Bactérias do gênero Streptomyces produzem diversos tipos de butirolactonas, cujos exemplos importantes são o cyclophostin, os compostos da família cyclipostin e as -butirolactonas autorreguladoras. O cyclophostin é um potente inibidor da enzima acetilcolinesterase, os compostos da família cyclipostin são inibidores de lipases, enquanto que as -butirolactonas autorreguladoras estimulam a produção de antibióticos em culturas de bactérias do gênero Streptomyces. Neste trabalho foram realizados estudos para a obtenção de derivados do cyclophostin e de derivados das -butirolactonas autorreguladoras. Para isso foram propostos dois planejamentos sintéticos mostrados nos esquemas 8 e 10 (Seção: III. Planejamento Sintético). Os estudos realizados de acordo com o planejamento sintético mostrado no esquema 8 tiveram como etapa chave uma reação de Barbier entre a butenolida 43, diversos aldeídos e um metal (zinco ou índio), em meio aquoso. Apesar dessa reação ser bem conhecida, em nenhum dos testes realizados foram obtidos os compostos de interesse, sendo que o principal produto obtido foi o composto 56, proveniente da redução da butenolida 43. Diante disso, foi proposta uma explicação para esses resultados com foco em possíveis mecanismos para a reação de Barbier, comparando com substratos similares a butenolida 43 que foram utilizados com sucesso na reação de Barbier. Os estudos realizados de acordo com o planejamento sintético mostrado no esquema 10 forneceram resultados satisfatórios. A reação entre o monóxido de butadieno e diferentes -cetoésteres possibilitou a obtenção de -butirolactonas 2,3-dissubstituídas na forma de um único diastereoisômero e -butirolactonas 2,4-dissubstituídas na forma de mistura de diastereoisômeros (mostradas na Tabela 7). Através das análises de NOEDiff-RMN, juntamente com dados da literatura e cálculos computacionais das constantes de acoplamento, foi possível determinar a configuração relativa dos grupos substituintes das -butirolactonas 2,3-dissubstituídas como sendo trans. Com três -butirolactonas 2,3-dissubstituídas foram realizadas reações de ozonólise, com clivagem redutiva do ozonídeo por boro-hidreto de sódio, fornecendo três compostos na forma de misturas de diastereoisômeros com estruturas análogas ao IM-2 e às virginiae butanolidas (mostrados na Tabela 8). Com a -butirolactona 54a foi realizada a formação do enol-fosfato 55a, utilizando dietil-clorofosfato como agente de fosforilação (reação mostrada no Esquema 23). Com este composto foram realizadas reações de ozonólise, utilizando boro-hidreto de sódio ou sulfeto de dimetila para a clivagem do ozonídeo, porém em nenhuma dessas tentativas foram obtidos resultados satisfatórios (reação mostrada no Esquema 24). Outras tentativas foram realizadas com intuito de obter derivados do cyclophostin utilizando outros materiais de partidas, porém todas as tentativas falharam, seja na etapa de ozonólise ou na etapa de ciclização para a formação do esqueleto de enol-fosfato cíclico presente no cyclophostin. Apesar dos resultados insatisfatórios descritos acima, alguns intermediários obtidos foram submetidos a um ensaio biológico em que foi monitorada a produção do antibiótico nigericina em culturas de actinobactérias do gênero Streptomyces. Nesse ensaio biológico foram obtidos resultados satisfatórios, sendo que alguns compostos estimularam a produção do antibiótico nigericina, outros inibiram e outros não mostraram efeitos significativos, indicando a existência de uma relação estrutura-atividade dos compostos testados. / Bacteria of the genus Streptomyces produce many kinds of butyrolactones; e.g., cyclophostin, compounds belonging to the cyclipostin family, and -butyrolactones autoregulators. Cyclophostin is a potent inhibitor of the enzyme acetylcholinesterase, the compounds of the cyclipostin family inhibit lipases, and -butyrolactones autoregulators stimulate antibiotics production in bacterial cultures of the genus Streptomyces. This work aimed to obtain cyclophostin derivatives and -butyrolactones autoregulators derivatives via two proposed synthesis designs as illustrated in schemes 8 and 10 (Section: III. Synthetic Planning). The key step in the design shown in scheme 8 consisted of a Barbier reaction between butenolide 43, several aldehydes, and a metal (zinc or indium), in aqueous medium. Although this reaction has long been known, the tests performed here did not afford any of the target compounds. The main product was compound 56, arising from the reduction of butenolide 43. An explanation for the results was proposed on the basis of possible mechanisms for the Barbier reaction and of comparison with similar compounds of butenolide 43, which have been successfully used in the Barbier reaction. Studies carried out according to the synthesis design presented in scheme 10 provided satisfactory results. The reaction between butadiene monoxide and various -ketoesters furnished 2,3-disubstituted--butyrolactones as a single diastereoisomer and 2,4-disubstituted--butyrolactones as a mixture of diastereoisomers (shown in Table 7). NOEDiff-NMR analysis together with literature data and computer calculations of coupling constants helped to determine the relative configuration of the 2,3-disubstituted--butyrolactones substituent groups as trans. Three 2,3-disubstituted--butyrolactones ozonolysis reactions were conducted by reductive cleavage of the ozonide with sodium borohydride, which afforded three compounds as diastereoisomers mixtures bearing structures analogous to those of IM-2 and virginiae butanolides (shown in Table 8). Reaction of -butyrolactone 54a with diethyl chlorophosphate as phosphorylating agent produced the enol-phosphate 55a (reaction shown in Scheme 23). Ozonolysis reactions of this compound using sodium borohydride or dimethyl sulfide to cleave the ozonide did not provide satisfactory results (reaction shown in Scheme 24). Other attempts to achieve cyclophostin derivatives using different starting materials failed during the ozonolysis step or the cyclization to form the cyclic enol-phosphate skeleton present in cyclophostin. Despite the poor results described above, some of the intermediates were submitted to a biological assay to monitor production of the antibiotic nigericin in Streptomyces actinomycetes cultures. Some of the tested compounds stimulated, others inhibited, and others did not affect nigericin production, indicating existence of a structure-activity relationship.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-31072014-155044 |
| Date | 05 June 2014 |
| Creators | Daniel Previdi |
| Contributors | Paulo Marcos Donate, Giuliano Cesar Clososki, Eduardo René Pérez González |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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