Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present thesis describes the synthesis and pharmacological evaluation of new tacrine structural analogues, as well as N-derivation reactions and C-C and C-N coupling on these compounds. By this way, a series of 7-amino-spiro[chromeno[4,3-b]quinolone-6,1’-cycloalkanes], where [cycloalkanes = cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, 2-methyl-, 3-methyl-, 4-methyl-, and 4-t-butyl-cyclohexane] were synthesized with yields of 30 – 65 % through a cyclocondensation between 2-amino-benzonitriles and seven exemples of spiro[chromano-2,1’-cycloalkan]-4-ones, using AlCl3 as catalyst, in a solventless conventional thermal heating. Later, aiming at the study of the influence of chlorine and bromine as substituents in the biologic activity of these systems, and the possibility of insertion of new groups using one bromine substituted compound in coupling reactions, this methodology was extended to obtain halo substituted 7-amino-spiro[chromeno[4.3-b]quinolone-6,1’-cycloalkanes]. Subsequently, theses spirochromeno-quinolines (tacrine hybrids) where evaluated for they AChE and BChE in vitro activities as well as complementary molecular docking studies. Both results for these new tacrine analogues were correlated with their structural characteristics for these compounds. The spirochromeno-quinolines were also evaluated for they cytotoxicity using healthy human leukocytes. In the sequence, N-derivation reactions in 7-amino-spiro[chromeno[4,3-b]quinolone-6,1’-cycloalkanes] were made, allowing the insertion of a pyrrole heterocycles by Clauson-Kass reaction, with yields of 52-78 %. These new compounds were evaluated for they antitumor and antimicrobial activities. Lastly, the C-C and C-N coupling reactions employing sonogashira, Suzuki-Myaura and Buchwald-Hartwig techniques for the 7-amino-9-bromo-spiro[chromeno[4,3-b]quinolone-6,1’cyclohexane] furnished products of future interest in a synthetic and biologic points of view. / A presente tese descreve a síntese e avaliação farmacológica de novos análogos estruturais da tacrina, assim como as reações de N-derivatização e de acoplamento C-C e C-N desses compostos. Assim, uma série de 7-amino-espiro[cromeno[4,3-b]quinolina-6,1’-cicloalcanos], onde [cicloalcanos = ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano, 2-metil-, 3-metil-, 4-metil-, e 4-t-butil-ciclohexano] foi sintetizada com rendimentos de 30 – 65 % através de uma reação de ciclocondensação entre 2-amino-benzonitrilas e sete exemplos de espiro[cromano-2,1'-cicloalcan]-4-onas, utilizando AlCl3 como catalisador, na ausência de solvente e sob aquecimento térmico convencional. Posteriormente, visando o estudo da influência dos substituintes cloro e bromo na atividade biológica desse sistema, além da possibilidade de inserção de novos grupos a partir de um composto bromo substituído em reações de acoplamento, estendeu-se essa metodologia para a obtenção dos 7-amino-espiro[cromeno[4,3-b]quinolina-6,1’-cicloalcanos] halo substituídos. Subsequentemente, essas espirocromeno-quinolinas (tacrinas híbridas) foram avaliadas quanto a atividade de AChE e BChE in vitro e foram realizados estudos complementares de docking molecular. Ambos os resultados para esses novos análogos da tacrina foram correlacionados com as características estruturais desses compostos. Ainda, essas espirocromeno-quinolinas foram submetidos a testes de citotoxicidade em células sadias de leucócitos humanos. Em sequência, foram realizadas inicialmente reações de N-derivatização em 7-amino-espiro[cromeno[4,3-b]quinolina-6,1’-cicloalcanos], possibilitando a inserção do heterociclo pirrol via reação de Clauson-Kass, com rendimentos de 52 – 78 %. Esses novos compostos foram avaliados quanto a atividade antitumoral e antimicrobiana. Por fim, reações de acoplamento C-C e C-N tipo Sonogashira, Suzuki-Myaura e Buchwald-Hartwig para o exemplar 7-amino-9-bromo-espiro[cromeno[4,3-b]quinolina-6,1’-ciclohexano] conduziram a produtos de futuro interesse sob o ponto de vista sintético e biológico.

Orientadores: Fernando Antônio Santos Coelho, Marcelo Lancellotti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_LucimaraJulio_D.pdf: 12763777 bytes, checksum: 670ed8192951c8aad06412cfaae2c843 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Substâncias que possuem em sua estrutura um padrão espiro-hexadienona, normalmente apresentam importantes atividades biológicas. Na maioria dos casos, essa atividade biológica está intimamente associada à presença desse padrão estrutural. Neste trabalho de doutorado descrevemos a síntese de espiro-hexadienonas com diferentes padrões estruturais e a avaliação do perfil biológico dessas substâncias como agentes anti-bacterianos e anti-tumorais. Tomando por base uma metodologia previamente descrita pelo nosso grupo de pesquisa e otimizada nesse trabalho, sintetizamos uma série de espiros com diferentes substituintes, com rendimentos globais que variaram de 12-43%. A metodologia utilizada se baseia em uma reação de oxidação fenólica, mediada por reagentes de iodo hipervalente, de 'beta'-cetoésteres adequadamente funcionalizados em posição'alfa', com um substituinte 4-hidroxibenzil. Esses últimos foram preparados, de forma eficiente e direta, através de uma reação de Mizoroki-Heck, utilizando adutos de Morita-Baylis-Hillman na presença de um catalisador de paládio, desenvolvido por Nájera. A síntese de uma série de espiro-hexadienonas mono- e dibromadas também foi descrita nesse trabalho. Para atingirmos esse objetivo, os mesmos ?-cetoésteres funcionalizados foram seletivamente bromados no anel fenólico. Esses produtos bromados foram também utilizados como substrato para etapa de oxidação fenólica, fornecendo espiro-hexadienonas mono- e dibromadas com rendimentos que variaram de 5 a 44%. A estrutura das espiro-hexadienonas dibromadas foi confirmada por análise de difração de raios-X. Descrevemos, ainda, a síntese de compostos aza-espiros utilizando oximas com configuração Z. Essas oximas foram utilizadas como substrato na oxidação fenólica, fornecendo espiro-hexadienonas contendo em sua estrutura uma nitrona. A estrutura destes aza-compostos também foi confirmada por análises de difração de raios-X. A avaliação do perfil biológico da biblioteca de compostos sintetizados demonstrou que estas moléculas são altamente citotóxicas, e que exibem atividade antibacteriana contra bactérias Gram positivas, incluindo linhagens de S. aureus resistentes à Meticilina. Interessados em avaliar a relação estrutura-atividade, realizamos a redução do intermediário 'alfa'-(4-hidroxibenzil)-'beta'-cetoéster visando obter um espiro com o anel de cinco membros saturado. O espiro obtido desta redução perdeu completamente a atividade antibacteriana, sugerindo que a olefina na posição 2-3 faça parte de um grupo farmacofórico. A atividade antitumoral das espiro-hexadienonas sintetizadas também foi testada, demonstrando um excelente perfil anti-proliferativo. Algumas dessas moléculas inibem a tubulina, aparentemente no sítio de ligação da colchicina. Por fim, é possível afirmar que este trabalho permitiu a síntese e avaliação biológica de novas moléculas espiro, que futuramente poderão servir como protótipos para o desenho de novos fármacos antibacterianos e/ou antitumorais / Abstract: Based on a methodology of synthesis for spirohexadienones preparation, recently developed in our lab, this work was done aiming to increase spirohexadienones' structural diversity and to make an antimicrobial and antitumor biological analysis of these molecules. This way, a series of spiros was synthesized with different substituents, optimizing the previous strategy developed, aiming to improve global yields. Two sequences of analogs were prepared through bromination of phenolic rings of the intermediary 'alpha'-(4-hydroxybenzyl)-'beta'-ketoesters, which were later cyclized to afford the corresponding spirohexadienones. The spiro di- and mono-brominated were obtained through this method. The structures of the di-brominated spiros were confirmed by X-ray diffraction analysis. Also oximes were prepared from the 'alpha'-(4-hydroxybenzyl)-'beta'-ketoesters that enabled access to aza-spiros, containing nitrones. These aza-compounds structures were also confirmed by X-ray diffraction analysis. The evaluation of the biological profile of the synthesized compounds library demonstrated that these molecules are highly cytotoxic and that they exhibit antibacterial activity against Gram positive bacteria, including strains of S. aureus resistant to Methycillin. In order to evaluate the relation structure-activity, the reduction of the intermediary 'alpha'-(4-hydroxybenzyl)-'beta'-ketoesters was made to obtain a spiro with the saturated ring of five members. The spiro obtained employing this reduction completely lost the antibacterial activity. The antitumor activity of the synthesized spirohexadienones was also tested, demonstrating an excellent antiproliferative profile. Some of these molecules inhibited tubulin, apparently in the binding site of colchicine. Lastly, it is possible to affirm that this work provided the synthesis and biological evaluation of new spiro molecules, which hereafter may serve as prototype for the design of new antibacterial and/or antitumor drugs / Doutorado / Quimica Organica / Doutora em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work describes firstly an efficient and regioselective method for the synthesis of a new series of 2,2,2-trifluoro-1-[4-methoxy-spiro(2H-chromen-2,1 -cycloalkan)-3-yl]ethanones from the Kabbe adducts (spiro[chroman-2,1 -cycloalkan]-4-ones). Yields of 38 % to 61 % were obtained when trifluoroacetylation reactions of mixtures of enolethers and/or acetals derived from four spiro ketones (Kabbe adducts) were performed at a temperature of 45 oC and employing anhydrous chloroform as the solvent. Subsequently, when the respective trifluoroacetylated Kabbe adducts reacted with phenylhydrazine and methylhydrazine at a 1:1 molar ratio in refluxing ethanol for 24 hours, a new series of seven examples of a novel spiro-condensed heterocyclic system, namely 1(2)-methyl(phenyl)-3-(trifluoromethyl)-1,4(2,4)-dihydro-spiro(chromen[4,3-c]pyrazole-4,n -cycloalkanes) where cycloalkanes are cyclopentane, cyclohexane and cycloheptane (n = 1) and tetrahydro-2H-pyran (n = 2) were isolated at yields of between 35 % and 51 %. NMR and X-ray diffraction techniques demonstrated clearly that reactions from methylhydrazine and phenylhydrazine were regioselective and allowed to isolate separately the 1,3- and 2,3-trifluoromethylated isomers, respectively. Subsequently, two examples of new 3-hydroxy-3-(trifluoromethyl)-3,3a-dihydro-4H-spiro(chromen[4,3-c]isoxazole-4,1 -cycloalkanes), derivated from cyclopentanone and cyclopentanone, were obtained from the reaction of 2,2,2-trifluoro-1-[4-methoxy-spiro(2H-chromen-2,1 -cycloalkan)-3-yl]ethanones with hydroxylamine hydrochloride in yields of 42% and 58%, respectively. Finally, the structures of new spiro heterocycles were determined with the aid and simultaneous application of 1H-, 13C{1H}- and 19F-NMR, X-ray monocrystal diffraction, Mass Spectrometry and DFT calculation techniques and their purity were proved by elemental analysis or High Resolution Mass Spectrometry (HRMS). / O presente trabalho descreve inicialmente um método eficiente e regiosseletivo para a síntese de uma nova série de 2,2,2-triflúor-1-[4-metóxi-espiro(2H-cromen-2,1 -cicloalcan)-3-il]etanonas a partir de adutos de Kabbe (espiro[croman-2,1 -cicloalcan]-4-onas). Rendimentos de 38% a 61% foram obtidos quando reações de trifluoracetilação de misturas de enoléteres e/ou acetais derivados de quatro espiro cetonas (adutos de Kabbe) foram realizadas a 45 ºC usando clorofórmio anidro como solvente. Subsequentemente, quando os respectivos adutos de Kabbe trifluoracetilados foram reagidos com fenilhidrazina ou metilhidrazina, em relação molar de 1:1, sob refluxo de etanol por 24 horas, uma série de sete exemplares de um novo sistema heterocíclico espiro-condensado, denominado 1(2)-metil(fenil)-3-(trifluormetil)-1,4(2,4)-diidro-espiro(chromen[4,3-c]pirazol-4,n -cicloalcanos) onde os cicloalcanos são ciclopentano, ciclohexano e cicloheptano (n = 1) e tetraidro-2H-pirano (n = 2), foi isolada em rendimentos entre 35 % e 51 %. Técnicas de RMN e de difração de raios-X demonstraram claramente que as reações a partir da metilhidrazina e da fenilhidrazina foram regiosseletivas e permitiram isolar separadamente os isômeros trifluormetilados 1,3 e 2,3, respectivamente. Em sequência, dois exemplares de novas 3-hidróxi-3-(trifluormetil)-3,3a-diidro-4H-espiro(cromen[4,3-c]isoxazol-4,1 -cicloalcanos), derivados da ciclopentanona e ciclohexanona, foram obtidos a partir da reação de 2,2,2-triflúor-1-[4-metóxi-espiro(2H-cromen-2,1 -cicloalcan)-3-il]etanonas com cloridrato de hidroxilamina em rendimentos de 42% e 58%, respectivamente. Finalmente, as estruturas dos novos espiro heterociclos foram determinadas com o auxílio e aplicação simultânea de experimentos de RMN de 1H, 13C{1H}, 19F, difração de raios-X em monocristais, Espectrometria de Massas e cálculos DFT e, a sua pureza comprovada por Análise Elementar ou por Espectrometria de Massas de Alta Resolução (HRMS).