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CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -CONCYT-

SECRETARÍA NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -SENACYT-

FONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -FONACYT-

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

INFORME FINAL

SÍNTESIS DE AMIDAS ANÁLOGAS AL MEDICAMENTO ANTIALZHEIMER

AMPALEX POR MODIFICACIÓN ESTRUCTURAL DE PIPERINA.

PROYECTO FODECYT No. 57-2009

Dr. Oscar Manuel Cóbar Pinto

Investigador Principal

GUATEMALA, ENERO DE 2013

Facultad de Ciencias Químicas Universidad de San Carlos

Y Farmacia

i

AGRADECIMIENTOS:

La realización de este trabajo, ha sido posible gracias al apoyo financiero dentro del

Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología -FONACYT-, otorgado por la Secretaría

Nacional de Ciencia y Tecnología -SENACYT- y al Consejo Nacional de Ciencia y

Tecnología –CONCYT-.

ii

AGRADECIMIENTOS:

Adicionalmente se Agradece a los miembros del equipo de Investigación y

Colaboradores que hicieron posible este proyecto:

Lic. Mario Manuel Rodas Morán, Licda. Nora Guzmán, Licda. Claudia Borrayo, Lic.

Byron López Mayorga.

Un especial agradecimiento al Lic. Eduardo Robles, Lic. Rodolfo Orozco y al equipo de

Análisis de Espectrometría de Masas del Departamento de Fisicoquímica, especialmente

a la Licda. Tamara Claudio.

Al Lic. Ricardo Veliz y al Departamento de Análisis Inorgánico por la asesoría analítica

y el préstamo de sus instalaciones.

Adicionalmente al Dr. Armando Ariza del Centro de Investigaciones y Estudios

Avanzados del Instituto Politécnico Nacional de México por su colaboración en la toma

de los espectros de Resonancia Magnética Nuclear.

iii

TABLA DE CONTENIDO

Resumen…………………………………………………………………………………………1

Abstract...………………………………………………………………………………………..3

PARTE I…………………………………………………………………………………………5

I.1 Introducción…………………………………………………………………………………..5

I.2 Planteamiento del Problema………………………………………………………………….8

I.3 Objetivos e Hipótesis…………………………………………………………..……………12

I.3.1 Objetivo General……………………………………………………………….….………12

I.3.2 Objetivos Específicos…………………………………………………………...…………12

I.3.3 Hipótesis……………………………………………………………………………...…....12

I.4 Metodología………………………………………………………………………………….13

I.4.1 Diseño, Población a Estudiar y Muestra…………………………………………………...13

I.4.1.1 Localización……………………………………………………………………………...13

I.4.1.2 Universo………………………………………………………………………………….13

I.4.1.3 Población…………………………………………………………………………………13

I.4.1.4 Modelo de Muestreo……………………………………………………….……………..13

I.4.1.5 Fases de Trabajo………………………………………………………………………….13

PARTE II………………………………………………………………………..….…………..18

Marco Teórico…………………………………………………………………………..…….....18

PARTE III………………………………………………………………………….….……….28

III.1 Resultados……………………………………………………………………….…………28

III.2 Discusión de Resultados ……………………………………………………….….………35

PARTE IV…………………………………………………………………………….………..42

IV.1 Conclusiones…………………………………………………………………….………...42

IV.2 Recomendaciones………………………………………………………………….…...…44

IV.3 Referencias Bibliográficas……………………………………………………….………..45

IV.4 Anexos……………………………………………………………………………....…….51

iv

ÍNDICE DE FIGURAS

Página

Figura 1. Estructura de AMPAKINA CX-516…………………………………………….5

Figura 2. Estructuras de AMPAKINA CX-516 (A) y 1-(1,3-benzodioxol-5-

ylcarbonil)piperidina (B)……………………………………………………………………6

Figura 3. Estructura de Moléculas Sintetizadas en Proyecto DIGI 2005……….……….8

Figura 4. Estructura de Moléculas Sintetizadas en Proyecto DIGI 2006…………..……9

Figura 5. Estructura de Moléculas Sintetizadas en Proyecto FD 20-2006…………..…..9

Figura 6. Estructura de Moléculas Sintetizadas en Proyecto FD 17-2007…………..….10

Figura 7. Reacción de Isomerización de Piperina…………………………………..……14

Figura 8. Reacción de Ruptura Oxidativa de Dihidropiperina…………………..……..14

Figura 9. Síntesis de las Amidas 1-6…………………………………………….…….…..15

Figura 10. Estructura de N-trans-feruloyl piperidina (I),

(E)-3-(benzo(b)[1,3]dioxol-5-yl)-1-(pirrolidin-1-yl)prop-2-en-ona (II)…………………19

Figura 11. Esquema de la Condensación de Perkin……………………………………..20

Figura 12. Mecanismo de Acción de las AMPAKINAS…………………………………22

Figura 13. Estructura de Piperina y Benzodioxolpiperidina…………………………....23

Figura 14. Esquema de reacciones generales de Síntesis………………………………..24

Figura 15. Ejemplo de Farmacóforo de Piperazin Amida de 2,3-dihydrobenzo[b][1,4]dioxin-

6-carbaldehido.......................................................................................................................25

v

ÍNDICE DE CUADROS

Página

Cuadro 1. Propiedades Fisicoquímicas y Farmacofóricas de

2-benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperidin-1-yl)etanona (1)…………………………………30


2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-1-yl)etanona (2)……………………………..…30


2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(pirrolidin-1-yl)etanona (3)…………………………….…31


2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-morfolinoetanona) (4)…………………………………..…32


2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(5-metilisoxazol-3-yl)acetamida (5)…………………......32


2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2-hidroxi-5-metilfenil)acetamida (6)...............................33

Cuadro 7. Actividad Inhibitoria “in vitro” contra la enzima

Acetilcolinesterasa…………………………………………………………………….……34

vi

ÍNDICE DE GRÁFICAS

Página

Gráfica 1. Anexo IV.4.1.1 HBA, Momento Dipolar, cLogP y Sitios de

Hidrofobicidad de Amida 1…………………………………………………………………..51

Gráfica 2. Anexo IV.4.1.2 CFD, Momento Dipolar y TPSA de Amida 2……………….....51

Gráfica 3. Anexo IV.4.1.3 CFD, HBA, Momento Dipolar,

Sitios de Hidrofobicidad y Volumen Atómico de Amida 3………………………….……..52

Gráfica 4. Anexo IV.4.1.4 CFD, HBA, Sitios de Hidrofobicidad, Momento Dipolar y

Volumen Molecular de Amida 4……………………………………………………………..52


Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) de Amida 5………………………………53

Gráfica 6. IV.4.1.6 CFD, HBA, Sitios de Hidrofobicidad, Momento Dipolar y Lowest

Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) de Amida 6……………………………….….….53

Gráfica 7. Anexo IV.4.2.1. Espectro de 1H-RMN de Amida 1………………………….....55

Gráfica 8. Anexo IV.4.2.2. Espectro de 13

C-RMN de Amida 1…………………………....55

Gráfica 9. Anexo IV.4.2.3. Espectro de 1H-RMN de Amida 2.............................................56


C-NMR de Amida 2..........................................56

Gráfica 11. Anexo IV.2.4.5. Espectro de 1H-RMN de Amida 3………………….……..…57


C-RMN de Amida 3……………………...……57

Gráfica 13. Anexo IV.4.2.7. Espectro de 1H-RMN de Amida 4…………………….….….58


C-RMN de Amida 4……………………..……58

Gráfica 15. Anexo IV.4.2.9. Espectro de 1H-RMN de Amida 5…………………….…….59


C-RMN de Amida 5…………………..……..59

Gráfica 17. Anexo IV.4.2.11. Espectro de 1H-RMN de Amida 6…………………..……..60


C-RMN de Amida 6………………...……….60

1

RESUMEN

Esta investigación, la sexta del Programa de Investigación “Síntesis de Compuestos que

Incrementan la Memoria, Derivados de Productos Naturales Conocidos y Abundantes”,

desarrollado en el Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias

Químicas y Farmacia de la Universidad de San Carlos, consiste en la síntesis de seis

moléculas orgánicas análogas estructuralmente a la AMPAKINA CX-516 (AMPALEX®,

Cortex Farmacéutica), medicamento que actualmente se encuentra en Fase Clínica III,

dentro de la Administración Federal de Drogas y Alimentos -FDA- de los Estados Unidos

de Norteamérica, para ser aprobado como medicamento contra la Enfermedad de

Alzheimer.

Utilizando las reacciones de Condensación, Ruptura Oxidativa con Permanganato y

Peryodato y Formación de Amidas con Diciclohexilcarbodiimida -DCC-, reactivos

químicos accesibles y disponibles en nuestro medio a partir de Piperina aislada de la

Pimienta Negra, se sintetizan seis moléculas orgánicas (1, 2, 3, 4, 5 y 6) con

funcionalidades y superficies moleculares similares a AMPAKINA CX-516, con el

objeto de probar su capacidad de inhibir la enzima acetilcolinesterasa “in vitro” y en

estudios posteriores, explorar su capacidad de incrementar la memoria en mamíferos “in

vivo”, aproximación directa a un estudio clínico para estudiar sus probabilidades de

convertirse en medicamentos contra la Enfermedad de Alzheimer y otras relacionadas

como la Enfermedad de Parkinson y la Depresión.

Adicionalmente, mediante la utilización de los programas computacionales

LigandScout® versión 1.03 de Interligand Inc. y JChem versión 3.2.3 de Chem Axon Inc.

se analizaron sus propiedades farmacofóricas.

La conversión del sistema 1,4-dieno en 2,3-eno de la piperina y posterior ruptura

oxidativa, es la clave para generar el Ácido 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)acético, utilizado

como el precursor para producir las seis amidas sintetizadas.

Los sitios de Hidrofobicidad e Hidrofilicidad, junto con la descripción del Orbital

Molecular Ocupado de Mayor Energía -HOMO- y el Orbital Molecular Desocupado de

Menor Energía -LUMO- de cada amida, muestran los sitios de cada compuesto

susceptibles a reaccionar con los grupos funcionales presentes en el sitio activo de las

enzimas, con las cuales en investigaciones posteriores se probará su actividad.

Las moléculas sintetizadas que mostraron mayor inhibición contra dichas enzimas y

mejores propiedades farmacofóricas, serán sometidas a estudios “in silico” y producidas

en mayor escala para continuar con el estudio de su actividad biológica.

3

ABSTRACT

The Project “Synthesis of Compounds that Enhanced the Memory, Derived from

Abundantly and Known Natural Products” developed in the Organic Chemistry

laboratory at the Organic Chemistry Department of the University of San Carlos,

Guatemala, synthetized six organic molecules structurally related to AMPAKINA CX-

516 (AMPALEX®, Cortex Pharma) that actually is running on Clinical Phase III at the

Food and Drug Administration -FDA- against the Alzheimer Disease -AD-.

Performing the Cleave Oxidative with Permanganate and Peryodate and Synthesis of

Amides with DCC, accessible and cheap chemical starters, Piperine, six organic

molecules were synthetized (1, 2, 3, 4, 5 and 6). The functionalities and molecular

surfaces are similar to AMPAKINA CX-516 allowing to us to analyze their

Acetylcholinesterase enzymatic inhibitory capabilities “in vitro”, and in the future, test

the ability to enhance “in vivo” the memory in mammals and perform clinical studies

testing the probability to develop new drugs against the AD and related diseases like

Parkinson and Depression.

The Pharmacophorical Properties were analyzed running LigandScout® V 1.03

(Interligand Inc.) and JChem V 3.2.3 (Chem Axon Inc.).

The conversion from 1,4-diene to 2,3-ene system in the piperine moiety and further

oxidation, is the key reaction sequence to produce 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)acetic

acid, precursor of the six synthetized amides.

The Hidrophobicity and the Hidrophylicity sites, besides the High Occupied Molecular

Orbital -HOMO- and the Low Unoccupied Molecular Orbital -LUMO- showed to us the

molecular moieties of each synthetized amide, that are capable to react with the

functionalities found at the active site of the enzymes to test in further research projects.

“In silico” studies and new synthetic approaches will be performed over the molecules

showed the better performance in the enzymatic inhibition tests to explore their potential

biological activity.

5

PARTE I

I.1 INTRODUCCIÓN

La Enfermedad de Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa ligada con la

disminución de la disponibilidad de acetilcolina.

Se caracteriza por cambios fisiológicos en el cerebro como pérdida de neuronas,

“encogimiento” y la aparición de “placas” en el cerebro entre otras (Becker, R. et al,

1997, Goodman y Gilman, 2003, Belluti, F. et al, 2005, Brunden, K. et al, 2009).

Su tratamiento con Tacrine (Cognex®) inhibe la acetilcolinesterasa, aumentando la

disponibilidad de acetilcolina (Simmon, V. 1999).

En noviembre de 1996, aparecen las Ampakinas, desarrolladas en la Universidad de

California (Campus de Irving) y vendida su licencia a Cortex® Farmacéutica.

El compuesto base es el denominado CX-516 (Figura 1). Pruebas de laboratorio en ratas

demostraron que animales ancianos mejoraron dramáticamente su habilidad para

recordar.

Pruebas clínicas en humanos iniciaron en 1997 y actualmente se encuentra en las etapas

finales de la Fase Clínica III en la “Federal Drug Administration” (FDA) de Estados

Unidos de América.

Figura 1. Estructura de AMPAKINA CX-516.

Fuente: FODECYT 57-2009.

Un compuesto orgánico estructuralmente análogo a CX-516; 1-(1,3-benzodioxol-5-yl-

carbonil)piperidina (Figura 2) fue reportado por Staubli, Rogers y Link como un

compuesto capaz de incrementar la memoria en animales de experimentación, con similar

actividad biológica y el mismo mecanismo de acción farmacológica (Schatz. P. 1997,

Lynch. G, 1998).

Es clara la similitud estructural existente, lo que se observa detalladamente al comparar el

modelo tridimensional entre ambas moléculas.

6

Figura 2. Estructuras de AMPAKINA CX-516 (A) y 1-(1,3-benzodioxol-5-ylcarbonil)piperidina (B).

(A) (B)


La hipótesis que moléculas orgánicas similares estructuralmente a CX-516 y a 1-(1,3-

benzodioxol-5-yl-carbonil)piperidina, con funcionalidades orgánicas, volúmenes y

superficies moleculares similares, puedan poseer similar actividad biológica, originó la

creación e implementación de un Programa de Investigación sobre “Síntesis de

Compuestos que Incrementan la Memoria a Partir de Productos Naturales Conocidos y

Abundantes”, que ha originado la síntesis de 30 moléculas orgánicas análogas a CX-516,

la mayoría presentando inhibición contra las enzimas Acetilcolinesterasa y

Butirilcolinesterasa (Cóbar, O. et al. 2005, Cóbar, O. et al. 2005b, Cóbar, O. et al. 2006,

Cóbar, O. et al. 2006b, Cóbar, O. et al. 2011).

El uso de modelos computacionales (“in sílico”) para predecir la seguridad de un

medicamento en desarrollo, sugerir sus modificaciones estructurales para que interactúe

de una mejor manera en el sitio activo de la enzima o receptor involucrado en alguna

enfermedad, posea una óptima absorción, metabolismo y excreción, pueda sintetizarse al

menor costo posible y predecir sus efectos secundarios, ha sido muy importante

herramienta en los últimos años en el diseño de nuevos fármacos (Egan, W. et al. 2007,

Anderson, R. et al. 2009, Raines, K. et al. 2010).

De las causas principales para la caída de un candidato a medicamento durante las

pruebas clínicas, se encuentra una pobre absorción en las membranas celulares, toxicidad

y efectos secundarios no previstos (Hall, L. 2004, Leeson, P., Springthorpe, B. 2007).

En la actualidad se han estado desarrollado varios modelos para determinar la relación

entre la estructura química del candidato y su actividad biológica, siendo los más

recientes; Inhibición contra la enzima Proteasa, Relación de Partición con la membrana

cerebral, toxicidad en peces, riesgo carcinogénico y búsqueda de similaridad estructural

(Jena, M., Mishra, Ph. 2007, Leeson, P., St-Gallay, S. 2011).

La prueba de Inhibición Enzimática cualitativa “in vitro” en las enzimas

Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa, se basa en el ensayo “Rapid TLC

Bioautographic Method for the Detection of Acetylcholinesterase and

Butyrylcholinesterase Inhibitors in Plants” publicado en 2002 y utilizado ampliamente

7

dese esa fecha como in indicador inicial de actividad inhibitoria contra ambas enzimas

(Martson, A. et al. 2002).

En este proyecto se sintetizan seis compuestos orgánicos estructuralmente similares a 1-

(1,3-benzodioxol-5-ylcarbonil)piperidina (1, 2, 3, 4, 5, 6), a partir del producto natural

Piperina.

Los seis compuestos demostraron actividad inhibitoria “in vitro” contra la enzima

Acetilcolinesterasa y se calcularon sus propiedades farmacofóricas.

8

I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

I.2.1 Antecedentes en Guatemala.

Esta investigación es parte del Programa “Síntesis de Compuestos que Incrementan la

Memoria, Derivados de Productos Naturales Conocidos y Abundantes” (Cóbar, O. 1997)

que se inicia en 1999 con el Proyecto FODECYT 10-98 (Orozco, N. et al. 2000), en el

cual se reporta el aislamiento y purificación de piperina de frutos de pimienta negra, su

transformación e identificación de Ácido Piperonílico, Piperonal y trazas de 1-(1,3-

benzodioxol-5-yl-carbonil)piperidina y otras amidas no totalmente identificadas.

En 2005, se realiza la investigación “Síntesis de Análogos del Medicamento Anti-

Alzheimer AMPAKINA CX 516 a partir de los Productos Naturales Safrol y Piperonal”,

cofinanciada por la Dirección General de Investigación -DIGI- (Cóbar, O. et al. 2006),

sintetizándose 7 moléculas (7-13), estructuralmente análogas a 1-(1,3-benzodioxol-5-

ylcarbonyl)piperidina (Figura 3).

Figura 3. Estructura de Moléculas Sintetizadas en Proyecto DIGI 2005.

Fuente: FODECYT 57-2009 y tomado de Cóbar, O. et al. 2005b.

Todas las amidas presentan algún grado de inhibición contra las enzimas

Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa e inactivos contra cepas bacterianas

seleccionadas. Los compuestos son sintetizados con muy bajo rendimiento de reacción.

Por la imposibilidad de obtener comercialmente el Safrol (prohibida su importación a

Guatemala por utilizarse en la síntesis de MDMA o éxtasis) se sustituye por 2,3-

dihydrobenzo[b][1,4]dioxin-6-carbaldehido.

En 2006, también financiado por la Dirección General de Investigación de la USAC

(Cóbar, O. et al. 2007), se desarrolla el proyecto “Síntesis de Análogos del Medicamento

Anti-Alzheimer AMPAKINA CX 516 a partir de los Productos Naturales Eugenol y

Piperonal”, sintetizándose 5 compuestos con funcionalidad éster carboxílico (14-18) en

lugar de amida. Cuatro de ellos muestras actividad inhibitoria mínima contra la enzima

Acetilcolinesterasa (Figura 4).

9

Figura 4. Estructura de Moléculas Sintetizadas en Proyecto DIGI 2006.

Fuente: FODECYT 57-2009 y tomado de Cóbar, O. et al. 2006.

En 2007, se desarrolla el proyecto “Síntesis de Análogos del Medicamento Anti-

Alzheimer AMPAKINA CX 516 a partir del Producto Natural Safrol” cofinanciado por

el Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología FD 20-2006 (Cóbar, O. et al. 2008). En este

proyecto se sintetiza Safrol por demetilación/ciclación de Eugenol, se reportan seis

nuevas amidas, con un carbono adicional al esqueleto carbonado de 1-(1,3-benzodioxol-

5-ylcarbonyl)piperidina y reemplazando la piperidina por otras amidas estructuralmente

similares. Las seis aminas sintetizadas (19-24) mostraron fuerte inhibición contra la

enzima Acetilcolinesterasa. En este proyecto se calcularon por primera vez, las

propiedades farmacofóricas de los compuestos sintetizados, demostrando “in sílico”

buenas propiedades para poder atravesar la membrana celular (Figura 5).

Figura 5. Estructura de Moléculas Sintetizadas en Proyecto FD 20-2006.

Fuente: FODECYT 57-2009 y tomado de Proyecto FD 20-2006.

En 2008, se concluye el proyecto "Síntesis y Estudio Teórico de Propiedades

Farmacofóricas de Análogos del Medicamento Anti-Alzheimer AMPAKINA CX 516 a

partir del Producto Natural Piperonal y su Análogo 2,3-dihydrobenzo[b][1,4]dioxin-6-

carbaldehido” FD 17-2007 (Cóbar, O. et al. 2009), sintetizándose seis nuevas amidas (25-

10

30), derivadas de los ácidos cinámicos correspondientes. Todas las aminas demostraron

buen grado de inhibición a la enzima Acetilcolinesterasa (Figura 6).

Figura 6. Estructura de Moléculas Sintetizadas en Proyecto FD 17-2007.

Fuente: FODECYT 57-2009 y tomado de proyecto FD 17-2007.

En resumen, se han sintetizado a la fecha 30 compuestos análogos a AMPAKINA CX-

516, todos ellos con algún grado de inhibición contra las enzimas Acetilcolinesterasa y

Butirlcolinesterasa y doce de ellas con resultados positivos en estudios de sus

propiedades farmacofóricas “in sílico”.

Siendo Guatemala un país agrícola y forestal, dependiente de los países industrializados

en el abastecimiento de principios activos para la formulación de fármacos, es importante

hacer uso de los recursos naturales con que cuenta el país como es el caso del Eugenol,

Safrol, Piperonal y Piperina, entre otros. Son productos naturales abundantes en plantas

medicinales guatemaltecas, pudiendo ser sus productos de síntesis, la respuesta con

materia prima local, para la cura o prevención de la Enfermedad de Alzheimer y otras

enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y la Depresión.

Adicionalmente, con la síntesis de estos compuestos orgánicos y el estudio de su

actividad biológica para buscar convertirlos en nuevos medicamentos de origen natural,

se contribuye al cumplimiento a los “Acuerdos sobre Aspectos Socioeconómicos y

Situación Agraria de los Acuerdos de Paz, que en su parte II, párrafo 15, establece que

“la elevación de vida, la salud de sus habitantes y la educación y la capacitación

constituyen las premisas para acceder al desarrollo sustentable en Guatemala”, en su

parte B. Salud, párrafo f), valora la medicina indígena y natural, indicándose que “se

promoverá su estudio y rescatarán sus concepciones, métodos y prácticas”.

Piperamidas (amidas con estructura similar al alcaloide piperina, componente mayoritario

de pimienta negra -piper nigrum-) han sido sintetizadas con éxito y probado actividad

biológica por varios grupos de investigación alrededor del mundo, sin embargo ninguna

ha sido probada como inhibidora de las enzimas Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa

y ninguna diseñada como homóloga de medicamentos Anti-Alzheimer.

Como resultado de la ejecución de seis proyectos dentro del Programa de “Síntesis de

Compuestos que Incrementan la Memoria, Derivados de Productos Naturales Conocidos

y Abundantes”, se han sintetizado en Guatemala, 30 moléculas orgánicas análogas a 1-

11

(1,3-bnenzodioxol-5-yl-acetil)piperidina, la mayoría de ellas con actividad inhibitoria

contra las enzimas citadas.

I.2.2 Justificación de la Investigación.

Esta investigación, como parte de un programa de síntesis de moléculas análogas al

medicamento Anti-Alzheimer Ampakina CX-516 es pionera en Guatemala y a nivel

mundial, planificándose sinterizar al menos 40 moléculas, de las cuales se espera que al

menos 20 (50%) inhiban “in vitro” a la enzima Acetilcolinesterasa, para posteriormente

sintetizar a nivel de gramo las más activas y probar su capacidad de incrementar la

memoria en mamíferos, para convertirlas en potenciales medicamentos contra la

Enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas.

En este proyecto, se sintetizaron a partir del producto natural Piperina, abundante en

plantas medicinales en Guatemala (Cáceres, A. 1996, Aquino, R. et al. 2000, Cáceres, A.

2009), mediante rutas sintéticas cortas y con reactivos de bajo costo, seis compuestos

orgánicos estructuralmente similares a 1-(1,3-benzodioxol-5-yl-carbonil)piperidina (1, 2,

3, 4, 5, y 6) y se probó su actividad inhibitoria contra la enzima Acetilcolinesterasa,

resultados que conducirán a realizar estudios “in sílico” para buscar su potencial como

inhibidores de la enzima en su sitio activo, su síntesis orgánica en mayor escala y

estudios “in vivo” en animales de experimentación para probar su capacidad de

incrementar la memoria y posteriormente evaluar específicamente su potencial como

probables medicamentos anti-Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, como

un aporte a la salud del guatemalteco (PNUD, 2004, PNUD, 2007).

12

I.3 OBJETIVOS E HIPÓTESIS

I.3.1 Objetivos

I.3.1.1 General

Sintetizar seis amidas análogas a la Ampakina CX-516, mediante la modificación

estructural y ruptura oxidativa de Piperina y evaluar su actividad inhibitoria “in vitro”

contra la enzima Acetilcolinesterasa.

I.3.1.2. Específicos

I.3.2.1 Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperidin-1-yl)etanona (1).

I.3.2.2 Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-1-yl)etanona (2).

I.3.2.3 Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(pirrolidin-1-yl)etanona (3).

I.3.2.4 Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-morfolinoetanona) (4).

I.3.2.5 Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(5-metilisoxazol-3-yl)acetamida (5).

I.3.2.6 Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2-hidroxi-5-metilfenil)acetamida (6).

I.3.2.7 Evaluar la inhibición “in vitro” contra la enzima Acetilcolinesterasa de las seis

amidas sintetizadas.

I.3.2.8 Evaluar las Propiedades Farmacofóricas de las 6 amidas sintetizadas.

I.3.2 Hipótesis

Los compuestos 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperidin-1-yl)etanona, 2-

(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-1-yl)etanona, 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-

(pirrolidin-1-yl)etanona, 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-morfolinoetanona), 2-

(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(5-metilisoxazol-3-yl)acetamida y 2-(benzo[d][1,3]dioxol-

5-yl)-N-(2-hidroxi-5-metilfenil)acetamida, pueden ser sintetizados vía modificación

estructural y ruptura oxidativa de piperina, poseen propiedades farmacofóricas adecuadas

y actividad inhibitoria “in vitro” contra la enzima Acetilcolinesterasa.

13

I.4 METODOLOGÍA

I.4.1 Diseño, población a estudiar y muestra.

I.4.1.1 Localización

Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia de

la Universidad de San Carlos de Guatemala, ubicado en 14º36´03.55´´ Norte y

99º33´45.40´´ Oeste, a 1517 MSNM y temperatura media de 23 oC.

I.4.1.2 Universo.

Las seis moléculas sintetizadas, la materia prima y metodología necesaria para su síntesis

orgánica.

I.4.1.3 Población.

Reactivos utilizados para la síntesis orgánica de los compuestos a producir.

I.4.1.4. Modelo de muestreo.

Por la naturaleza de la investigación no se aplica un modelo de muestreo.

I.4.1.5. Fases de Trabajo.

El trabajo se desarrolló en dos Fases de Síntesis Orgánica, una Fase de estudio de sus

propiedades farmacofóricas y prueba de su actividad inhibitoria “in vitro” contra la

enzima acetilcolinesterasa.

I.4.1.5.1 Síntesis Orgánica.

I.4.1.5.1.1. Fase 1. Extracción y purificación de piperina de pimienta negra (Piper

nigrum).

En un matraz con capacidad para 2 litros, se añaden 988.25g gramos de pimienta negra

triturada en trozos, 1000 mL de etanol, deja reposar durante unas 120 horas y se separa el

material vegetal de la solución, utilizando filtración por gravedad.

Se obtienen 22.40 g de piperina (2.26% de rendimiento) con punto de fusión de 129.2 oC.

I.4.1.5.1.2. Fase 2, etapa 1. Isomerización de Piperina en (E)-5-(benzo[d][1,3]dioxol-5-

yl)-1-(piperidin-1-yl)pent-3-enona (dihidropiperina). (Figura 7).

Se pesa 11.62 g de piperina, se coloca en un vaso de precipitados de 500 mL, añade

lentamente 200 mL de ácido acético glacial y 0,96 g de Zinc. La mezcla se agita durante

24 horas, se filtra la solución para remover el exceso de Zinc, al filtrado se le añade agua

y se extrae con cloroformo

14

Figura 7. Reacción de Isomerización de Piperina.


Se rotaevapora el extracto clorofórmico y lava con solución al 5% de bicarbonato de

sodio.

El extracto lavado se purifica aún más en una columna cromatográfica. La

Dihidropiperina se identifica y caracteriza por su espectro UV/Vis, ya que está ya no

posee el mismo pico de absorción al eliminar el sistema conjugado de la piperina.

I.4.1.5.1.3. Fase 2, Etapa 2. Formación a partir de (E)-5-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-1-

(piperidin-1-yl)pent-3-enona (dihidropiperina) en Ácido 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-

yl)acético por ruptura oxidativa con permanganato de potasio. (Figura 8).

Figura 8. Reacción de Ruptura Oxidativa de Dihidropiperina.


En un erlenmeyer de 250 mL se introducen 9.05 g Permanganato de Potasio, 50 mL de

agua, 5.1 g de dihidropiperina, se agita a temperatura ambiente con ayuda de un agitador

magnético por 30 minutos hasta lograr que la dihidropiperina se disuelva. Luego se

aumenta la temperatura hasta 65ºC por una hora hasta formación de un anillo color café

marrón que indica que todo el permanganato de potasio ha reaccionado. Luego se añade

aproximadamente 1 mL de metanol, el cual coadyuva a que el permanganato de potasio

sin reaccionar sea eliminado. Se obtiene un precipitado café marrón que es filtrado. Se

lava el erlenmayer con solución de Hidróxido de Sodio al 5%.

El filtrado se enfría con ayuda de un baño de hielo y se agrega gota a gota ácido

clorhídrico concentrado hasta acidificar la solución, se observará la formación de

cristales, estos pertenecen a una mezcla de los dos productos de reacción.

Estos cristales son colocados en un balón de 100 mL, se disuelven con 20 mL de etanol,

se agregan 5 mL de Ácido Sulfúrico concentrado, se añaden perlas de ebullición y se

refluja por 2 horas.

Está mezcla es destilada y se toman fracciones por diferencia en sus puntos de ebullición.

La porción menos volátil es el (Ácido 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)acético) que se

saponifica reflujando nuevamente en 20 mL de solución al 20% de hidróxido de potasio.

Se acidifica nuevamente en frio y se obtiene el ácido carboxílico en forma cristalina.

I.4.1.5.1.4. Fase 3. Síntesis, a partir de Piperina de: 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-

(piperidin-1-yl)etanona (1) Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-1-

yl)etanona (2) 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(pirrolidin-1-yl)etanona (3) Sintetizar 2-

(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-morfolinoetanona (4).Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-

15

yl)-N-(5-metilisoxazol-3-yl)acetamida (5). 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2-hidroxi-5-

metilfenil)acetamida (6). (Figura 9).

Figura 9. Síntesis de las Amidas 1-6.


I.4.1.5.1.4.1 Procedimiento de Tang (Tang, P. 2003).

En un balón de fondo redondo de 200 mL secado a la flama equipado con dos tapones

esmerilados y una trampa de vacío en la tercera boca conectada a un condensador de

reflujo con un sistema de ingreso de Nitrógeno, se añaden 4.56 g del Ácido 2-

(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)acético, 200 mg de ácido bórico y 90 mL de tolueno. Se añade

un agitador magnético de teflón a la mezcla, se agita y agrega aproximadamente 3.5 g de

la amina correspondiente (piperidina para 1, piperazina para 2, pirrolidina para 3,

morfolina para 4, 5-metilisoxazol-3-amina para 5 y 2-amino-4-metilfenol para 6).

La mezcla de reacción se refluja con calor por 16 horas, colectándose en la trampa

respectiva, el agua que se condensa (0.6 mL aproximadamente). Al finalizar el tiempo de

reflujo, la mezcla se deja enfriar a temperatura ambiente y se mezcla con 500 mL de n-

hexano para permitir que la amida formada precipite como un sólido blanco. Se continúa

16

agitando la mezcla hexánica por 30 minutos adicionales. El precipitado se filtra al vacío y

lava con dos porciones sucesivas de 60 mL de n-hexano y 2 porciones de 60 mL de agua

destilada. El sólido se seca al vacío por 12 horas para obtener la amida correspondiente,

la que se identifica por su espectro de masas y 1H-NMR. Se obtienen sus propiedades

físicas por ser un compuesto nuevo.

I.4.1.5.1.4.2. Procedimiento de Terekado (Terakado, D.; Oriyama, T. 2005).

Una mezcla de 2.0 g del Ácido 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)acético y aproximadamente

1.0 g de la amina correspondiente en 50 mL de cloroformo, se enfría a 10 ºC y se le

agrega gota a gota diciclohexilcarbodiimida (DCC) (aproximadamente 1.95 g) disuelta en

dioxano seco (40 mL). Terminada la adición, se agita por 24 hrs. a temperatura ambiente.

La mezcla de reacción se filtra y se elimina el solvente del filtrado. El crudo obtenido se

cristaliza desde etanol. Las amidas se identifican por su espectro de masas y 1H-NMR. Se

obtienen sus propiedades físicas por ser compuesto nuevo.

I.4.1.5.2. Fase 4. Determinación de la actividad inhibitoria contra Acetilcolinesterasa.

Las amidas sintetizadas se disuelven en metanol y aplican sobre un sistema de

Cromatografía en Capa Fina utilizando como fase móvil una solución de Acetato de Etilo

y n-Hexano en proporción a determinar de acuerdo a la elusión de los compuestos

sintetizados.

Al finalizar el desarrollo de la cromatografía, que se realiza en duplicado, se asperja con

solución de Acetilcolinesterasa.

El compuesto que muestre inhibición contra la enzima, mostrará un “halo de inhibición”

alrededor de la mancha que identifica al compuesto en la placa cromatográfica.

I.4.1.5.3. Fase 5. Estudio de las Propiedades Farmacofóricas de las Amidas sintetizadas.

Utilizando los Programas Computacionales LigandScout® versión 1.03 de Interligand

Inc. y JChem versión 3.2.3 de Chem Axon Inc. se determinan los parámetros

farmacofóricos “Relative Topological Polar Surface Area”, “Topological Polar Surface

Area” -TPSA-, Número de Átomos Aromáticos, “cLogP”, Número de Átomos

Donadores de Hidrógeno y Número de Átomos Aceptores de Hidrógeno. El

procedimiento teórico se fundamenta en que la sumatoria de las contribuciones

superficiales de los fragmentos polares de cada molécula, determinadas por los

algoritmos respectivos, son comparados por el método de “mínimos cuadrados”, para

determinar la congruencia entre la estructura optimizada geométricamente en tres

dimensiones con la contribución de sus fragmentos polares a su “fijación” en el sitio

activo de una enzima en particular

Estas propiedades se calcularon utilizando los siguientes programas informáticos:

LigandScout v. 1.03, (No. de Serie: 14520307730892251293) de Inte:Ligand S.A.

basado en: G. Wolber and T. Langer. LigandScout: 3-D Pharmacophores Derived

from Protein-Bound Ligands and Their Use as Virtual Screening Filters J. Chem.

Inf. Model; 2005; 45(1); 160-169.

Peter Ertl, Bernhard Rohde, Paul Selzer. Fast Calculation of Molecular Polar

Surface Area Directly from SMILES. Novartis Pharma AG, ChemInformatics,

17

CH-4002, Basel, Switzerland. Basado en: Ertl, P., Rohde, B., Selzer, P. Fast

calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based

contributions and its application to the prediction of drug transport properties. J.

Med. Chem. 2000, 43, 3714-3717.

18

PARTE II

MARCO TEÓRICO

Una de las ramas más antiguas de la Química Orgánica es la Química de Productos

Naturales. Se estudiaban plantas locales, que de acuerdo a la tradición popular, se les

adjudicaba propiedades medicinales, originando la Etnofarmacología, se elaboraban

preparados galénicos como infusiones, lociones, cremas, pomadas, elíxires, jarabes que

contenían el extracto activo de la planta (Nakanishi, K. 1999, Kuklinski, C. 2000).

Con el advenimiento de las técnicas espectroscópicas y espectrométricas, especialmente

Resonancia Magnética Nuclear y Espectrometría de Masas de Alta Resolución en la

década de los noventas, la determinación de la estructura química de las moléculas

presentes en los extractos activos fue realizándose de rutina. El número de moléculas

aisladas de fuentes naturales con alguna actividad farmacológica reportada crece

abundantemente, contándose a la fecha con más de 50,000 (Lee, K. 2004, Butler, M.

2004, Newman, D., Cragg, G. 2007, Molinski, T. 2010).

La determinación de la actividad biológica “in vitro”, permiten rápida y a bajo costo

determinar actividades antibacteriana, antifúngica, antiparasitaria y antimitótica entre

otras (CYTED, 1995, Larson, J. et al. 2007, Rosén, J. et al. 2009), permite efectuar

separaciones eficientes y siguiendo un fraccionamiento bioguiado, puede llegarse a

obtener la molécula responsable o bien el extracto más simple en donde la actividad

biológica se mantiene.

Lamentablemente, el número de moléculas que alcanza a convertirse en un medicamento

debidamente registrado es de alrededor de 1:10,000, con un promedio de unos 8 años de

pruebas pre-clínicas y clínicas para poder ser autorizadas a comercializarse.

Reportes recientes, nos indican que hasta junio de 2006 (Henkel, Th. et al. 1999,

Newman, D., Cragg, G. 2007 ), se encontraban registradas 88,318 moléculas de origen

natural en el Diccionario de Productos Naturales y 35,785 bioactivas en la Base de Datos

de Productos Naturales, con un crecimiento de unas 600 nuevas entidades activas por

año.

En contraste, en el mundo occidental, únicamente 21 sustancias fueron autorizadas en

2010 para comercializarse como entidades terapéuticas, de las cuales 9 tienen origen

natural (Macor, J. 2011).

Si bien es cierto que ese año presenta una reducción en el número de nuevas entidades

químicas autorizadas para su comercialización como medicamentos, ya que el promedio

hasta el 2009 es de 26, la tendencia se mantiene en su reducido número en el mundo

occidental en comparación con otras regiones del mundo (Macor, J. 2011).

En la actualidad existe gran interés en el estudio de los productos naturales, sustentado

fundamentalmente en el desarrollo de la Síntesis Orgánica Asimétrica, que permite

construir moléculas orgánicas quirales con mucha menor dificultad que hace unos diez

años, apoyada en los estudios de biogénesis molecular y el avance de las técnicas

instrumentales disponibles para la elucidación de estructuras como Resonancia

Magnética Nuclear de una y dos dimensiones, Espectrometría de Masas de Alta

Resolución (HRMS), Cromatografía de Gases (GC) y de Alta Resolución (HPLC) entre

otras (Rahman y Choundary, 1998, Lee, K. et al. 2004, Johnson T. et al. 2011).

19

La síntesis orgánica de moléculas derivadas de productos naturales como fuente de

nuevos medicamentos, aprendiendo las lecciones que nos da la naturaleza, asume

actualmente enorme importancia, con la nuevas tendencias de preferir medicamentos de

índole natural en contraste con aquellos eminentemente sintéticos (Lee, K. et al. 2004,

VanMiddlesword, F., Cannell, R. 1998, Morris, J., Phillips, A. 2008).

La síntesis de piperamidas (amidas con estructura similar a piperina, el compuesto más

abundante de la pimienta negra -Piper nigrum-) y sus análogos, se inicia en el siglo XIX

para confirmar la estructura de amidas extraídas del género Piper, que generalmente

poseen potente actividad insecticida.

La primera síntesis de piperina se reporta por Rugheimer en 1882 y envuelve la

condensación de piperidina con el cloruro de acilo del ácido pipérico, que había sido

obtenido por hidrólisis de la misma piperina. (Dyer, L. et al. 2004).

Ejemplos de piperamidas de menor peso molecular, similares a las que se sintetizaron,

como N-trans-feruloyl piperidina (I), (E)-3-(benzo(b)[1,3]dioxol-5-yl)-1-(pirrolidin-1-

yl)prop-2-en-ona (II), han sido sintetizadas por Rotherham y Semple (Rotherham, L.,

Semple, J. 1998) en 1998 y Ribeiro y Colaboradores (Ribeiro, T. et al. 2004) en 2004

(Figura 10).

Figura 10. Estructura de N-trans-feruloyl piperidina (I), (E)-3-(benzo(b)[1,3]dioxol-5-yl)-1-

(pirrolidin-1-yl)prop-2-en-ona (II).


Ambos utilizan reacciones de condensación aldólica vía síntesis del ácido cinámico

correspondiente, similares a las que se utilizarán en esta investigación para sintetizar con

buen rendimiento estas moléculas.

Las reacciones de condensación aldólica, son muy comunes en química orgánica,

utilizadas para preparar compuestos con diversas funcionalidades, basadas en alfa-

sustituciones de carbonilo o sustituciones y adiciones a carbonilo, principalmente de

aldehídos y cetonas, para convertirlas en iones enolato, quienes atacan nucleofílicamente

a un segundo carbonilo en reacciones de adición o sustitución nucleofílicas. (Smith, M.,

March, J. 2007).

La condensación de Perkin consiste en la reacción entre un anhidrido de ácido y un

aldehído aromático catalizada por un ión carboxilato.

El anhidrido genera un carbanión debido a la influencia del ión carboxilato, el cual ataca

al grupo carbonilo del aldehído.

Seguidamente deshidrata e hidroliza el anhídrido para generar el ácido cinámico

respectivo (Figura 11).

20

Figura 11. Esquema de la Condensación de Perkin.


Esta reacción se ha intentado realizar utilizando microondas, para evitar el prolongado

reflujo (8-10 horas) requerido, obteniéndose buenos resultados (Veverková, E. et al.

1999).

La condensación de Knoevenagel es la reacción entre un aldehído y una cetona que no

contienen hidrógenos alfa y un compuesto del tipo Z-CH2-Z’ o Z-CHR-Z’, en donde Z

and Z’ son grupos atractores de electrones.

El objetivo es generar el ácido cinámico para que, luego de la reducción del doble enlace

alifático, generar la amida respectiva de la siguiente forma.

En la actualidad esta condensación es muy utilizada para la síntesis de enonas y enolatos

funcionalizados, reportándose recientemente su uso para preparar E- y Z- 2-Alkenales

Trisubstituidos y Furanos, con el aporte de ser una reacción estereoselectiva (Tsutomu, I.,

Kawafuchi, H. 2006).

El Modelaje Molecular es una herramienta que utiliza algoritmos desarrollados y

comercializados en paquetes de “software” utilizados para caracterizar una molécula en

tres dimensiones, derivando descriptores que permitan correlacionar la forma, superficie,

volumen y funcionalidades orgánicas de una molécula con la propiedad farmacológica

que se le adscribe (Xu, J. Hagler, A. 2002, Caprino, L., Russo, P. 2006).

El Modelaje Molecular es una herramienta de rutina en nuestros días, utilizándose

principalmente para predecir la bioactividad de una serie de moléculas estructuralmente

similares, al modelarse computacionalmente mediante algoritmos cada vez mas

complejos (Bowen, J., Allinger, N. 1991, Larsen, Th. et al. 2005, Kind, T. et al. 2009), la

interacción entre la molécula y sus farmacóforos con el modelo tridimensional de la

proteína o enzima sobre la cual se ejerce la acción.

Inclusive artículos de los últimos años, (Wilson, E. 2002, ACS, 2007,) muestran la

importancia de la Química Computacional en la construcción del modelo del Genoma

Humano y la creciente aplicación de algoritmos computacionales de mecánica molecular

en la Química Medicinal (ACS, 2007b, Gleeson, M. et al. 2011).

O

O

O

+

O

O

O

O

O O

OH

Ar

O

H +

+

O

O

O

Ar

O O

O

O

O

1. CH3COOH2. Hidrólisis

Ar

O

OH

Ar-CHO + H2C(COOC2H5)2R2NH

Ar-CH=C(COOC2H5)2 Ar-CH=CH-COOH

21

La Enfermedad de Alzheimer se caracteriza por la pérdida de la sinapsis neuronal, aunada

a la co-ocurrencia de dos lesiones histológicas en el cerebro; el aparecimiento de

depósitos extracelulares (placas seniles), cuyo componente principal es una forma fibrilar

predominantemente de un péptido de 40-42 aminoácidos conocido como Beta-amiloide

asociado a la “proteina tau”, que parece jugar un rol importante en la degeneración de la

enfermedad (Khachaturian, Z. 1985, Brunden, K. et al. 2009).

El sistema colinérgico, es entonces, el más afectado de los sistemas neurotransmisores,

con pérdida sustancial de su función en la corteza cerebral e hipocampo. Lo anterior, es la

base para la utilización de moléculas anticolinérgicas (bloqueadores de la acetil y de la

butiril-colinesterasa) como la base para el tratamiento más efectivo que existe contra la

enfermedad (Becker, R. et al. 1997).

Su inhibición, ya sea selectiva o no, amplifica la acción de la Acetilcolina, manteniendo

por más tiempo la sinapsis neuronal durante la Enfermedad de Alzheimer.

Tacrine (Cognex

), que es actualmente el medicamento más utilizado, es un inhibidor de

la acetilcolinesterasa, sin embargo posee una utilidad clínica limitada, por la mejoría

relativamente pequeña obtenida con la terapéutica y un importante espectro de efectos

adversos (Brunton, L. et al. 2010). Inhibidores de la Buririlcolinesterasa, como N8-

norphenserine, N1,N

8-bisnorphenserine, Tolserina y análogos de la Cysmerina han sido

sintetizados recientemente, realizado estudios de Estructura-Actividad Biológica (SAR) y

demostrado potente acción anticolinérgica (Yu, Q. et al. 1999).

Se espera en un futuro cercano el inicio de las pruebas clínicas que puedan convertirla en

medicamentos. Otro tipo de sustancias, las AMPAKINAS (Ampalex

), licenciadas a

Cortex Farmacéutica por la Universidad de California en 1993 y actualmente en etapas

finales de la Fase Clínica III en la FDA de los Estados Unidos, actúan por un mecanismo

-

amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol propanoico) tipo glutamato, aumentando el flujo de

este neurotransmisor hacia su receptor (Simmon, V. 2003).

Los receptores AMPA estimulan a nivel molecular ciertos tipos de memoria, al fomentar

el funcionamiento de neuronas en un proceso que se conoce como Potenciación a Largo

Plazo (PLP). Las AMPAKINAS cuando se unen a un receptor AMPA, producen en

respuesta un incremento del flujo de glutamato hacia su receptor, generando PLP.

El efecto es que se mejora la capacidad de memoria y de recordar, hecho que está

probado en estudios farmacológicos con ratas (Lynch, G. 1998).

Estudios simultáneos, sugieren que las AMPAKINAS, tienen potencial como probables

medicamentos contra la esquizofrenia, depresión y la enfermedad de parkinson, incluso

Cortex farmacéutica en 1999, licencia a la compañía farmacéutica de origen suizo,

Organón, la licencia para estudiarlas clínicamente contra la esquizofrenia y el Desorden

de Déficit de Atención e Hiperactividad (Attention Deficit Hyperactivity Disorder -

ADHD-).

22

Su mecanismo de acción se propone ser Moduladores Alostéricos de los receptores

AMPA (Figura 12). Figura 12. Mecanismo de Acción de las AMPAKINAS.

Fuente: Swanson, Ch. et al. 2005.

Esta modulación la realiza en tres etapas, atenuación o desensibilización de los receptores

AMPA, fortaleciendo la transmisión sináptica y facilitando su potenciación a largo plazo

(sustrato de la memoria) y la estimulación de la producción de BDNF -Brain Derived

Neurotrophic Factor- (Swanson, Ch. et al. 2005).

En 2009, Simmons y colaboradores (Simmons, D. et al. 2009) reportan que las

AMPAKINAS mejoran la plasticidad sináptica y por ende la memoria en ratones con

Enfermedad de Huntington, inhibiendo las BDNF (Brain Derived Neurotrophic Factors),

asociadas con las mutaciones que se observan en la Enfermedad de Huntington.

En 1994, se reporta que 1-(1-3-bezodioxol-5-yl-carbonil)piperidina, un compuesto

similar estructuralmente a la principal AMPAKINA (CX-516) tiene la capacidad de

incrementar la memoria en animales de experimentación (Staubli, U. et al. 1994).

La similitud estructural de este último con la piperina, el principal componente de la

pimienta negra (Piper nigrum), visualizada por Schatz y publicada en un artículo

educacional en 1997 (Schatz, P. 1997), lleva a la creación del Programa de “Síntesis de

Moléculas Estimuladoras de la Memoria Derivadas de Productos Naturales Abundantes y

Conocidos” (Memory Enhancers by Molecules Derived from Common Natural

Compounds) (Cóbar, O. 1997), del Departamento de Química Orgánica de la Facultad de

Ciencias Químicas y Farmacia de la Universidad de San Carlos, que pretende sintetizar

moléculas funcional y estructuralmente similares a CX-516 (como

Benzodioxolpiperidina) (Figura 13), por ruptura de la molécula de piperina y síntesis a

partir de precursores naturales pequeños.

23

Figura 13. Estructura de Piperina y Benzodioxolpiperidina.


Las moléculas que se sinteticen en el Programa “Síntesis de Compuestos que

Incrementan la Memoria, Derivados de Productos Naturales Conocidos y Abundantes”

que se desarrolla en la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia de la Universidad de

San Carlos de Guatemala (Cóbar, O. 1997) que demuestren mayor actividad inhibitoria

contra las enzimas Acetil y Butirilcolinesterasa, serán sintetizadas en mayor cantidad y

sometidas a las pruebas farmacológicas necesarias para probar su capacidad de

incrementar la memoria en animales de experimentación.

Este sexto proyecto del Programa, sintetiza seis amidas estructuralmente similares a

Benzodioxolpiperidina, vía isomerización de la piperina, su posterior ruptura oxidativa y

formación de la amida correspondiente.

La isomerización tiene como objetivo convertir el doble enlace conjugado de la piperina

en uno solo y “moverlo” hacia un carbono adyacente al primer doble enlace de la

piperina.

Lo anterior permite que el ácido carboxílico, obtenido de la posterior ruptura oxidativa,

posea un carbono adicional, permitiendo generar amidas con un grupo metileno “extra”.

Las Piperamidas (moléculas estructuralmente similares a han sido aisladas de varias

especies de plantas del género Piper (Dyer, L. et al, 2004; Ribeiro, T. et al. 2004; Mata,

R. et al. 2004; Vasques, R. et al. 2002; Alecio, A. et al. 2004) sintetizadas (Rotherham,

L., Semple, J. 1998; Mata, R. et al. 2004; Araujo-Junior, J. et al. 1999) y probada su

actividad biológica como ansiolíticos, antiparasitarios antioxidantes, e insecticidas (Dyer,

L. et al. 2004; Araujo, J. 2004; Ribeiro, T. et al. 2004, Panda, S., Kar, A. 2003).

Las moléculas sintetizadas en las anteriores fases de este proyecto y las sintetizadas

en este proyecto, son noveles y distintas de las reportadas en la literatura.

La formación de amidas directamente a partir de ácidos carboxílicos no es un

procedimiento común, ya que tradicionalmente se convierte primero el ácido en el

cloruro de acilo correspondiente y luego se convierte este en la amida respectiva (Carey,

F., Sundberg, R. 2007).

En el año 2003, Pingwah Tang publica en Organic Syntheses (Tang P, 2003), un

procedimiento para convertir amidas directamente del ácido carboxílico correspondiente,

con la ventaja que no se produce el cloruro de ácido, que es tóxico e inestable.

24

En 2005, se publica por Dai Terekado una variante del procedimiento para generar

enlaces peptídicos (amida) haciendo reaccionar directamente un ácido carboxílico y una

amina utilizando diciclohexilcarbodiimida -DCC- (Terakado, D., Oriyama, T. 2005).

Estos dos procedimientos para sintetizar las amidas a partir de su ácido cinámico

correspondiente se utilizarán en este proyecto (Figura 14).

Figura 14. Esquema de reacciones generales de Síntesis.


En 2002 (Martson, A. 2002), se publicó un ensayo in vitro, utilizando cromatografía en

capa fina (TLC) para determinar actividad de extractos naturales y compuestos para

determinar inhibición contra las enzimas Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa,

mecanismo actualmente utilizado para detectar compuestos orgánicos con potencial anti-

Alzheimer. Lo anterior permite ahora probar de una manera más sencilla y con alto grado

de objetividad, la actividad buscada de los productos orgánicos a sintetizar.

Los Parámetros Farmacofóricos (Figura 15) a determinar de las moléculas a sintetizar

son; “Relative Topological Polar Surface Area”, “Topological Polar Surface Area” -

TPSA-, Número de Atomos Aromáticos, “cLogP”, Número de Atomos Donadores y

25

Número de Atomos Aceptores de Hidrógeno, todo ello para tener una idea de su

capacidad para acomodarse al sitio activo de enzimas cuyas estructuras ya se encuentran

elucidadas y pueden obtenerse en la base de datos de “Protein Data Bank” (base de datos

de libre acceso).

Figura 15. Ejemplo de Farmacóforo de Piperazin Amida de

2,3-dihydrobenzo[b][1,4]dioxin-6-carbaldehido.

Fuente: Cóbar, O. et al. 2011 (Proyecto FD-17-2007).

“Topological Polar Surface Area”, se define como la suma de las contribuciones

superficiales de los átomos polares de la molécula (usualmente Oxígenos, Nitrógenos y

los Hidrógenos unidos a ellos).

Estudios “in silico” han mostrado que sus resultados correlacionan bien con sus

propiedades de transporte como absorción intestinal o penetración en las barreras

cerebrales sanguíneas (Ertl, P. et al. 2000, Manhold, R. et al. 2009, Gleeson, M. et al.

2011).

El número de donadores y aceptores de Hidrógeno, el peso molecular y el “Coeficiente

de Partición n-octanol/agua” (cLogP) permiten predecir, mediante sus “Propiedades de

Lipinski”, su capacidad para unirse a donadores y aceptores de Hidrógeno en los sitios

activos de enzimas y su capacidad para absorberse oralmente, ya que está relacionado con

su solubilidad e influencia su habilidad para penetrar entre membranas celulares,

incluyendo aquellas de los epitelios intestinales.

La Regla de Lipinski, formulada por Christopher Lipinski y colaboradores de Pfizer

Pharmaceutics en 1997 (Lipinski, C. et al. 1997), establece que las moléculas para poseer

adecuada absorción y permeación en sistemas biológicos y tener probabilidades de éxito

en convertirse en buenos candidatos a medicamentos deben cumplir con los siguientes

criterios:

Cinco (5) o menos donadores de Puentes de Hidrógeno.

Diez (10) o menos aceptores de Puentes de Hidrógeno.

Peso molecular menor o igual a 500 umas.

logP calculada es menor o igual a cinco (5).

Cinco (5) o menos enlaces rotables.

26

La Regla de Lipinski denomina así ya que los valores “límite” de cada uno de estos

parámetros son cercanos a 5 o múltiplos de 5.

Se ha encontrado que normalmente la suma de Ns y Os en la fórmula molecular fué

mayor que 10 en el 12% de los compuestos.

Adicionalmente el 11% poseen un peso molecular mayor que 500, el 10% tiene un

CLogP mayor que 5 (o un MlogP mayor que 4.15) y en el 8% de los compuestos la suma

de OHs y NHs en la estructura química es mayor que 5.

Tamohiro Sato y colaboradores de la Universidad de Tokio, (Sato, T. et al. 2008),

publican en 2008 el uso del modelo denominado por ellos "Support Vector Machine”,

para construir un esquema que permite clasificar hasta 125 funciones moleculares y

comparar fácilmente sus propiedades farmacofóricas.

En dicho estudio analizaron el perfil y patrones de los valores calculados de 871

medicamentos de patente actualmente en el mercado mundial, mostrando su fortaleza

principalmente en la detección de interacciones moleculares relacionados con efectos

adversos de los medicamentos estudiados.

Otro ejemplo reciente de la creciente utilización del perfil farmacofórico de candidatos a

medicamentos, lo constituye el trabajo de Taha Mutasem y colaboradores del

Departamento de Biofarmacéutica y Farmacia Clínica de la Universidad de Jordania

(Mutasem, T. et al. 2008).

En él, estudiaron el espacio farmacofórico de la enzima Glicógeno Sintasa Kinasa-3

(GSK-3), utilizando dos diversos set de 152 moléculas inhibidoras de la enzima,

logrando identificar al menos 15 moléculas con diferente estructura química con probable

actividad anti-GSK-3.

Rayan y colaboradores en 2010, publican una aproximación para “indexar” compuestos

con propiedades de convertirse en medicamentos de uso oral, utilizando el algoritmo

“Iterative Stochastic Elimination”, que distingue entre los medicamentos actualmente

comercializados para administrarse en forma oral y compuestos en desarrollo (Rayan, A.

et al. 2010).

Manchester y colaboradores en ese mismo año, reportan el análisis del pKa de 2011

compuestos diseñados “in sílico” como medicamentos de uso oral, recalcando la

importancia de este parámetro en el diseño de nuevos fármacos (Manchester, J, et al.

2010).

Como resultado de la ejecución de cinco proyectos dentro del Programa de “Síntesis de

Compuestos que Incrementan la Memoria, Derivados de Productos Naturales Conocidos

y Abundantes”, se enfatiza en que se han sintetizado 24 moléculas orgánicas análogas a

1-(1,3-bnenzodioxol-5-ylacetil)piperidina, la mayoría de ellas con actividad inhibitoria

contra las enzimas citadas.

27

En este proyecto se sintetizaron seis moléculas distintas, utilizando metodologías

sintéticas diferentes a las utilizadas en los otros proyectos, explorando las rutas más

eficientes para la síntesis de este tipo de moléculas biológicamente activas y sus

propiedades farmacofóricas, abriendo una nueva aproximación teórica a sus probables

propiedades medicinales.

28

PARTE III

III.1 RESULTADOS

FASE I.

III.1.1 Etapa 1. Extracción de Piperina de la Pimienta negra (piper nigrum).

Se obtienen 20.60 g de Piperina a partir de la pimienta negra, que corresponden a 0.072

moles con un porcentaje de rendimiento de 62.76%.

El punto de fusión corregido es de 133oC.

III.1.2 Etapa 2. Isomerización de la Piperina.

Se obtienen 6.7 g de dihidropiperina, que corresponden a 0.0233 moles con un porcentaje

de rendimiento de 62.76 %.

III.1.3 Etapa 3. Ruptura Oxidativa de Dihidropiperina.

El punto de fusión del ácido no pudo determinarse ya que se descompone arriba de los

210oC. El rendimiento de reacción es del 45.28%.

III.1.4. Etapa 3. Formación de las amidas (1), (2) (3) (4) y (5).

III.1.4.1. Síntesis de 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperidin-1-yl)etanona (1).

El punto de fusión corregido es de 175

oC, no comparable con la literatura al no estar

reportada la molécula. El rendimiento es del 54.4%.

III.1.4.2. Síntesis de 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-1-yl)etanona (2).

29

El punto de fusión no pudo tomarse, ya que se descompone arriba de los 225

oC. El

rendimiento de reacción es del 44.6%

III.1.4.3. Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(pirrolidin-1-yl)etanona (3).



reportada la molécula. El rendimiento de reacción es del 57.1%.

III.1.4.4 Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-morfolinoetanona) (4).



reportada la molécula. El rendimiento es del 54.8%

III.1.4.5. Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(5-metilisoxazol-3-yl)acetamida (5).




III.4.1.6. Sintetizar 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2-hidroxi-5-metilfenil)acetamida (6).




30

III.1.5 FASE III.

Modelaje Molecular y Propiedades Farmacofóricas de Compuestos Sintetizados.

Los resultados obtenidos se presentan en los cuadros siguientes:

III.1.5.1 Optimización Geométrica y Propiedades Farmacofóricas de 2-

benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperidin-1-yl)etanona (1) (Cuadro 1). Cuadro 1. Propiedades Fisicoquímicas y Farmacofóricas de 2-benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperidin-1-

yl)etanona (1).

Propiedad Valor

Fórmula Molecular C14H17NO3

Peso molecular (umas) 247.29

Calor de Formación (Hatrees) -814.534094

cLogP 1.87

TPSA 30.762 Å2

Polarizabilidad 59.11

Ovalidad 1.38

Volumen molecular 253.72 Å3

Area Molecular 268.04 Å2

No. de Aceptores 4

No. de Donadores 0

Anillos 2

Atomos Aromáticos 6

Momento Dipolar (Debyes) 3.74



benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-1-yl)etanona (2). (Cuadro 2). Cuadro 2. Propiedades Fisicoquímicas y Farmacofóricas de 2-benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-

1-yl)etanona (2).

Propiedad Valor

Fórmula Molecular C13H16N2O3



cLogP 0.51

TPSA 43.341 Å2


Ovalidad 1.38


Area Molecular 264.13Å2

31

No. De Aceptores 4

No. De Donadores 0

Anillos 2





benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(pirrolidin-1-yl)etanona (3) (Cuadro 3). Cuadro 3. Propiedades Fisicoquímicas y Farmacofóricas de 2-benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(pirrolidin-

1-yl)etanona (3).

Propiedad Valor




cLogP 1.45

TPSA 31.180 Å2


Ovalidad 1.37



No. de Aceptores 4

No. de Donadores 0

Anillos 2




32


(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-morfolinoetanona) (4) (Cuadro 4).

Cuadro 4. Propiedades Fisicoquímicas y Farmacofóricas de 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-

morfolinoetanona) (4).

Propiedad Valor




cLogP 0.74

TPSA 38.522 Å2


Ovalidad 1.38



No. de Aceptores 5

No. de Donadores 0

Anillos 2




III.1.5.5 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(5-metilisoxazol-3-yl)acetamida (5) (Cuadro 5). Cuadro 5. Propiedades Fisicoquímicas y Farmacofóricas de 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(5-

metilisoxazol-3-yl)acetamida (5).

Propiedad Valor

Fórmula Molecular C13H12N2O4



cLogP 1.06

TPSA 58.73 Å2


Ovalidad 1.42



No. de Aceptores 0

No. de Donadores 0

Anillos 2




33


(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2-hidroxi-5-metilfenil)acetamida (6) (Cuadro 6).

Cuadro 6. Propiedades Fisicoquímicas y Farmacofóricas de 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2-

hidroxi-5-metilfenil)acetamida (6).

Propiedad Valor




cLogP 2.66

TPSA 55.990 Å2


Ovalidad 1.45



No. de Aceptores 5

No. de Donadores 2

Anillos 2




34

III.1.6 FASE IV.

Actividad “in vitro” contra la Enzimas Acetilcolinesterasa (Cuadro 7).

Cuadro 7. Actividad Inhibitoria “in vitro” contra la enzima Acetilcolinesterasa.

Amida Actividad

2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperidin-1-yl)etanona (1). +++

2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-1-yl)etanona (2). +++

2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(pirrolidin-1-yl)etanona (3). ++++

2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-morfolinoetanona) (4). ++++

2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(5-metilisoxazol-3-yl)acetamida (5). ++++

2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2-hidroxi-5-metilfenil)acetamida (6). +++++

Notas. Se compara la máxima inhibición (+++++) de la amida 6 (con la mayor inhibición) con los

compuestos 1 al 5. Martson, A.; Kissling, J.; Hostettmann, K. (2002). A Rapid TLC Bioautographic

Method for the Detection of Acetylcholinesterase and Butyrylcholinesterase Inhibitors in Plants.

Phytochemical Analysis, 13, 51-54.


35

III.2 Discusión de Resultados

III.2.1 Isomerización de la Piperina.

La isomerización de la piperina a dihidropiperina, se realizó siguiendo al procedimiento

establecido por Das y colaboradores en 1998 (Das, B., Madhusudhan, P. 1998), en el que

reflujando por 24 horas piperina en ácido acético y Zn metálico y piridina como solvente,

se obtiene un 62.8% de rendimiento, similar al reportado (74%).

La pureza inicial de la piperina pudo influir en la disminución en un 12% del rendimiento

esperado.

III.2.2 Ruptura Oxidativa de Dihidropiperina y formación del Ácido 2-

(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)acético.

La reacción utilizada es la ruptura oxidativa con agentes oxidantes fuertes (KMnO4 y

NaIO4), ampliamente discutida en libros de texto de Química Orgánica general y

experimental.

La oxidación en las condiciones realizadas, luego de modificar las variables de

temperatura y tiempo de reflujo, se logra un 45% de rendimiento, el cual es muy bueno,

tomando en consideración las condiciones libres de oxígeno y temperatura requeridas, ya

que se preveía la ruptura del anillo de benzodioxol al incrementarse la temperatura y

filtrarse oxígeno al sistema.

El punto de fusión corregido del ácido es de 185oC, no comparable con la literatura al no

estar reportada la molécula. El rendimiento de reacción es del 45.28%.

36

III.2.3 Caracterización Espectroscópica de 2-benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperidin-1-

yl)etanona (1).

La amida se identificó por Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear de Protón y

de Carbono 13.

1H-RMN: Varias señales solapadas entre 1.3 ppm y 3.4 ppm que integran a los 10

protones del grupo piperidino, la señal a 5.9 ppm, singlete ancho, 2H, que corresponde al

metileno del sistema 1,3 dioxol y las 3 señales en la zona de los protones aromáticos

(entre 6.1 y 7.2 ppm) típicas de poseer el anillo aromático sustitución de grupos atractores

de electrones como Oxígeno.

13

C-RMN: las 5 señales entre 18 ppm y 44 ppm correspondientes a los 5 carbonos del

grupo piperidino, la señal a 103 ppm del metileno del sistema 1,3 dioxol, las seis señales

del sistema aromático entre 109 ppm y 146 ppm y la señal característica del grupo

carbonilo de la amida a 169 ppm.

III.2.4 Caracterización Espectroscópica de 2-benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(piperazin-

1-yl)etanona (2).

1H-RMN: tres señales entre 2.4 ppm y 3.2 ppm que integran a 8 protones que

corresponden a los protones del grupo piperazino, la señal a 5.9 ppm correspondiente al

metileno del sistema 1,3 dioxol, las 3 señales en la zona de los protones aromáticos (entre

6.1 y 7.1 ppm) típicas de poseer el anillo aromático sustitución de grupos atractores de

electrones como Oxígeno y la señal a 1.21 ppm correspondiente al protón –NH de la

piperazina.

13

C-RMN: las 4 señales entre 34 ppm y 45 ppm correspondientes a los 4 carbonos del

grupo piperazino, la señal a 103 ppm del metileno del sistema 1,3 dioxol, las seis señales

del sistema aromático entre 109 ppm y 146 ppm y la señal característica del grupo

carbonilo de la amida a 170 ppm.

El Punto de Fusión del compuesto no se encuentra reportado en la literatura, por lo que es

un aporte en este campo.

37

III.2.5 Caracterización Espectroscópica de 2-benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-(pirrolidin-

1-yl)etanona (3).

1H-RMN las señales solapadas entre 1.6 ppm y 3.7 ppm, que integran a los 8 protones del

sistema pirrolidínico, señal ancha a 6.0 ppm que integran los 2 protones que corresponde

a los grupos metileno del sistema 1,3 dioxano, las 3 señales en la zona de los protones

aromáticos (entre 6.1 y 7.1 ppm) típicas de poseer el anillo aromático sustitución de

grupos atractores de electrones como Oxígeno y los dos protones del metileno aislado a

2.9 y 3.4 ppm.

13

C-RMN las dos señales anchas y solapadas a 25.5 ppm y 47.5 ppm correspondientes a

los cuatro carbonos del grupo pirrolidino, la señal a 102.9 ppm correspondiente al grupo

metileno del sistema 1,3 dioxano, las seis señales del sistema aromático entre 109 ppm y

146 ppm, el metileno aislado a 42 ppm y la señal característica del grupo carbonilo de la

amida a 169 ppm.



III.2.6 Caracterización Espectroscópica de 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl-1-

morfolinoetanona) (4).

1H-RMN: Dos pares de señales solapadas a 3.7 ppm y 3.1 ppm que integran a los 2

sistemas protónicos del grupo morfolino, el grupo a menor campo corresponden a

aquellos unidos a carbonos oxigenados y las de mayor campo las unidas c carbonos

nitrogenados. Las señal ancha a 6.0 ppm correspondiente al metileno del sistema 1,3

dioxano, las 3 señales en la zona de los protones aromáticos (entre 6.1 y 7.1 ppm) típicas

de poseer el anillo aromático sustitución de grupos atractores de electrones como

Oxígeno y las señales a 2.9 y 3.5 ppm correspondientes al metileno aislado.

13

C-RMN: Las 2 grupos de señales entre 33 y 65 ppm correspondientes a los 2 sistemas

de carbono del grupo morfolino, la señal a 103 ppm del grupo metileno del sistema 1,3

dioxano, las seis señales del sistema aromático entre 109 ppm y 146 ppm, el metileno

aislado a 40 ppm y la señal característica del grupo carbonilo de la amida a 170 ppm.



38

III.2.7 Caracterización Espectroscópica de 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(5-

metilisoxazol-3-yl)acetamida (5).

1H-RMN: La señal gruesa a 2.1 ppm correspondiente al grupo metilo, el único protón del

anillo isoxazólico a 6.7 ppm es lo que identifica a este sistema, la señal a 6.1 ppm

correspondiente al metileno del sistema 1,3 dioxano, las 3 señales en la zona de los

protones aromáticos colapsadas a 6.5 ppm y la señal a 2.4 ppm del metileno aislado.

13

C-RMN: Las 3 señales del anillo de isoxazol a 98, 160, 170 ppm y la de 12 ppm del

grupo metilo, la señal a 103 ppm del grupo metileno del sistema 1,3 dioxano, las seis

señales del sistema aromático entre 109 ppm y 148 ppm, el metileno aislado a 44 ppm y

la señal característica del grupo carbonilo de la amida a 169 ppm.



III.2.8 Caracterización Espectroscópica de 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-(2-

hidroxi-5-metilfenil)acetamida (6).

1H-RMN: Tres señales a 5.9, 6.4 y 8.7 ppm y el singlete que integra por tres protones del

metilo a 2.1 ppm que corresponden a los protones del sistema p-cresol, la señal a 6.1 ppm

correspondiente a los protones del grupo metileno del sistema 1,3 dioxano, las 3 señales

en la zona de los protones aromáticos (colapsadas a 6.5 ppm) y los protones a 3.4 ppm

del grupo metileno aislado.

13

C-RMN: las 6 señales entre 111 y 140 ppm correspondientes al anillo aromático del p-

cresol en conjunto con la señal a 21 ppm del metilo, la señal a 104 ppm del grupo

metileno del sistema 1,3 dioxano, las seis señales del sistema aromático entre 108 ppm y

148 ppm, el metileno aislado a 45 ppm y la señal característica del grupo carbonilo de la

amida a 169 ppm.



39

La síntesis de las seis amidas utilizando el procedimiento de Terakado, se obtuvo con

buenos rendimientos, (mayores al 50%), reportándose en la literatura rendimientos desde

65% para moléculas similares y hasta el 100% de rendimiento.

Lo anterior debido a que el procedimiento de Terakado utiliza Diciclohexilcarbodiimida -

DCC-, un agente que ha demostrado incrementar el rendimiento de las reacciones de

acilación.

La identificación de las amidas se logra inequívocamente por Resonancia Magnética

Nuclear de Protón y Carbono Trece.

La reacción de formación de la amida 3 fue la que menor rendimiento obtuvo, la

posibilidad de que se formara el producto de dimerización se sugiere como la causa

principal.

Producto de Dimerización de Amida 3.

III.2.9 Propiedades Farmacofóricas de Moléculas Sintetizadas.

III.2.9.1 Topological Molecular Polar Surface Area (TPSA)

Este parámetro calcula la suma de las contribuciones superficiales de los fragmentos

polares de una molécula y permite predecir las propiedades de transporte de la molécula a

través de la membrana celular, con menores valores de TPSA para un mejor transporte a

través de la membrana celular.

Comparando los valores de TPSA de las amidas sintetizadas, se observan mejores valores

en las de menor peso molecular como en las amidas 1 y 3. El átomo de Nitrógeno

adicional en la 2 le genera una mayor polaridad y por lo tanto menor TPSA, los valores

altos (cerca del doble) de las amidas 5 y 6 es debido a la contribución de los átomos de

Oxígeno y Nitrógeno que poseen y su mayor peso molecular.

La misma inferencia puede hacerse al comparar los valores de Volumen y Área

Molecular de las amidas sintetizadas, el volumen molecular oscila entre 244 y 282 Å3 y el

Área entre 260 y 302 Å2, normales entre estas moléculas.

Haciendo un análisis global de las 6 amidas sintetizadas, se puede inferir que son las

pirrolidin y piperidin amidas (1 y 3), las que mejor pueden ser transportadas a través de la

membrana celular y las amidas 5 y 6 con grupos metil-soxazol y p-cresol

respectivamente, que lo haría con mayor dificultad.

Sin embargo los valores generales de TPSA (entre 30.7 y 55.9 Å2) parecen adecuados

para su transporte a través de las apolares membranas celulares.

40

III.2.9.2 Relación de Solubilidad n-octanol/agua (cLogP).

Este valor (el logaritmo del coeficiente de partición n-octanol/agua) permite determinar la

hidrofilicidad del compuesto.

Valores altos de cLogP significa bajas hidrofilicidades y pobre absorción y permeación

en membranas celulares.

Generalmente buenos valores se establecen debajo de 5.0

Los valores obtenidos para las amidas sintetizadas, están muy por debajo del valor de 5.0,

lo que los hace ser bien absorbidos por membranas celulares, oscilando entre 0.51 para la

amida 2 y 2.66 para la amida 6.

El mejor valor de 1, se debe fundamentalmente a la presencia de un átomo de Nitrógeno

adicional en la molécula.

La adición de un átomo de Oxígeno adicional en la amida 4, le dá un valor muy aceptable

de 1.38.

La amida 5, aunque posee un átomo de Oxígeno y uno de Nitrógeno adicionales, la

presencia de los dos dobles enlaces en el anillo de isoxazol, hace que su valor (1.06) no

esté cercano al de 1, pero aun así es muy bueno.

En general todas las amidas sintetizadas poseen valores adecuados de ClogP, lo que

permite predecir una buena hidrofilicidad y permeabilidad a través de la membrana

celular.

Los otros parámetros farmacofóricos calculados (Número de Aceptores, Número de

Donadores, Relación Átomos/Enlaces, Número de Átomos Aromáticos, Número de

Anillos y su Momento Dipolar) se utilizan como insumos para el cálculo de TPSA y

cLogP.

III.2.5 Actividad Inhibitoria contra las Enzimas Acetilcolinesterasa y

Butirilcolinesterasa de compuestos sintetizados.

Las 6 aminas sintetizadas en este trabajo mostraron actividad inhibitoria contra la enzima

Acetilcolinesterasa en el “Método Bioautográfico por Cromatografía en Capa Fina para la

Detección de Inhibidores en Plantas de Acetilcoloinesterasa y Butirilcolinesterasa”

(Marston, A. et al. 2002).

El estudio realizado demuestra que las seis amidas sintetizadas presentan actividad

inhibitoria importante contra la enzima.

Al compararlas entre sí, se observan mejores valores cualitativos en la amida 6, aunque

todas muestran inhibición cualitativa importante.

41

Lo anterior debido a la introducción de un anillo aromático adicional en la molécula.

El análisis de la estructura química de estos compuestos y su relación con su actividad

inhibitoria cualitativa contra Acetilcolinesterasa es difícil de analizar, ya que todas

muestran una actividad inhibitoria cualitativa similar.

42

PARTE IV.

IV.1 CONCLUSIONES

Se sintetizaron seis amidas derivadas de piperina, utilizando el método de

Terekado y Oriyama (DCC en Cloroformo).

Se calculó y graficó las propiedades farmacofóricas (TPSA, cLogP, Ovalidad,

Polarizabilidad, Área Molecular, Volumen Molecular, Momento Dipolo, Número

de Aceptores, Número de Donadores, Número de Átomos Aromáticos, Número

de Anillos y Número de Átomos Aromáticos) de la molécula de todos los

compuestos sintetizados.

Se evaluó la Inhibición “in vitro” de las seis amidas sintetizadas contra la enzima

Acetilcolinesterasa.

Se sintetizó un Ácido Carboxílico (Ácido 2-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)acético)

con buen porcentaje de rendimiento.

La menor dificultad de su síntesis, mejores propiedades farmacofóricas y mayor

inhibición contra las enzimas ensayadas, parece encontrarse en función del

incremento en el número de átomos de N y O.

Las piperidin y pirrolidin amidas, muestran mejores valores de TPSA que sus

equivalentes piperazin, morfolin, isoxazol y p-cresol amidas.

Las piperazin amidas, muestran mejores valores de cLogP que sus equivalentes

pirrolidin, piperidin, morfolin, isoxazol y p-cresol amidas.

La p-cresol amida muestra una mayor inhibición a la enzima Acetilcolinesterasa

que sus equivalentes pirrolidin, piperidin, piperazin, morfolin e isoxazol amidas.

Se calculó y graficó la conformación de mínima energía de la molécula de la

dihidropiperina y Ácido Carboxílico utilizados como materia prima y las seis

aminas sintetizadas.

La isomerización de la piperina y su posterior ruptura oxidativa, se efectuó con

buen porcentaje de rendimiento.

Las seis amidas fueron sintetizadas con buenos porcentajes de rendimiento.

Las seis amidas sintetizadas muestran valores adecuados de TPSA y cLogP, lo

que les permitiría ser bien transportadas a través de la membrana celular.

43

Las seis amidas sintetizadas demostraron poseer buenos valores cualitativos de

inhibición contra la enzima Acetilcolinesterasa, por lo que los convierte en

potenciales fármacos contra la Enfermedad de Alzheimer.

44

IV.2 RECOMENDACIONES

Optimizar la síntesis de amidas derivadas del ácido carboxílico derivado de la

isomerización de la piperina, utilizando la aproximación de Teredado y Oriyama,

Knoevenagel y otras.

Continuar con la construcción de la librería de piperamidas similares

estructuralmente a la AMPAKINA CX-516 como inhibidoras de las enzimas

Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa, potenciales medicamentos contra la

Enfermedad de Alzheimer iniciada en 1997.

Sintetizar moléculas que contengan los sistemas 1,3- y 1,4 dioxano (Cóbar, O. et al.

2011), piperazina y amina de metil-p-cresol, ya que demostraron tener mejores

propiedades farmacofóricas, mayor inhibición cualitativa contra las enzimas

Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa y son más eficientes de sintetizar que

aquellas que poseen otra amina cíclica y un sistema 1,3 benzodioxol.

Efectuar estudios farmacofóricos más profundos sobre las amidas sintetizadas en

esta investigación.

Realizar pruebas más específicas “in vitro” de inhibición de estas amidas contra las

enzimas Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa, para confirmar su actividad

biológica.

Realizar pruebas de toxicidad de las amidas sintetizadas, para potencializar su uso

como probables medicamentos anti-Alzheimer.

Realizar estudios de Química Computacional, buscando la molécula que mejor se

entrelaza con el sitio activo de Acetilcolinesterasa para sinterizarla a nivel de

gramos y realizar pruebas “in vitro” contra la enzima pura e “in vivo” en animales

de experimentación

45

IV.3 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Abstracts of the 231th

American Chemical Society National Meeting, Division of

Computers in Chemistry. San Diego, CA. March 13th

-17th

2007.

2. Abstracts of the 231th

American Chemical Society National Meeting, Division of

Medicinal Chemistry. San Diego, CA. March 13th

-17th

2007.

3. Alecio, A.; Da Silva, V.; Marx, M.C.; Kato, M.; Furlan, M. (1998). Antifungal

Amide from Leaves of Piper hispidium. Journal of Natural Products, 61, 637-639.

4. Andersson, R., Armstrong, A., Bjore, A., Bowker, S., Chapman, S., Davies, R.,

Donald, C., Egner, B., Elebring, Th., Holmqvist, S., Inghardt, T., Johannesson, P.,

Johansson, M., Johnstone, C., Kemmitt, P., Kihlberg, J., Korsgren, P., Lemurell,

M., Moore, J., Pettersson, J., Pointon, H., Ponten, F., Schofield, P., Selmi, N.,

Whittamore, P. (2009). Making medicinal chemistry more effective application of

Lean Sigma to improve processes, speed and quality. Drug Discovery Today, 14,

598-604.

5. Aquino, R.; De Feo, V.; De Simone, F.; De Tomasi, N.; Piacente, S.; Pizza, C.;

Rastrelli, L. (2000). Flora Officinale dell`America Latina. Gutemberg Edizioni,

Salerno, Italia, 502 pp.

6. Araujo, J. (2004). Novel Natural Product Based Anti-Anxiety Theraphy and

Natural Insecticides. MSc. Tesis. University of Costa Rica. 35 pp.

7. Araujo-Junior, J.; Barreiro, E.J.; Parente, J.P.; Fraga, C.A. (1999). Synthesis of

Piperamides from Naturale Safrole. Synthetic Communications. 29, 263-273.

8. Becker, R.E.; Morietary, P.; Unni, L.; Vicari, S. (1997). Cholinesterase Inhibitors

as Therapy in Alzheimer’s Disease: Benefit to Risk Considerations in Clinical

Application, in Alzheimer’s Disease: from Molecular Biology to Therapy. Becker,

R.; Giacobini, E., Eds. Brickhouser, Boston, 257-266.

9. Belluti, F.; Rampa, A.; Piazzi, L.; Bisi, A.; Gobbi, S. Bartolini, M.;Andrisano, V.;

Cavalli, A.; Recanatini, M.; Valenti, P. (2005). Cholinesterase Inhibitors:

Xanthostigmine Derivatives Blocking the Acetylcholinesterase-Induced -

Amyloid Aggregation. Journal of Medicinal Chemistry, 48, 4444-4456.

10. Bowen, J.P.; Allinger, N.L. (1991). Reviews in Computational Chemistry, 2, 1-14.

11. Brunden, K. Trojanowski, J. Lee, V. (2009). Advances in tau-focused drug

discovery for Alzheimer’s disease and related tauopathies. Nature Reviews in

Drugs Discovery, 8, 783-793.

12. Butler, M.S. (2004). The Role of Natural Product Chemistry in Drug Discovery.

Journal of Natural Products, 67, 2141-2153.

13. Cáceres, A. (1996). Plantas de Uso Medicinal en Guatemala. Editorial

Universitaria, Universidad de San Carlos de Guatemala, 402 pp.

14. Cáceres, A. (2009). Vademécum Nacional de Plantas Medicinales. Editorial

Universitaria, Universidad de San Carlos de Guatemala, 313 pp.

15. Caprino, L., Russo, P. (2006). Developing a paradigm of drug innovation: an

evaluation algorithm. Drug Discovery Today, 11, 999-1006.

16. Carey, F.A.; Sundberg, R.J. (2007). J. Advanced Organic Chemistry; Part B.

reactions and synthesis. 5th

Ed. Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York,

USA. 988pp.

17. Cóbar, O.M. (1997). “Programa de Síntesis de Compuestos que Incrementan la

Memoria, Derivados de Productos Naturales Conocidos y Abundantes”.

46

Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia,

Universidad de San Carlos de Guatemala, 7pp.

18. Cóbar, O.M. (1998). Pimienta Negra; Respuesta a los Males de Alzheimer y

Parkinson? Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Químicas y

Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala, 4 pp.

19. Cóbar, O.M.; Vásquez, A.; Santa Cruz, L.H. (2005). Proyecto “Síntesis de

Análogos del Medicamento Anti-Alzheimer AMPAKINA CX 516 a partir de 2,3-

dihydrobenzo[b][1,4]dioxin-6-carbaldehido”. Instituto de Investigaciones

Químicas y Biológicas, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad

de San Carlos de Guatemala. 14 pp.


Análogos del Medicamento Anti-Alzheimer AMPAKINA CX 516 a partir de los

Productos Naturales Safrol y Piperonal”. Dirección General de Investigación,

Universidad de San Carlos de Guatemala. 18 pp.


Análogos del Medicamento Anti-Alzheimer AMPAKINA CX 516 a partir de los

Productos Naturales Eugenol y Piperonal”. Dirección General de Investigación,

Universidad de San Carlos de Guatemala. 28pp.

22. Cóbar, O.M.; Torres, J.; Vásquez, A.; Santa Cruz, L.H. (2006). Proyecto “Síntesis

de Análogos del Medicamento Anti-Alzheimer AMPAKINA CX 516 a Partir del

Producto Natural Safrol”. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, Línea

FODECYT. 72 pp.

23. Cóbar, O.; Pinagel, D.; Guzmán, N.; Rodas, M.; Ruiz A. Proyecto “Síntesis y

Estudio Teórico de Propiedades Farmacofóricas de Análogos del Medicamento

Anti-Alzheimer AMPAKINA CX 516 a partir del Producto Natural Piperonal y su

Análogo 2,3-dihydrobenzo(b) (1,4) dioxin-6 carbaldehido”. Consejo Nacional de

Ciencia y Tecnología, Línea FODECYT. 2011, 79 pp.

24. Compendio Estadístico 2004 Guatemala. Desarrollo Humano y Ruralidad.

Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo –PNUD-, Editorial

Serviprensa, Guatemala, (2004). 132 pp.

25. Das, B.; Madhusudhan, P. (1998). Transformation of the conjugated dienamide

system of some natural alkamides to the β,γ-unsaturated amide function using

ZnHOAc. Tetrahedron Letters, 39, 9099-9100.

26. Doherty, A. M. Editor. (2008) Annual Reports in Medicinal Chemistry, Vol. 43,

Academic Press, 564 pp.

27. Dyer, L.A.; Richards, J.; Dodson, C.D. (2004). Evolution, Synthesis and

Evolutionary Ecology or Piper Amides. Pages 117-139 en “Dyer, L.A. and A.N.

Palmer (eds.) “Piper, a model genus for studies of evolution, chemical ecology,

and trophic interactions”. Kluwer Academic Publishers. Boston, MA. USA.

28. Egan, W.J.; Zlokarnik, G.; Grootenhuis, P. (2007). In Silico Prediction of Drug

Safety: despite progress there is abundant room for improvement. Drug Discovery

Today: Tecnologies. Elsevier, 381-387.

29. Ertl, P., Rohde, B., Selzer, P. (2000). Fast Calculation of Molecular Polar surface

Area as a Sum of Fragment Based Contributions and its Application to the

Prediction of Drug Transport Properties. Journal of Medicinal Chemistry, 43,

3714-3717.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004040399802005X



47

30. Gleeson, M., Hersey, A., Montanari, D., Overington, J. (2011). Probing the links

between “in vitro” potency, ADMET and physicochemical parameters. Nature

Reviews Drug Discovery, 10, 197-208.

31. Brunton, L., Chabner, B., Knollman, B. (2010). Goodman y Gilman; The

Pharmacological Basis of Therapeutics. 12th

ed. McGraw Hill, 2084 pp.

32. Hall, L.H. (2004). A Structure Information Approach to the Prediction of

biological Activities and Properties. Chemistry and Biodiversity, 1, 183-201.

33. Henkel, Th.; Brunne, R.M.; Muller, H.; Reichel, F. (1999). Statistical

Investigation Into the Structural Complementarity of Natural Products and

Synthetic Compounds. Angewalte Chemical, International Edition, 38, 643-647.

34. Informe sobre Desarrollo Humano 2007-2008. La Lucha contra el Cambio

Climático; solidaridad en un mundo dividido. Programa de las Naciones Unidas

para el Desarrollo, Ediciones Mundi Prensa, Madrid, España, 2007, 364 pp.

35. Jena, N.R., Mishra, Ph.C. (2007). A Theorethical Study of Some New Analogues

of the Anticancer Drug Camptothecin. Journal of Molecular Modeling, 13, 267-

274.

36. Johnson, T., Sohn, J., Inman, W., Estee, S., Loveridge, T., Vervoort, H., Tenney,

K., Liu, J., Kean-Hooi Ang, K., Ratnam, J., Bray, W., Gassner, N., Shen, Y.,

Lokey, R., McKerrow, J., Boundy-Mills, K., Nukanto, A., Kanti, A., Julistiono, H.,

Kardono, L., Bjeldanes, L., Crews, Ph. (2011). Natural Product Libraries to

Accelerate the High-Throughput Discovery of Therapeutic Leads. Journal of

Natural Products, 74 (12), 2545–2555.

37. Khachaturian, Z.S. (1985). Diagnosis of Alzheimer’s Disease. Archives in

Neurology. 42, 1097-1105.

38. Kind, T., Leamy, T., Leary, J., Fiehn, O. (2009). Software platform virtualization

in chemistry research and university teaching. Journal of Cheminformatics, 1-18.

39. Kuklinski, C. (2000). Farmacognosia; Estudio de las Drogas y Sustancias

Medicamentosas de Origen Natural. Ediciones Omega, Barcelona, España, 515pp.

40. Larsen, Th.; Petersen, B.; Duus, J.; Sørensen, D.; Frisvad, J.; Hansen, M. (2005).

Discovery of New Natural Products by Application of X-hitting, a Novel

Algorithm for Automated Comparison of Full UV Spectra, Combined with

Structural Determination by NMR Spectroscopy. Journal of Natural Products, 68,

871-874.

41. Larsson, J., Gottfries, J., Muresan, S., Backlund, A. (2007). ChemGPS-NP: Tuned

for Navigation in Biologically Relevant Chemical Space. Journal of Natural

Products, 70, 789-794.

42. Lee, K-H. (2004). Current Developments in the Discovery and Design of New

Drug Candidates from Plants Natural Product Leads. Journal of Natural Products,

67, 273-283.

43. Leeson, P., Springthorpe, B. (2007). The influence of drug-like concepts on

decision-making in medicinal chemistry. Nature Reviews Drug Discovery. 6, 881-

890.

44. Leeson. P., St-Gallay, S. (2011). The influence of the ‘organizational factor’ on

compound quality in drug discovery Nature Reviews Drug Discovery. 10, 749-765.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/np200673b?prevSearch=Natural%2BProduct%2BLibraries%2Bto%2BAccelerate%2Bthe%2BHigh-Throughput%2BDiscovery%2Bof%2BTherapeutic%2BLeads&searchHistoryKey=

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/np200673b?prevSearch=Natural%2BProduct%2BLibraries%2Bto%2BAccelerate%2Bthe%2BHigh-Throughput%2BDiscovery%2Bof%2BTherapeutic%2BLeads&searchHistoryKey=

48

45. Lipinski, C.A. (1997). Experimental and A computational approaches to Estimate

Solubility and Permeability in Drug Discovery and Development Settings.

Advances in Drug Delivery Reviews, 23, 3-25.

46. Lynch, G. (1998). Memory and the Brain: Unexpected Chemistries and a New

Pharmacology. Neurobiology Learn Memory, 70, 82-100.

47. Macor, J. Editor. (2011). Annual Reports in Medicinal Chemistry. Academic

Press, New. York. 573 pp.

48. Manchester, J., Walkup, G., Rivin, O., You, Z. (2010). Evaluation of pKa

estimation methods on 211 druglike compounds. Journal of Chemical Information

and Modeling, 50, 565–571.

49. Manual de Técnicas de Investigación, Sub-Programa X, Quimica Fina

Farmacéutica; Proyecto X-1, Búsqueda de Principios Bioactivos en Plantas de la

Región. (1995). Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el

Desarrollo –CYTED-, 227 pp.

50. Mannhold, R., Poda, G., Ostermann, C., Tetko, I. (2009). Calculation of

molecular lipophilicity: state-of-the-art and comparison of log P methods on more

than 96,000 compounds. Journal of Pharmaceutical Science, 98, 861-893.

51. Martson, A.; Kissling, J.; Hostettmann, K. (2002). A Rapid TLC Bioautographic

Method for the Detection of Acetylcholinesterase and Butyrylcholinesterase

Inhibitors in Plants. Phytochemical Analysis, 13, 51-54.

52. Mata, R.; Morales, I.; Pérez, O.; Rivero-Cruz, I.; Acevedo, L.; Enríquez-Mendoza,

I.; Bye, R.; Franzblau, F.; Timmermann, B. (2004). Antimycobacterial Compounds

from Piper santcum. Journal of Natural Products, 67, 1961-1968.

53. Molinski, T. (2010). NMR of Natural Products at the ‘Nanomole-Scale’. Natural

Product Reports, 27, 321-329.

54. Morris, J., Phillips, A. (2008). Marine natural products: synthetic aspects. Natural

Product Reports, 25, 95–117.

55. Mullard, A. (2012). 2011 FDA drug approvals. Nature Reviews, Drug Discovery.

11, 91-94.

56. Mutasem, T.; Bustanji, Y.; Al-Ghussein, M.; Mohammad, M.; Zalloum, H.; Al-

Masri, H.; Atallah, N. (2008). Pharmacophore Modeling, Quantitative Structure–

Activity Relationship Analysis, and in Silico Screening Reveal Potent Glycogen

Synthase Kinase-3_ Inhibitory Activities for Cimetidine, Hydroxychloroquine, and

Gemifloxacin. Journal of Medicinal Chemistry, 51, 2062–2077.

57. Nakanishi, K. (1999). Lessons From Natural Medicines in “Chemistry, Biological

and Pharmacological Properties of Medicinal Plants of the Americas”. Harwood

Academic Publishers, 1-18.

58. Newman, D., Cragg, G. (2007). Natural Products as Sources of New Drugs Over

the last Twenty Five Years. Journal of Natural Products, 70, 461-477.

59. Orozco N., Lara, F.; Ramírez, C., Cóbar, O.; Pinagel, D. Síntesis de tres Posibles

Medicamentos por Modificación Estructural de Piperina. Informe Final, Consejo

Nacional de Ciencia y Tecnología, 2000, 27 pp.

60. Panda, S.; Kar, A. Water and Ethanol Extracts of Piper nigrum in Regulating

Thyroid Function and Lipid Peroxidation in Mice. Pharmaceutical Biology. 2003,

41, 479-482.

49

61. Rahman, A., Choundary, M. Editors. New Trends in Natural Product Chemistry.

(1998).Harwood Academic Publishers, 305 pp.

62. Raines, K., Salha, S., Sandberg, R., Jiang, H., Rodríguez, J., Fahimian, B.,

Kapteyn, H., Du, J., Miao, J. (2010). Three-dimensional structure determination

from a single view. Nature, 463, 214-217.

63. Rayan, A., Marcus, D., Goldblum, A. (2010). Predicting oral druglikeness by

iterative stochastic elimination. Journal of Chemical Information and Modeling,

50, 437-445.

64. Ribeiro, T.; Freire, L.; Previato, J.; Mendoza, L.; Heise, N.; Freire, M. (2004).

Toxic Effects of Natural Piperine and its Derivatives on Epimastigotes and

Amastigotes of Trypanosoma cruzi. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters,

14, 3555-3558.

65. Ribeiro, T.S.; Freire-de-Lima, L.; Previsto, O.; Mendoza-Previato, L.; Heise, N.;

Freire-de-Lima, M. (2004). Toxic Effects of Natural Piperine and its Derivatives

on Epimastigotes and Amastigotes of Trypanosoma cruzi. Bioorganic and

Medicinal Chemistry Letters, 14, 3555-3558.

66. Rosén, J., Gottfries, J., Muresan, S., Backlund, A., Oprea, T. (2009). Novel

Chemical Space Exploration via Natural Products. Journal of Medicinal

Chemistry, 52, 1953-1962.

67. Rotherham, L. W.; Semple, J. E. (1998). A practical and efficient synthetic route

to dihydropipercide and pipercide. Journal of Organic Chemistry, 63, 6667-6672.

68. Sato, T.; Matsuo, Y.; Honma, T.; Yokoyama S.H. (2008). In Silico Functional

Profiling of Small Molecules and Its Applications. Journal of Medicinal

Chemistry, 51, 7705-7716.

69. Schatz, P. (1997). Some Food for Thought. Journal of Chemical Education, 74,

746-748.

70. Simmon, V.F. (1999). Ampakines, Potential in Neurology Disorders, an update.

Cortex Bio-2000 Conference, Boston MA, USA.

71. Simmons, D., Rex, C., Palmer, L., Pandyarajan, V., Fedulov, V., Gall, C., Lynch,

G. (2009). Up-regulating BDNF with an Ampakine rescues synaptic plasticity and

memory in Huntington’s disease knockin mice. Proceedings of the National

Academy of Sciences, 106, (12), 4906-4911.

72. Smith, M., March, J. (2007). Advanced Organic Chemistry; reactions,

mechanisms and structure. 6th

Ed. Willey Interscience, New York, USA. 2357 pp.

73. Staubli, U.; Rogers, G.; Lynch, G. (1994). Facilitation of Glutamate Receptor

Enhances Memory. Procedings of the National Academy of Sciences, USA. 91,

777-781.

74. Swanson, Ch.; Bures, M.; Johnson, M.P.; Linden, A-M.; Monn, J.; Schoepp, D.

(2005). Metabotropic glutamate receptors as novel targets for anxiety and stress

disorders. Nature Reviews; drug discovery, 4 (2), 131-144.

75. Tang, P. (2003). Boric Acid Catalyzed Amide Formation From Carboxylic Acids

and Amides. Organic Syntheses, 81, 262-267.

76. Terakado, D.; Oriyama, T. (2005). Catalytic Asymmetric Acylation of Alcohols

Using a Chiral 1,2-Diamine Derived From (s)-Proline: (1S,2S)-trans-1-

benzoyloxy-2-bromocyclohexane. Organic Syntheses, 83, 70-75.

50

77. Tsutomu I.; Kawafuchi, H. (2006). E- or Z-Selective Knoevenagel Condensation

of Acetoacetic Derivatives: Effect of Acylated Substituent, that is, TEMPO and

Amines, as an Auxiliary, and New Accesses to Trisubstituted E- and Z-2-Alkenals

and Furans. Journal of Organic Chemistry, 71, 947-953.

78. VanMiddlesword, F.; Cannell, R. (1998). Dereplication and Partial Identification

of Natural Products in “Natural Products Isolation”, Methods in Biotechnology.

Humana Press, 279-328.

79. Vasques, R.; Debonsi, H.; Kato, M.; Bolzani, V.; Meda, Ch.; Young, M.C.;

Furlan, M. (2002). Antifungal Amides from Piper arboreum and Piper

tuberculatum. Phytochemistry, 59, 521-527.

80. Veverková, E.; Pacherová, E.; Toma, S. (1999). Examination of the Perkin

Reaction under Microwave Irradiation. Chemistry Papers, 53, 257-259.

81. Wei, K.; Koike, K.; Pei, Y.; Chen, Y.; Nikaido, T. (2004). New Amide Alkaloids

from the Roots of Piper nigrum. Journal of Natural Products, 67, 1005-1009.

82. Wilson, E. (2002). Computers in Chemistry; picking the winners. Chemical and

Engineering News, 17, 35-39.

83. Wolber, G.; Langer, T. (2005). LigandScout: 3-D Pharmacophores Derived from

Protein-Bound Ligands and Their Use as Virtual Screening Filters. Journal of

Chemical Information Modeling, 45, 160-169.

84. Xu, J.; Hagler, A. (2002). Chemoinformatics and Drug Discovery. Molecules, 7,

566-600.

85. Yu, Q.; Holloway, H.W.; Utsuki, T.; Brossi, A.; Greig, N.H. (1999). Synthesis of

novel Phenserine-Based-Selective Inhibitors of Butyrilcholinesterase for

Alzheimer’s Disease. Journal of Medicinal Chemistry, 42, 1855-1861.

51

IV.4 ANEXOS

ANEXO 1

IV.4.1 ESQUEMA DE PROPIEDADES FARMACOFÓRICAS DE AMIDAS

SINTETIZADAS.

Gráfica 1. Anexo IV.4.1.1 HBA, Momento Dipolar, cLogP y Sitios de Hidrofobicidad de Amida 1.


Gráfica 2. Anexo IV.4.1.2 CFD, Momento Dipolar y TPSA de Amida 2.


52

Gráfica 3. Anexo IV.4.1.3 CFD, HBA, Momento Dipolar, Sitios de Hidrofobicidad y

Volumen Atómico de Amida 3.



Volumen Molecular de Amida 4.


53


Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) de Amida 5.


Gráfica 6. IV.4.1.6 CFD, HBA, Sitios de Hidrofobicidad, Momento Dipolar y

Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) de Amida 6.


Clave

Esferas verdes: sitios capaces de aceptar Puentes de Hidrógeno.

Esferas amarillas: Sitios capaces de compartir pares de electrones libres.

Esferas celestes: Sitios aceptores de Puentes de Hidrógeno positivos.

Esferas azules: Sitios Hidrofóbicos de la Molécula.

Flecha amarilla: Dirección del Momento Dipolar. Lóbulos azules en Orbitales Moleculares: Baja concentración del HOMO o LUMO.

Lóbulos rojos en Orbitales Moleculares: Alta concentración del HOMO o LUMO.

54

IV.4.2 ANEXO 2

ESPECTROS DE RMN DE COMPUESTOS SINTETIZADOS

Los espectros de Resonancia Magnética Nuclear de Hidrógeno y Carbono 13, fueron

tomados en un espectrómetro marca Jeol®, modelo ECX-500, utilizando CDCl3 como

disolvente y como referencia TMS.

La presentación de los espectros se realizó utilizando el programa MastReNova®,

versión 5.3.0-4487 de Mastrelab Research S.L.

Los espectros se procesan directamente de la señal de Free Induction Decay –FID-

enviada directamente del Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de

México -UNAM-.

La frecuencia de operación se establece en 500 MHz para los espectros de 1H-RMN y

125 MHz para los espectros de 13

C-RMN.

Para una mejor presentación, se elimina la señal del disolvente CDCl3 (7.26 ppm y 77.0

ppm para Hidrógeno y Carbono 13 respectivamente), corrige línea base y procesan

impurezas.

55

Gráfica 7. Anexo IV.4.2.1. Espectro de 1H-RMN de Amida 1.


C-RMN de Amida 1.

56



C-NMR de Amida 2.

57

Gráfica 11. Anexo IV.2.4.5. Espectro de

1H-RMN de Amida 3.


C-RMN de Amida 3.

58



C-RMN de Amida 4.

59



C-RMN de Amida 5.

60



C-RMN de Amida 6.

1

PARTE V

V.1 INFORME FINANCIERO FICHA DE EJECUCIÓN PRESUPUESTARIA

LINEA: FODECYT

Nombre del Proyecto:

"SÍNTESIS DE AMIDAS ANÁLOGAS AL MEDICAMENTO ANTIALZHEIMER AMPALEX POR MODIFICACIÓN ESTRUCTURAL DE PIPERINA"

Numero del Proyecto: 057-2009

Investigador Principal y/o Responsable del Proyecto: DR. OSCAR MANUEL CÓBAR PINTO

Monto Autorizado: Q391,963.00 Orden de Inicio (y/o Fecha primer pago):

Plazo en meses 18 MESES

Fecha de Inicio y Finalización: 01/10/2009 AL 31/03/2011 PRÓRROGA AL 30/06/2011

Grupo Renglon Nombre del Gasto Asignacion

Presupuestaria

TRANSFEREN

CIA Ejecución

Menos

(-) Mas

(+) Ejecutado No ejecutado

1 Servicios no personales

181 Estudios, investigaciones y proyectos de factibilidad Q 126,750.00 Q 87,000.00 Q 21,750.00

181

Estudios, investigaciones y proyectos de factibilidad (Evaluación Externa de

Impacto) Q 8,000.00 Q 8,000.00

122 Impresión, encuadernación y reproducción Q 500.00 Q 500.00

131 Viáticos en el exterior Q 25,000.00 Q 25,000.00

141 Transporte de personas Q 12,000.00 Q 12,000.00

158 Derechos de bienes intangibles Q -

163 Mantenimiento y repación de equipo médico-sanitario y de laboratorio Q 18,000.00

199 Otros servicios no personales Q 4,000.00 Q 4,000.00

2 MATERIALES Y SUMINISTROS Q -

214 Productos agroforestales, madera, corcho y sus manufacturas Q 1,000.00 Q 1,000.00

261 Elementos y compuestos químicos Q 4,254.32

269 Otros productos químicos y conexos Q 27,000.00 Q 18,725.00 Q 8,275.00

272 Productos de vidrio Q 20,080.00 Q 16,450.00 Q 3,630.00

283 Productos de metal Q 2,000.00 Q 2,000.00

3 PROPIEDAD, PLANTA, EQUIPO E INTANGIBLES Q -

321 Maquinaria y equipo de producción Q 120,000.00 Q117,500.00 Q 2,500.00

329 Otras maquinarias y equipos Q 10,000.00

381 Activos Intangibles Q 10,000.00 Q 10,000.00

GASTOS DE ADMÓN. (10%) Q 35,633.00 Q 35,633.00 Q -

Q 391,963.00 Q330,308.00 Q 61,655.00

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