenylglycine. The main step of this approach is based on the stereoselective addition of NaCN to the protected N-Boc amino (N-Boc) (tent-butyl ((R)-1-(4-methoxypheny1)-2- oxoethyl] carbamate) which provided the mixture of the cyanohydrins, 2-cyano-2-hydroxy-1- (4-methoxyphenyflethyl) carbamate, 1,2-anti and 1,2-syn in 89% yield. This step showed a reasonable stereoselectivity (1.0:1.84) in favor of the anti-Felkin-Anh product, the 1,2-syn cyanohydrin, precursor of (+)-5-epi-cytoxazone. The mixture of these cyanohydrins could not be separated by column chromatography. The following steps were carried out with the mixture to obtain the oxazolidinonic (4R,5R)- and (4R,55)-4-(4-methoxypheny1)-2-oxazolidine-5- carboxylates of methyl isomers (83 and 84). This new mixture was separated by column chromatography, allowing to determine the stereoselectivity obtained in the cyanide addition step. Finally, derivatives 83 and 84 were individually subjected to ester function reduction reactions, leading to ()-cytoxazone and (+)-5-epi-cytoxazone. The second strategy for the synthesis of the oxazolidinone ring produced 5-epi-cytoxazone, a non-natural isomer in 8 steps in overall yield of 17% via a new route from 2,3-0-(3-pentylidene)- (R)-glyceraldehyde (90), derived from D-mannitol as the chiral starting material. This strategy was based on two fundamental pillars. The Wittig olefination reaction between the (R)- glyceraldehyde ketal (90) and the ylide generated from (4-methoxy-benzy1)- triphenylphosphonium chloride led to the preferential formation of the (S, Z)-2,2-diethy1-4-(4- methoxystyry1)-1,3-dioxolane (88a) (Z:E 4:1) after extensive efforts for chromatographic column purification. In the other key step, the volatile ketal alkene group (88a) allowed the intramolecular control of the asymmetric centers of the target molecule in the dihydroxylation, promoted by the approximation of 0s04 to the opposite face to the volumetric ketal group, providing the majority formation of (1S,2S)-14(R)-2,2-diethy1-1,3-dioxolan-4-y1)-2-(4- methoxyphenyl) ethane-1,2-diol (87a), named anti (6: 1), in 72% yield after separation of the mixture by column chromatography. Subsequent steps from diol 87a, sulfocyclization, regioselective open of the sulphite ring with sodium azide, reduction of the azide group and N,0-heterocyclization led to (4R,5S)-5-[(1R)-1,2-dihydroxyethy1]-4-(4-methoxypheny1)-1,3- oxazolidin-2-one (93). Finally, oxidative cleavage of diol 93 and reduction of the resulting aldehyde gave (+)-5-epi-cytoxazone in 79% yield (two steps). The specific rotation values found for ()-cytoxazone and (+)-5-epi-citoxazone were in agreement with those described in the literature. Preliminary assays for determination of minimal inhibitory concentration (MIC) against S. aureus strains were performed employing the intermediates (1S,2R)-2-amino-14(R)-2,2-diethy1-1,3-dioxolan-4-y1)-2-(4-methoxyphenyl) ethanol (85), 93 as well as (+)-5-epi-cytoxazone, pointing to aminoalcohol 85 as a potential antibacterial agent, having an MIC of 0.25 mg/mL for S. aureus strains 8923, 9000 and 9005, and 0.12 mg/mL for strains S. aureus 8907 and 8908.
Asunto: Química Orgânica
Olefinas
Estafilococos aureos
Agentes antibacterianos
Citocinas
Estereoquímica
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-BBXTMT
Fecha del documento: 27-feb-2019
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