METODOLOGII DE REALIZARE A CERCETRII FARMACEUTICEMODELE I TEHNICI EXPERIMENTALE N CERCETAREA FARMACEUTIC SINTEZA ASIMETRIC - aplicaii ef lucr. Dr. DAN LUPACU Sinteza asimetric (sinteza chirala, enantioselectiva sau stereoselectiva) sinteza organica care introduce in molecula unul sau mai multe elemente de chiralitate dintre abordari cataliza asimetrica, care utilizeaza catalizatori chirali: -complecsi metalici cu liganzi chirali; -organocatalizatori chirali (derivati de fructoza, imidazolidinone, etc.) -biocatalizatori (enzime) SINTEZA TOTALA A STATINELOR PRIN HIDROGENARI STEREOSELECTIVE STATINE: - inhibitori ai HMG-CoA reductazei; naturali sau sintetici; - scad nivelele colesterolului sangvin prin reducerea sintezei hepatice a acestuia;

- tratamentul standard al hipercolesterolemiei eficienta, siguranta, beneficii pe termen lung;- atorvastatina si rosuvastatina cei mai puternici agenti hipolipemianti din clasa statinelor;

ATORVASTATINA (sare de calciu) - primul inhibitor al HMG-CoA reductazei obtinut prin sinteza totala (enantiomerul R); - LIPITOR (Pfizer) printre cele mai vandute medicamente la nivel global;

ROSUVASTATINA (sare de calciu) - CRESTOR (AstraZeneca) introdus in terapeutica in 2003; - super-statina reduce nivelele de LDL-colesterol in cea mai mare proportie comparativ cu alti reprezentanti ai clasei

SINTEZA ATORVASTATINEI PRIN HIDROGENAREA STEREOSELECTIVA A (S)-4-(2,2-DIMETIL1,3-DIOXOLAN-4-IL)-3-OXOBUTANOATULUI DE ETILOH HO O acid (S)-malic O OH 2 + CH3OH H3CO HC(OCH3)3 ortoformiat de dimetil O (S)-malat de dimetil OH O OCH3 BH3 . S(CH3)2 boran-dimetilsulfura THF NaBH4

OH HO

O OCH3

2,2-dimetoxi-propan O acetona

O

O OCH3

(S)-3,4-dihidroxibutanoat de metil

acid p-toluensulfonic (S)-2-(2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il) acetat

NaOH 2N NaHSO4 2N O

O

O OH

N,N'-carbonildiimidazol THF O

O

O N N

(H5C2OOC CH2COO)2Mg THF O

O

O

O OC2H5

H2 Ru[(R)-Tol-BINAP]Cl ; CH3COONa 2 etanol, 50 C ; 100 bar0

(S)-4-(2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il)3-oxobutanoat de etil

O O

OH

O OC2H5

+

O O

OH

O OC2H5

izomer (3R,5S)

izomer (3S,5S)

1) t O O OH O OC2H5 izomer (3R,5S)

Bu(C6H5)2SiCl 2) DIBALH O O Si O

CH3 C CH3 CH3

O

CH3 Si CH(OCH3)3 O C CH3 CH3 1) 4-ClC6H4SO2Cl 2) NaCN Si O

CH3 C CH3 CH3

HO

NC O OCH3 O CH3 C6H5NH CH3 HC CH3 O O C6H5

O

OCH3

H2 Ni-Raney

Si O

C CH3 CH3

F

H2N

O

OCH3

CH3 F Si O H5C6 N C6H5NH O O OCH3 C CH3 CH3 oxidare desililare ATORVASTATINA

OH HO O

O OH

2 + CH3OH H3CO HC(OCH3)3 ortoformiat de dimetil O

OH

O OCH3

acid (S)-malic

(S)-malat de dimetil

acidul (S)-malic se esterifica cu metanol in prezenta ortoformiatului de dimetil

OH H3CO O

O OCH3

BH3 . S(CH3)2 boran-dimetilsulfura THF NaBH4

OH HO

O OCH3

(S)-malat de dimetil

(S)-3,4-dihidroxibutanoat de metil

(S)-malatul

de dimetil este redus regioselectiv utilizand boran-dimetilsulfura in THF si

borohidrura de sodiu drept catalizator

OH HO

O OCH3

2,2-dimetoxi-propan O acetona

O

O OCH3

(S)-3,4-dihidroxibutanoat de metil

acid p-toluensulfonic (S)-2-(2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il) acetat

tratarea (S)-3,4-dihidroxibutanoatului de metil cu 2,2-dimetoxi-propan in acetona, in prezenta acidului p-toluensulfonic drept catalizator

O O

O OCH3

NaOH 2N NaHSO4 2N O

O

O OH

(S)-2-(2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il) acetat

a saponificarea esterului cu hidroxid de sodiu 2N si neutralizare acidul corespunzator a (randament 78%)

O O

O OH

N,N'-carbonildiimidazol THF O

O

O N N

a

b(H5C2OOC CH2COO)2Mg THF O O O O OC2H5

(S)-4-(2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il)3-oxobutanoat de etil

elongarea catenei prin formarea intermediarului imidazolidic b

O O

O

O OC2H5

H2 Ru[(R)-Tol-BINAP]Cl ; CH3COONa 2 etanol, 50 C ; 100 bar0

(S)-4-(2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4-il)3-oxobutanoat de etil

O O

OH

O OC2H5

+

O O

OH

O OC2H5

izomer (3R,5S)

izomer (3S,5S)

reactia cheie in aceasta sinteza este hidrogenarea stereoselectiva a (S)-4-(2,2-dimetil-1,3-dioxolan4-il)-3-oxobutanoatului de etil, care se realizeaza in prezenta unui catalizator de Ruteniu (Ru(II)) cu ligand difosfinic Tol-BINAP (Ryoji Noyori Premiul Nobel pentru chimie (2001)):

P(Tol) 2 P(Tol) 2

Tol-BINAP

in aceste conditii catalitice, la care se adauga mediul (etanol si acetat de sodiu) si conditiile de temperatura (50C) si presiune (100 bar), izomerul dorit (3R,5S) se obtine in proportie de peste 99%

1) t O O OH O OC2H5 izomer (3R,5S)

Bu(C6H5)2SiCl 2) DIBALH O O Si O

CH3 C CH3 CH3

O

c

e

protejarea gruparii OH a izomerului c prin tratare cu tert-butil-clorodifenil-silan, urmata de reducerea restului ester cu DIBALH (hidrura de diizobutilaluminiu) derivatul aldehidic e

DIBALH

CH3 Si O O O C CH3 CH3 O OC2H5 HO CH(OCH3)3 Si O

CH3 C CH3 CH3

O

OCH3

eacidului p-toluensulfonic in piridina, drept catalizator lactolul f

f

prin incalzirea la 70C a aldehidei e in amestec cu trimetoximetan in metanol si in prezenta

CH3 Si O C CH3 CH3 1) 4-ClC6H4SO2Cl 2) NaCN Si O

CH3 C CH3 CH3

HO

O

OCH3

NC

O

OCH3

fsodiu in DMSO nitrilul corespunzator g

g

esterificarea gruparii hidroxilice cu p-clorbenzen-sulfonilclorura, urmata de tratarea cu cianura de

CH3 Si O C CH3 CH3 H2 Ni-Raney Si O

CH3 C CH3 CH3

NC

H2N O OCH3

O

OCH3

g

h

reducerea catalitica (Ni-Raney) a nitrilului g amina corespunzatoare hO CH3 Si O C CH3 CH3 C6H5NH CH3 HC CH3 O O C6H5 F F Si O H5C6 H2N O OCH3 N C6H5NH O O OCH3 CH3 C CH3 CH3

i

h

j

ATORVASTATINA oxidare desililare

condensarea Paal-Knorr a aminei h cu dicetona i (THF / toluen, incalzire la reflux 30 h) lactolul atorvastatinei j***REACTIA PAAL-KNORR condensare a unui compus 1,4-dicarbonilic cu un exces de amina

primara sau amoniac, cu formare a nucleului pirolic. Reactia are loc in mediu neutru sau slab acid; la pH