En la búsqueda de moléculas En la búsqueda de moléculas

bioactivas a partir de bioactivas a partir de

estructuras de amplia estructuras de amplia

ocurrencia naturalocurrencia naturalJorge L. JiosJorge L. Jios

jljios@quimica.unlp.edu.arjljios@quimica.unlp.edu.arUnidad Laseisic-Plapimu (CIC-UNLP) y CEQUINOR, Dpto. de Química, Fac. Cs. Exactas, UNLP, Camino Centenario e/505 y

508, CP1897, La Plata; Argentina

Aportes desde la Química

QuímicaQuímica

Química Orgánica

Síntesis QuímicaSíntesis Química EspectroscopíaEspectroscopía

Aportes desde la Química

• Química orgánica como disciplina que explica los fundamentos de las estructuras orgánicas de biomoléculas y metabolitos presentes en los sistemas biológicos.

• Síntesis orgánica: Parte de la química que, apoyada en el conocimiento de la reactividad de las estructuras orgánicas, permite la construcción de moléculas nuevas a partir de otras conocidas (síntesis parcial) o a partir de reactivos más simples.

Aportes desde la Química

• Espectroscopía: Conjunto de herramientas analíticas instrumentales avanzadas que se emplean para la elucidación de estructuras orgánicas. Actualmente la gran mayoría de las técnicas son métodos espectroscópicos. Espectroscopía → especialización de la química.

• Protagonista central en la última etapa de la investigación en productos naturales (elucidación estructural del producto obtenido).

Utilidad de la Química Orgánica

• El conocimiento profundo permite:– Interpretar más acabadamente como

interaccionan las distintas moléculas en el entorno biológico.

– Elaborar predicciones de cómo un determinado sustrato orgánico puede llegar a interaccionar (relación estructura – bioactividad)

Síntesis Orgánica

• Habilidad que permite programar la construcción de moléculas con determinada arquitectura (tamaño y forma molecular adecuada, cantidad y cualidad de grupos funcionales dentro de esa molécula, presencia o ausencia de determinados átomos o grupos de átomos, etc.). A partir de un determinado principio activo se puede realizar cambios en su estructura química modificando parcialmente las funciones químicas presentes → Nuevas moléculas con actividad biologica modificada.

El trabajo del químico de síntesis es más cercano a la imagen que la gente tiene del químico. Combinación entre destreza manual, arte y ciencia.

•En la mayoría de las investigaciones/proyectos que involucran a químicos de síntesis, uno de los objetivos es la búsqueda de moléculas con bioactividad.•En nuestro proyecto se prioriza y promueve la formación integral de recursos humanos, a partir de la perspectiva de la química en relación con otras disciplinas.

Métodos espectroscópicos

Un espectro muestra toda la información sobre una molécula. El químico pueda extraerla de allí para armar el rompecabezas del esqueleto molecular (traducción de los datos obtenidos).

Parte fundamental de la síntesis orgánica. Parte fundamental de la síntesis orgánica.

Caracterización de funciones químicas, porciones estructurales, grupos.

Identidad de los compuestos obtenidos.

• .

Diferenciación entre isómeros y evaluación de conformaciones.

Distintos métodos. Son complementarios

Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (NMR)

• La NMR es la técnica analítica más importante para la identificación y caracterización de estructuras orgánicas.

• Permite analizar con mucha sensibilidad el entorno químico de núcleos tan importante como H, C y P y también otros como N, O y S.

• Parte de nuestras actividades incluyen el dictado de un curso de posgrado ““Bases en espectroscopía de Bases en espectroscopía de RMN como herramienta de análisis estructural”RMN como herramienta de análisis estructural” El curso es abierto y han participado en el mismo graduados de varias disciplinas (químicos, ingenieros, biólogos, bioquímicos, farmacéuticos, agrónomos) → ¿Posibilidad de un aporte a este proyecto?Posibilidad de un aporte a este proyecto?

R3 = -(CH2)n-NH2

n = 0, 1, 2 R2 ≠ -NH2

R4-NH2R1-N=C=X

X= O, S

O

O

CF3

R3

NH

NH

X

R1

O

O

CF3

NH

NH

X

R1

R2

n= 0, 1, 2

( )nC

C

OH

C

O

CH

C

NH

CF3

R4

R2

+

R2 = sustit.R3 = -H

R2 = -NH2

R3 ≠ -(CH2)nNH2

O

O

CF3

R3

R2 +

Estudio de Compuestos Moleculares Simples y su Conexión a Nuevas

Estructuras Orgánicas con Actividad Modificada

Síntesis de CEU’sCl

NH NHR

OCloroetil ureidos (CEUs)

Cl

N NH

O

N

O

R

R = C6H11 Lomustina

R = CH2CH2Cl Carmustina

Alquil isocianatos (R-NCO) e isotiocianatos (R-NCS) se emplean para la producción de compuestos moleculares mayores. Cuando R= ClCH2CH2-, adicionan aminas (R’-NH2) y generan 2-cloroetil ureidos, CEUs (Chloro Ethyl Ureides). Los nitrosoureídos análogos se emplean como agentes metilantes en quimioterapia.

En nuestro proyecto usamos aminas análogas de cromonas, que son compuestos de amplia ocurrencia natural. Por ejemplo la 6-amino-2-trifluorocromona

O CF3

O

NH2

Una aminocromona

2-trifluorometil-7-aminocromona

Obtención de fluorocromonas

OH O

CH3

O

O

CF3(CF3CO)2O

Piridina

El heterociclo de benzopirano es común a flavonas y cromonas. La Kellina fue el primer derivado de cromona empleado como fármaco.El grupo trifluorometilo (–CF3) introduce fuertes cambios estereolectrónicos en la molécula, incrementa liposolubilidad y estabilidad metabólica.Fuerte carácter inductivo crea mayor reactividad hacia nucleófilos.

Otras fluorocromonas en estudio

N

N

OH

OH

O

CH3 N

N OOH

O

CF3(CF3CO)2O

PiridinaNH

NH

O

O

CH3

O

Es necesario estudiar los equilibrios tautoméricos para entender por que el derivado de uracilo pueda actuar como un heterociclo aromático → Aspectos de la química orgánica en moléculas biologicas.

Reacciones en estudio

O

O

CF3

R3

NH2

O

O

CF3

R3

NH

NH

X

R1

CN

X

R1

X= O, S

O

O

CF3

NH2

R2

O

O

CF3

NH

NH

X

R1

R2

R2

R2

n= 0, 1, 2( )

n= 0, 1, 2

( )n

O

O

CF3

R2

R4-NH2

CC

OH

C

O

CH

C

NH

CF3

R4

R2

ureidosureidos

aminoenonasaminoenonas

Cooperación a través de Edunabio

• Síntesis de nuevos heterociclos fluorados– Lic. Robinson Hermosilla Espinosa, Centro

de Estudio de Química Aplicada, Universidad de Granma, Cuba

• Synthesis and Study of New Analogues of Trifluoromethylchromones – Prof. Dr. Dr. Peter Langer, Institute of

Chemistry, Rostock University.

Posibles acciones futuras• Proseguir colaboraciones ya iniciadas con el grupo

del Dr. Torres Rodríguez (CEQA, Universidad de Granma) y el Dr. Langer (Rostock) con el propósito de desarrollar síntesis y estudio de compuestos potencialmente bioactivos y fortalecer la formación de recursos humanos en el área.

• Poner a disposición de los integrantes de EDUNABIO, equipos de última generación que próximamente ingresaran a nuestro centro de investigación.– Espectrómetro ICP-Plasma (ICPE-9820, Shimadzu), con

digestor de microondas para la detección de metales con alta sensibilidad.

– CG-MS (QP-2010 ULTRA, Shimadzu). Con muestreador automático, para la detección, y análisis cuali y cuantitativo de muestras orgánicas puras y mezclas