SÍNTESIS TRICOMPONENTE DE NUEVAS...
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SÍNTESIS TRICOMPONENTE DE NUEVAS ESPIROPIRAZOLO[3,4-b]PIRIDINAS A PARTIR DE 5-AMINOPIRAZOLES, ISATINA Y COMPUESTOS
CON METILENO ACTIVO
SANDRA MARILIN PORTILLO GUEVARA
UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
PROGRAMA ACADÉMICO DE QUÍMICA SANTIAGO DE CALI
2011
SÍNTESIS TRICOMPONENTE DE NUEVAS ESPIROPIRAZOLO[3,4-b]PIRIDINAS A PARTIR DE 5-AMINOPIRAZOLES, ISATINA Y COMPUESTOS
CON METILENO ACTIVO
SANDRA MARILIN PORTILLO GUEVARA
Trabajo de grado para optar al título de
Químico
Director:
JAIRO QUIROGA P., Ph. D.
Codirector
Jaime Gálvez., Qco.
UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
PROGRAMA ACADÉMICO DE QUÍMICA SANTIAGO DE CALI
2011
UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
PROGRAMA ACADÉMICO DE QUÍMICA
SANDRA MARILIN PORTILLO GUEVARA
SÍNTESIS TRICOMPONENTE DE NUEVAS ESPIROPIRAZOLO[3,4-b]PIRIDINAS A PARTIR DE 5-AMINOPIRAZOLES, ISATINA Y COMPUESTOS
CON METILENO ACTIVO
Palabras claves: Ácido paratoluensulfónico (APTS), 5-aminopirazol, dimedona,
compuestos con metileno activo, isatina, síntesis tricomponente.
A mis padres y hnos……
AGRADECIMIENTOS
Al profesor Jairo Quiroga por todas sus enseñanzas y por permitirme realizar éste
trabajo bajo su dirección.
A los profesores Braulio Insuasty, Rodrigo Abonía y Alejandro por permitirme
formar parte del GICH.
A Jaime por su ayuda en el laboratorio, análisis de espectros y disposición para
colaborarme.
A mis padres y hermanos, quienes han sido siempre mi motivación para todo lo
que hago.
A Alberto por su compañía, enseñanzas y apoyo incondicional.
A Marcela, por estar en los buenos pero sobre todo, en los momentos más
difíciles de mi vida.
A Daniel por su amistad y apoyo en la realización de mi tesis.
A todos mis compañeros de laboratorio, porque todos de alguna forma han
contribuido a la realización de este trabajo.
A Lucho y Carlos por su afabilidad y toma rápida de los espectros.
Al profesor Fabio Zuluaga por aceptar ser mi jurado.
Y a todos los profesores del departamento de Química y a la Universidad del Valle
por mi formación.
iii
TABLA DE CONTENIDO
Pág. RESUMEN
1. INTRUDUCCIÓN……………………………………………………………….………1
2. OBJETIVOS…………………………………………………………………………....2
3. ANTECEDENTES……………………………………………………………………...3
3.1. Espiranos heterocíclicos…………………………………………………………....3
3.2. Aminopirazoles………………………………………………………………….……9
3.3. Dimedona y análogos……..……………………………………………….………13
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………..18
5. RESULTADOS Y DICUSIÓN……………………………………….……………….20
5.1. Síntesis de nuevos espiranos 66a-h, obtenidos mediante la reacción de
isatina, 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol y compuestos con metileno
activo.…………………………………………………………………...…………..20
5.2. Síntesis de nuevos espiranos heterocíclicos 67a-j obtenidos mediante la
reacción tricomponente de isatina, 5-amino-NH-pirazoles y compuestos con
metileno activado……………..…….……………………………………..……....35
iv
5.3. Propuesta mecanística de las reacciones………………………………………46
6. CONCLUSIONES………………………………………………………………….... 48
7. SECCIÓN EXPERIMENTAL…………………………………………………….…..49
7.1. Generalidades……………………………………………………………………….49
7.2. Procedimientos sintéticos….………………………………………………….…...50
7.2.1. Síntesis de Precursores………………………………………………………….50
7.2.1.1. Síntesis de 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol…………………………………...50
7.2.2. Síntesis y caracterización de los compuestos
fenil-metil-espiro[pirazolo [3,4-b]piridina-4,3’- indolina]. 66ah…..…………..51
7.2.3. Síntesis y caracterización de los compuestos
NH-espiro[pirazolo[3,4-b]piridina-4,3’- indolina]. 67a-j.……………......…… 55
8. REFERENCIAS..................................................................................................61
v
LISTADO DE ESQUEMAS
Pág. Esquema 1. Síntesis de derivados de espiro[cromeno[2,3-d]pirimidina
-5,3′-indolina]-tetraona …………………………………………………..5
Esquema 2. Síntesis de 1’H-espiro [indolina-3, 4’-pirano [2,3-c] pirazol
-5’-carbonitrilos……..…………………………………………………….6
Esquema 3. Síntesis de
espiro[diindeno[1,2-b:2’,1’-e]piridina-11,3’-indolina]-triona……....…..6 Esquema 4. Síntesis de compuestos espiránicos en medio acuoso.…….………...7
Esquema 5. Síntesis de piridopirimidina-espirociclohexanotrionas. ………….…...8 Esquema 6. Síntesis de derivados de pirazolopiridina-5-espirociclodionas…....…9
Esquema 7. Reacción de 5-aminopirazoles con chalconas…...…………….…....11
Esquema 8. Obtención de 4,5-dihidropirazolo[3,4-b]piridin-6-onas………….…..11
Esquema 9. Síntesis de dihidropirazolo[3,4-b]piridinas a partir de
α-cianochalconas y 5-aminopirazoles….……………………………..12
Esquema 10. Síntesis de 4,5-dihidropirazolo[3,4-b]piridinas y
pirazolo[3,4-b]piridinas………….………….……………………….…12
vi
Esquema 11. Síntesis de pirazoloquinolinonas y pirazoloquinazolinonas……….14
Esquema 12. Síntesis de 2H-indazolo[2,1-b]ftalazinatrionas derivados.……..….14
Esquema 13. Síntesis de
4-aril-3-oxo-2,7,7-trimetil-1,4,5,6,7,8-hexahidroquinolinas….……15
Esquema 14. Síntesis de pirrolo[2,3-d]pirimidinas…...……………………………..15
Esquema 15. Síntesis de 4-ariltetrahidroquinolina-2,5-diona N-sustituidas……..16
Esquema 16. Síntesis de indenopirazolopiridina lineales………………..……..….17
Esquema 17. Síntesis de derivados 6-aril-6,7,10,12-
tetrahidroindeno[1,2-e] pirimido[4,5- b]diazepin-5,11-dionas…..…17
Esquema 18. Reacción tricomponente de isatina,
5-amino-1-fenil-3-metilpirazol y compuestos β-dicarbonílicos...….18
Esquema 19. Reacción tricomponente de isatina,
5-amino-1H-pirazoles y compuestos ߚ-dicarbonílicos………….….19
Esquema 20. Síntesis de los compuestos espiropirazolopiridínicos 66a-h….......21
Esquema 21. Fragmentación del compuesto 66a……………………...……...…...34
Esquema 22. Síntesis de los compuestos espiropirazolopiridínicos 67a-j……….35
Esquema 23. Fragmentación del compuestos 67a.………………………….……..46
vii
Esquema 24. Posible ruta mecanística para la formación
de los compuestos 66a-h y 67a-j.…….……..……......…………..…47
Esquema 25. Síntesis de 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol 29a…………...……….60
viii
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Derivados de espirohidantoínas y espiro-2,5-dicetopiperazinas……..4
Figura 2. Equilibrio tautomérico del pirazol ………………..……………………...9
Figura 3. Estructura del Celecoxib y el Deracoxib.…………………….………..10
Figura 4. Estructura del compuesto 66a……..…………………………….……..24
Figura 5. Espectro IR del compuesto 66a……….…….…………………………25
Figura 6. Espectro RMN 1H (DMSO-d6, 400 MHz) del compuesto 66a …...…26 Figura 7. Espectro RMN 13C y DEPT-135 (DMSO-d6, 100 MHz)
del compuesto 66a …………………………………………..…………..28 Figura 8. Experimento HSQC (expansión 1) del compuesto 66a ……..……...29 Figura 9. Experimento HMBC (expansión 1) del compuesto 66a..……..……31
Figura 10. Experimento HMBC (expansión 2) del compuesto 66a.…...……….32
Figura 11. Espectro de masas para el compuestos 66a………………………….33 Figura 12. Estructura del compuesto 67a.……..……………………………….….38 Figura 13. Espectro IR del compuesto 67a.………………………………….……38
ix
Figura 14. Espectro RMN 1H (DMSO-d6, 400 MHz) del compuesto 67a.……...40 Figura 15. Espectro RMN 13C y DEPT-135 (DMSO-d6, 100 MHz)
del compuesto 67a ………………………………………………………42
Figura 16. Experimento HSQC (expansión 2) del compuesto 67a...............…..43 Figura 17. Experimento HMBC (expansión 1) del compuesto 67a.……...……..44
Figura 18. Espectro de masas del compuesto 67a..……………………..……….45
x
LISTA DE TABLAS Pág.
Tabla 1. Características de los compuestos espiropirazolopiridínicos 66.……....22 Tabla 2. Características de los compuestos espiropirazolopiridínicos 67.……....36
xi
ABREVIATURAS Y ACRONIMOS
Ar Grupo arilo
APTS Ácido paratoluensulfónico
AcOH Ácido acético
CCD Cromatografía de capa delgada
cm-1 Centímetro recíproco
Ci Carbono ipso
d Doblete
DEPT Distortionless Enhancement by Polarization Transfer
DMF N,N-dimetilformamida
DMSO-d6 Dimetilsulfóxido deuterado
Et Grupo etilo
EtOH Etanol eV Electrón-voltio HMBC Heteronuclear Multiple-Bond Correlation
HSQC Heteronuclear Simple-Quantum Correlation
Hz Hertz
IR Infrarrojo
J Constante de acoplamiento 2J, 3J Correlación a dos y tres enlaces
m Posición meta
m Multiplete
M+. Pico del ión molecular
MeOH Metanol
Me Grupo metilo
MHz Megahertz
mL Mililitro
MW Microondas
xii
m/z Relación masa/carga
o- Posición orto
p- Posición para (1,4) en un anillo bencénico
ppm Partes por millón
P.f. Punto de fusión
Ph Grupo fenilo
R- Grupo sustituyente
Rend. Rendimiento
RMN 1H Resonancia Magnética Nuclear Protónica
RMN 13C Resonancia Magnética Nuclear de Carbono 13
s Singulete
t Triplete
xiii
RESUMEN
Este trabajo se centró en la preparación de compuestos heterocíclicos espiranos
mediante la reacción tricomponente entre 5-aminopirazoles, isatina y compuestos
con metileno activo, en calentamiento usando una mezcla H2O:EtOH abs. (5:1)
como solvente y ácido paratoluensulfónico, APTS como catalizador. De ésta forma
se obtuvieron los compuestos fenil-metil-espiropirazolopiridinas cuando se usó 5-
amino-1-fenil-3-metilpirazol para tal propósito y 1-H-espiropirazolopiridinas usando
NH-aminopirazoles. Las estructuras de los nuevos compuestos se establecieron
por técnicas espectroscópicas como infrarrojo, IR; resonancia magnética nuclear,
RMN (1D y 2D) y espectrometría de masas.
ABSTRACT
This work focused on the preparation of spirane heterocyclic compounds by the
reaction tricomponent between 5-aminopyrazoles, isatin and active methylene
compounds in a mixture H2O: EtOH (5:1) as solvent and paratoluenesulfonic acid,
APTS as a catalyst. In this way compounds were obtained phenyl-methyl-
spiropyrazolopyridines using 5-amino-1-phenyl-3-methylpyrazole for that purpose
and 1H spiropyrazolopyridines using NH-aminopyrazoles. The structure of all new
compounds was determined on the basis of their analytical techniques, 1D and 2D-
NMR spectra, and MS.
1
1. INTRODUCCIÓN
Los compuestos heterocíclicos son de gran importancia para la química orgánica y
química en general gracias a su diversidad estructural y múltiples aplicaciones,
pues están presentes en diferentes sustancias que utilizan los seres humanos
como son los cosméticos, colorantes, fertilizantes, insecticidas, fungicidas,
medicamentos, entre otros. Dichos compuestos pueden ser de origen natural,
semisintético o sintético. Razón por la cual son estudiados ampliamente lo cual se
ve reflejado en el incremento notorio del número de reportes encontrados en la
literatura.
Publicaciones recientes muestran numerosos trabajos sobre compuestos
heterocíclicos que presentan propiedades biológicas muy valiosas, entre las
cuales cabe mencionar actividad anticancerígena, antifúngica, antiparasitaria,
antibacterial, antiinflamatoria y antimicrobiana. Esto es una gran motivación para
el diseño y síntesis de nuevos compuestos, y para el desarrollo de métodos que
además de cortos tiempos de reacción y altos rendimientos, generen el menor
impacto ambiental posible, sean fáciles de llevar a cabo y requieran poca
inversión.
Entre estos importantes compuestos se encuentran los compuestos espiránicos
los cuales no sólo están presentes en numerosos alcaloides sino que
proporcionan plataformas sobre las cuales se pueden organizar farmacóforos para
la generación de nuevos compuestos con potente y selectiva actividad biológica.
De acuerdo con lo anterior, este trabajo se enfocó en la síntesis de derivados de
espiro[pirazolo[3,4-b]piridina-4,3'-indolina].
2
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Obtener nuevos compuestos espiro[pirazolo[3,4-b]piridina-4,3'-indolina] por medio
de una reacción tricomponente entre isatina, diferentes aminopirazoles y
compuestos con metileno activo.
2.2. Objetivos Específicos
Sintetizar los precursores necesarios para la realización de este trabajo de
investigación.
Optimizar las condiciones de reacción que permitan la obtención de los nuevos
compuestos espiránicos teniendo en cuenta rendimientos, tiempos de reacción y
pureza de los productos.
Caracterizar los nuevos compuestos obtenidos, por técnicas espectroscópicas
de IR, RMN 1H, 13C mono y bidimensionales, espectrometría de masas y difracción
de rayos X en cuando sea posible.
Estudiar la posible actividad antifúngica de los compuestos sintetizados.
3
3. ANTECEDENTES
Las reacciones multicomponentes (one-pot) son procesos que involucran al menos
tres componentes diferentes para formar un nuevo producto, que incorpora la
mayoría ó totalidad de los materiales de partida. Actualmente, la mayor parte de
los esfuerzos científicos se han centrado en el desarrollo de procedimientos
multicomponentes para preparar diversas librerías de compuestos orgánicos. Esto
se debe a la simplicidad y economía de éste tipo de reacciones al igual que por la
diversidad y complejidad estructural de los compuestos obtenidos.
En esta sección se describirán algunas generalidades de los compuestos
espiránicos así como de algunos precursores empleados en la síntesis
tricomponente de estos compuestos como son aminopirazoles y 훽-dicetonas, los
cuales hacen parte de sistemas fusionados de gran importancia biológica.
3.1. ESPIRANOS HETEROCÍCLICOS
Los compuestos espiránicos son moléculas orgánicas que contienen dos anillos
unidos por un solo átomo que por lo general es un átomo de carbono (carbono
espiro). Este tipo de compuestos son interesantes en síntesis orgánica, primero
por su difícil obtención, ya que exhiben rigidez estructural debido a la tensión que
presenta el carbono espiro, y segundo, porque proporcionan plataformas sobre las
que se pueden organizar farmacóforos para la generación de nuevos compuestos,
enfocados hacia potentes y selectivas drogas. Por esta razón, el estudio y
desarrollo de nuevas metodologías para la síntesis de heterociclos espiranos es
de gran valor para áreas como la medicina, al presentar diversas propiedades
farmacológicas.
4
Derivados de la espirohidantoina y espiro-2,5-dicetopiperazina han presentado
una amplia gama de efectos terapéuticos, por ejemplo, el derivado 1 presenta
actividad antidiabética y antiepiléptica,1 los compuestos 22,3 y 3,4 actúan como
compuestos antidepresivos, ansiolíticos y antipsicóticos. El compuesto 45,6 ha
mostrado actividad de neuroprotección y antiproliferativa. Y los derivados 57 y 68
han mostrado ser útiles en la prevención de enfermedades inflamatorias e
inmunitarias como también de diferentes alergias (Figura 1).
O
HN
HN
O
O
1
HNNH
(CH2)n
O
O
2
NN N
Ph NHO
O
3
NNH
(CH2)nR3
O
R2O
R1
4
R1 = H, CH3R2 = H, HOCH2, Ph, PhCH2R3 = H
O
CO2H
NH
NHN
O
O
n-Bu
HOH
5
BnNNH
Nn-Bu
O
O
6
Figura 1. Derivados de espirohidantoínas y espiro-2,5-dicetopiperazinas.
El indol es un heterociclo ampliamente conocido, está presente en variedad de
productos naturales y agentes medicinales;9 además, la participación del carbono
3 del indol en la formación de derivados espiroindol, puede mejorar altamente su
actividad biológica.10 Razón por la cual se encuentran en la literatura varias
publicaciones al respecto.
5
Entre los trabajos que involucran la síntesis de derivados de espiroindol, está el
realizado por Jadidi11 y colaboradores, quienes reportaron la síntesis de derivados
de espiro[cromeno[2,3-d]pirimidina-5,3′-indolina]-tetraona 11 por medio de una
reacción de condensación de isatinas 8, derivados de ácido barbitúrico 9,
y ciclohexano-1,3-dionas 10, que se llevó a cabo en agua por calentamiento a
reflujo con la presencia de APTS durante 10 h (esquema 1).
Esquema 1. Síntesis de derivados de espiro[cromeno[2,3-d]pirimidina-5,3′-
indolina]-tetraona.
Otra publicación de este tipo es la realizada por Ahadi12 y colaboradores en la cual
muestran la síntesis de 1’H-espiro[indolina-3, 4’-pirano[2,3-c]pirazol]-5’-
carbonitrilos 15 por medio de una reacción tetracomponente a partir de isatinas 8,
hidrato de hidracina 12, malononitrilo 13 y 훽-cetoésteres 14 en medio acuoso
(esquema 2). Los compuestos espiránicos se obtuvieron con buenos rendimientos
y la mayoría mostraron buena actividad antibacteriana.
6
Esquema 2. Síntesis de 1’H-espiro [indolina-3, 4’-pirano [2,3-c] pirazol]-5’ -
carbonitrilos.
También Ghahremanzadeh13 y colaboradores publicaron recientemente la síntesis
de espiro[diindeno[1,2-b:2’,1’-e]piridina-11,3’-indolina]-triona 18, mediante la
reacción de ciclocondensación de derivados de la isatina 8, acetato de amonio 16
y 1,3-indandiona 17, en ácido acético a reflujo (esquema 3).
Esquema 3. Síntesis de espiro[diindeno[1,2-b:2’,1’-e]piridina-11,3’-indolina]-triona.
De la misma manera, Rad-Moghadam y Youseftabar-Miri14 llevaron a cabo la
reacción tricomponente entre derivados de isatina 8, 2-aminonaftaleno 19 e
indandiona 17 en medio acuoso para obtener derivados espiro[dihidropiridina-
oxindol] 22. Esta misma reacción se llevó a cabo reemplazando los derivados de
la isatina por ninhidrina 20 ó acenaftileno-1,2-diona 21 obteniéndose los
compuestos espiránicos 23 y 24 respectivamente (esquema 4).
7
Esquema 4. Síntesis de compuestos espiránicos en medio acuoso.
Por otro lado, Quiroga y colaboradores15 realizaron la síntesis tricomponente
inducida por radiación de microondas (i) de piridopirimidin-
espirociclohexanotrionas 27, en la reacción de 6-aminopirimidin-4-onas 25,
dimedona 10a y paraformaldehído o formaldehído 26. Esta misma reacción se
llevó a cabo en metanol o etanol mediante un calentamiento convencional a reflujo
(ii) permitiendo la obtención de los espiranos 28 modificados. Los compuestos 27 al ser recristalizados en etanol o metanol también dieron los productos 28 (esquema 5).
8
Esquema 5. Síntesis de piridopirimidina-espirociclohexanotrionas.
También Quiroga y colaboradores16 reportaron un método simple para la síntesis
de derivados de pirazolopiridina-5-espirociclodicetonas 30, el cual consistió en una
reacción tricomponente de derivados de 5-aminopirazoles 29, paraformaldehido 26
y 훽-dicetonas cíclica (esquema 6). Dicha reacción se llevó a cabo tanto por
calentamiento convencional en etanol por 24 horas, como asistida por microondas
en 25 minutos, obteniéndose el mismo producto 30 con rendimientos similares en
ambos casos.
9
Esquema 6. Síntesis de derivados de pirazolopiridina-5-espirociclodionas.
3.2. AMINOPIRAZOLES El pirazol es un compuesto heterocíclico de cinco miembros con dos átomos de
nitrógeno en posiciones 1 y 2 que se encuentra en equilibrio tautomérico, de tal
modo que los átomos de nitrógeno pirrólico y piridínico son indistinguible (figura 2).
Figura 2. Equilibrio tautomérico del pirazol.
Los derivados del pirazol son compuestos muy usados en la industria farmacéutica
y agroquímica. Además, el núcleo pirazólico se encuentra presente en muchos
compuestos17 que actualmente se comercializan, ejemplo de estos son el Viagra,
el Celecoxib (Celebrex®) 33 y el Deracoxib 34 (figura 3) que combaten
enfermedades inflamatorias, también se encuentra en medicamentos terapéuticos.
10
Figura 3. Estructura del Celecoxib y el Deracoxib.
El pirazol es un sistema π-excedente y entre sus derivados más importantes están
los aminopirazoles que son compuestos de gran reactividad ante bielectrófilos, lo
que permite la obtención de compuestos pirazólicos fusionados.
Entre los reportes encontrados en la literatura acerca de aminopirazoles están los
realizados por el Grupo de Investigación de Compuestos Heterocíclicos de la
Universidad del Valle, que ha estudiado la reacción de compuestos α,β-
insaturados como las chalconas 3518 con 5-aminopirazoles 29. De ésta manera,
obtuvo, para la reacción con 5-amino-1-arilpirazoles, los correspondientes
dihidroderivados de las pirazolo[3,4-b]piridinas 36,19 mientras que para la reacción
con el 5-amino-3-aril-NH-pirazol20 se obtuvo las dihidropirazolo[1,5-a]pirimidinas 37 (esquema 7). A los dihidroderivados se les trató con N-Bromosuccinimida
(NBS) y se obtuvieron los productos aromatizados 38 y 39
11
Esquema 7. Reacción de 5-aminopirazoles con chalconas.
También, Quiroga y colaboradores reportaron la reacción realizada bajo
condiciones de calentamiento a reflujo en etanol de 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol
29a21a y 5-amino-3-aril-NH-pirazol 29c21b con derivados becilidénicos del ácido de
Meldrum 40 para obtener productos del tipo 4,5-dihidropirazolo[3,4-b]piridin-6-onas
41 y 42 (esquema 8).
Esquema 8. Obtención de 4,5-dihidropirazolo[3,4-b]piridin-6-onas.
12
Continuando con ésta línea de investigación, Quiroga y colaboradores realizaron
la reacción entre 5-aminopirazoles 29 y α-cianochalconas22 43 obteniendo la
cianodihidropirazolo[3,4-b]piridinas 44 (esquema 9).
Esquema 9. Síntesis de dihidropirazolo[3,4-b]piridinas a partir de α-
cianochalconas y 5-aminopirazoles.
Quiroga y colaboradores23 también realizaron la síntesis de 4,5-dihidropirazolo[3,4-
b]piridinas 46, mediante la reacción de β-dimetilaminopropiofenonas 45 con 1-aril-
3-metil-5-aminopirazoles 29a en piridina. El tratamiento del compuesto 46 con N-
bromosuccinimida conduce a la formación de derivados de pirazolo[3,4-b]piridinas
47 (esquema 10).
Esquema 10. Síntesis de 4,5-dihidropirazolo[3,4-b]piridinas y pirazolo[3,4-
b]piridinas.
13
3.3. DIMEDONA Y ANALOGOS
Las 1,3-dicetonas cíclicas son compuestos con metileno activo, entre las cuales se
encuentra la dimedona, la 1,3-ciclohexanodiona, la 1,3-ciclopentanodiona y la 1,3-
indandiona, las cuales son muy utilizadas como precursores en la síntesis
orgánica debido su alta reactividad.
Chebanov y colaboradores24 realizaron una completa investigación sobre
dimedona como precursor en la síntesis de diferentes compuestos tricíclicos.
Estos autores estudiaron la reacción de la dimedona 10a con aldehídos
aromáticos 48 y 5-aminopirazoles 29 bajo diferentes condiciones. Su estudio se
concentró en la regio- y quimioselectividad de éstas reacciones multicomponentes
para obtener 1,4,6,7,8,9-hexahidro-1Hpirazolo[3,4-b]quinolin-5-onas 49, 5,6,7,9-
tetrahidropirazolo[5,1-b]quinazolin-8-onas 50, y 5a-hidroxi-4,5,5a,6,7,8-
hexahidropirazolo[4,3-c]quinolizin-9-onas 51. Bajo calentamiento convencional a
reflujo y usando etanol como disolvente se produjo una mezcla de
pirazoloquinolinonas y pirazoloquinazolinonas, pero al realizar la reacción en
presencia de trietilamina y radiación de microondas se formaron solamente las
pirazoloquinolinonas. En una segunda reacción se trabajó en condiciones neutras
utilizando sonicación25 formándose pirazoloquinazolinonas. En una tercera
reacción utilizaron etóxido de sodio o tert-butóxido de potasio generando
pirazoloquinolizinonas (esquema 11). Los rendimientos obtenidos para la primera,
segunda y tercera reacción estuvieron entre 80-91%, 50-70%, 60-75%
respectivamente. De esta manera demostraron que la temperatura en
combinación con distintos tipos de catálisis son el principal factor en el control y
orientación en estas reacciones multicomponentes.
14
Esquema 11. Síntesis de pirazoloquinolinonas y pirazoloquinazolinonas.
Otro trabajo con la participación de la dimedona 10a fue el realizado por Khurana
y colaboradores.26 Estos autores estudiaron la condensación tricomponente one-
pot catalizada con ácido sulfúrico en agua-etanol entre compuestos 1,3-
dicarbonílicos cíclicos 10, aldehídos aromáticos 48, y ftalhidrazida 52 para
generar una serie de 2H-indazolo[2,1-b]ftalazinatrionas 53 (esquema 12).
Esquema 12. Síntesis de 2H-indazolo[2,1-b]ftalazinatrionas.
Suarez y colaboradores27 reportaron la síntesis tricomponente de 4-aril-5-oxo-
2,7,7-timetil-1,4,5,6,7,8-hexahidroquinoleinas 55, utilizando como precursores
aldehídos aromáticos 48, β-aminocrotonato de alquilo 54 y dimedona 10a en
etanol absoluto como disolvente por 6h (esquema 13), obteniendo rendimientos
entre 60-80%.
15
Esquema 13. Síntesis de 4-aril-3-oxo-2,7,7-trimetil-1,4,5,6,7,8-
hexahidroquinolinas.
También Quiroga y colaboradores28b sintetizaron nuevas pirrolo[2,3-d]pirimidinas
57 por medio de una reacción multicomponente entre 6-aminopirimidinas 25,
dimedona 10a, y arilglioxal 56 (esquema 14).
N
N
O
NH2X
R = H, CH3R = OCH3, SCH3, NH2
57
HetNH2
ArO
O
56
HetNH2
=N
N
NH2
NH2H2N
N
N
O
NH2X
R R1
R2
R1 = H, CH3 R2 = H, CH3X = O
HetNH
O
OH
Ar
25OO
10a
Esquema 14. Síntesis de pirrolo[2,3-d]pirimidinas.
16
De la misma manera, en el trabajo previamente mencionado16 para la síntesis de
pirimidopirimidina-espirociclohexanotrionas (esquema 5) se utilizó dimedona como
reactivo de partida.
Tu y colaboradores29 diseñaron y sintetizaron nuevos derivados N-sustituidos de la
4-ariltetrahidroquinolina-2,5-diona 60 con potencial actividad biológica por medio
de una reacción multicomponente siguiendo una metodología one-pot inducida por
radiación de microondas entre dimedona 10a, aldehídos aromáticos 48, ácido de
Meldrum 58 y diferentes aminas 59 usando como disolvente etanol 95% (esquema
15).
Esquema 15. Síntesis de 4-ariltetrahidroquinolina-2,5-diona N-sustituidas.
Por otro lado, la 1,3-indandiona 17 ha sido usada como precursor en diferentes
reacciones para la obtención de nuevos compuestos los cuales exhiben actividad
antibacterial30 y presentan propiedades óptica no lineales,31 por este motivo la 1,3-
indandiona es muy importante en la síntesis orgánica al presentar sus derivados
diferentes aplicaciones.
Cruz28b realizó la síntesis tricomponente entre 1,3-indandiona 17, 5-amino-1- fenil-
3-metilpirazol 29a y aldehídos aromáticos 48 por calentamiento clásico a reflujo
durante 6-8 horas utilizando dimetil N,N-dimetilformamida (DMF) como disolvente
y trietilamina (Et3N) en el medio de reacción, produciendo indenopirazolopiridinas
lineales 61 con un rendimiento entre 47-70% (esquema 16).
17
Esquema 16. Síntesis de indenopirazolopiridinas lineales.
Insuasty y colaboradores32 reportaron la síntesis de derivados 6-aril-6,7,10,12-
tetrahidroindeno[1,2-e]pirimido[4,5-b]diazepin-5,11-dionas 64 y 65, mediante la
reacción de diaminopirimidinas 62 con derivados arilidénicos de la indandiona 63 por medio de calentamiento convencional a reflujo utilizando etanol como
disolvente y ácido acético en cantidades catalíticas (esquema 17). A los productos
obtenidos se les evaluó su actividad antitumoral frente a 60 diferentes líneas de
células humanas, mostrando resultados de GI50 en el rango de 0.49 y 1.46 µM.
Esquema 17. Síntesis de derivados 6-aril-6,7,10,12-tetrahidroindeno[1,2-
e]pirimido[4,5- b]diazepin-5,11-dionas.
De acuerdo a lo descrito en esta sección, se observa que los compuestos
aminopirazólicos y 훽-dicarbonílicos presentan gran versatilidad en síntesis de
nuevos sistemas heterocíclicos fusionados. Esto junto con las valiosas
aplicaciones que presentan los compuestos espiránicos constituyen un estímulo
para realizar este trabajo de grado.
18
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Teniendo en cuenta los antecedentes descritos resaltando la importancia que
tienen los compuestos con esqueletos espiránicos en sus estructuras, la utilidad
de los aminopirazoles como precursores, así como la potencial versatilidad de los
compuestos con metileno activo como la dimedona y análogos en la síntesis de
nuevos compuestos heterocíclicos; este trabajo está enfocado en el estudio de la
reacción entre isatina 8, 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol 29a, y compuestos β-
dicarbonílicos (esquema 18) con el fin de obtener los sistemas
espiropirazolopiridínicos 66, utilizando diferentes condiciones de reacción para
evaluar su influencia en la formación de los productos.
Esquema 18. Reacción tricomponente de isatina, 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol y
compuestos β-dicarbonílicos.
19
Con el fin de evaluar la versatilidad y regioselectividad de la reacción
tricomponente, se plantea la reacción bajo las mismas condiciones, entre isatina 8,
5-amino-1H-pirazoles 29b-c y compuestos 훽-dicarbonílicos, teniendo en cuenta
que en este caso la ciclación podría darse tanto por el C-4 del aminopirazol,
obteniéndose los sistemas espiropirazolopiridínicos 67 o por el grupo amino del
aminopirazol, generando los sistemas espiropirazolopirimidínicos 68 (esquema
19).
Esquema 19. Reacción tricomponente de isatina, 5-amino-1H-pirazoles y
compuestos 훽-dicarbonílicos.
20
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En esta sección se describen las condiciones de reacción que permitieron llevar a
cabo la síntesis y tomando como ejemplo un compuesto representativo de cada
serie, se hace el análisis espectroscópico para la elucidación estructural y se
propone una posible ruta mecanística para la formación de los compuestos
espiránicos sintetizados.
5.1. Síntesis de nuevos espiranos 66a-h, obtenidos mediante la reacción de isatina, 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol y compuestos con metileno activo.
Con la intención de preparar nuevos compuestos heterocíclicos que contienen
nitrógeno en su estructura, se planteó inicialmente la síntesis de sistemas
espiropirazolopiridínicos entre isatina 8, 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol 29a, y
compuestos con metileno activo.
Teniendo en cuenta el trabajo de Rad-Moghadam y colaboradores,14 la síntesis de
3,7,7-trimetil-1-fenil-6,7,8,9-tetrahidroespiro[pirazolo[3,4-b]quinolina-4,3’-indolina]-
2’,5-diona se llevó a cabo en un primer ensayo, mediante la reacción
tricomponente de isatina 8, 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol 29a, y dimedona 10a (1.1.1 equiv.), en presencia de APTS (0.1g por equiv.) utilizando una mezcla
H2O:EtOH (5:1) como disolvente por 6 horas; obteniéndose el producto con un
75% de rendimiento.
Con el fin de disminuir el tiempo de reacción, se realizó un segundo ensayo en el
que se sometió a radiación de microondas por 2 minutos a 80 oC y 200 W en
condiciones libre de disolvente y usando cantidades catalíticas de APTS, una
mezcla de cantidades equimolares de isatina 8, 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol 29a,
y dimedona 10a, observándose por cromatografía de capa delgada (CCD) la
21
presencia de los reactivos iniciales y la formación de un producto luminiscente
similar al producto espiránico obtenido por calentamiento convencional, pero en
este caso con una mezcla más compleja de productos. Se aumentó el tiempo de
reacción hasta 10 minutos, en periodos de 2 minutos, observándose el mismo
patrón. En un tercer ensayo para esta misma mezcla de reacción, se aumentó a
100 oC la temperatura y se mantuvo constante la potencia del equipo, variando el
tiempo de 2 a 10 minutos, pero no se obtuvo resultados más favorables que para
el segundo ensayo.
De acuerdo con lo anterior, se estableció que las condiciones óptimas de reacción
para la síntesis de los compuestos espiránicos esperados son las empleadas en el
primer ensayo. De ésta manera se obtuvieron bajo calentamiento en un baño de
agua a 80 0C por 6-12h, productos con buenos rendimientos (esquema 20, tabla
1).
Esquema 20. Síntesis de los compuestos espiropirazolopiridínicos 66a-h.
22
Tabla 1. Características de los compuestos espiropirazolopiridínicos 66.
Entrada Compuesto
con metileno activo Producto
66 P.f., °C
Rend. %
m/z
a
O
O
241-243 75
424
b
315-318 78
396
c
HN
O
NH
O
NN
304-305 45
430
d
335-337 72
382
23
e
HN
O
NH
CNN
N NH2
> 350 58
368
f
HN
O
NH
NH
NH
O
NN O
> 350 77
412
g
304-307 70
458
h
298-300 52
445
La caracterización de los productos se efectuó por IR, RMN (1D y 2D) y
espectrometría de masas.
24
Los datos espectrales de los compuestos sintetizados en esta sección se reportan
en la parte experimental. A continuación, se hace el análisis espectroscópico del
compuesto 66a (figura 4) como representativo de esta serie.
Figura 4. Estructura del compuesto 66a.
En el espectro de IR (KBr) del compuesto 66a (figura 5), se observan las
siguientes bandas de vibración de tensión: a 3520 cm-1 una con intensidad débil y
a 3283 cm-1 una de intensidad media correspondientes al grupo NH amídico de la
posición 1’ y al NH de la posición 9, respectivamente. Dos bandas agudas de
intensidad fuerte a 1709 cm-1 y 1615 cm-1 que corresponden al grupo C=O
cetónico y al grupo C=O amídico respectivamente. Para los otros compuestos de
la serie, los espectros IR son similares al del compuesto 66a, las señales
características se reportan en la sección experimental.
25
Figura 5. Espectro IR del compuesto 66a.
En el espectro de RMN 1H del compuesto 66a (figura 6) se observan 3 singuletes
a δ 1.00, 1.03 y 1.57 ppm que integran cada uno para tres protones
correspondientes a los dos grupos metilos de la dimedona y al metilo del
aminopirazol respectivamente. Para los dos metilenos de la dimedona se observan
tres señales, dos dobletes que integran para un protón a δ 2.00 ppm y 2.11 ppm
con J = 16.07 Hz correspondientes a los protones H-6 y, un singlete a δ 2.58 que
integra para los dos protones H-8. En la región de los protones aromáticos se
observan 4 señales, un doblete a δ 6.81 ppm con J = 7.98 Hz que corresponde al
protón H-7’ de la isatina, un multiplete a δ 6.85-6.87 ppm para los protones H-4’ y
H-5’, dos multipletes a δ 7.09-7.13 ppm y 7.40-7.44 ppm que corresponden a los
protones H-6’ y Hp respectivamente, y por último, un multiplete a δ 7.51-7.57 ppm
resultado del solapamiento de las señales correspondientes a los protones la
posición orto y meta del anillo fenilo. Finalmente se observan las señales de los
protones de los dos grupos amino de la molécula, las cuales aparecen como
singuletes a 9.68 ppm para el NH de la posición 9 y a 10.32 ppm para el NH de la
posición 1’.
26
11.5 11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5ppm
4.02 3.022.941.961.931.00 1.000.98 0.95
1.00
1.03
1.57
1.98
2.02
2.09
2.13
2.50
2.58
3.34
6.80
6.82
6.85
6.86
7.09
7.11
7.12
7.42
7.51
7.52
7.53
7.55
7.57
9.68
10.3
2
2.5 2.0 1.5 1.0ppm
3.022.941.96 1.000.99 0.01
1.00
1.03
1.57
1.98
2.02
2.09
2.13
2.50
2.58
7.6 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 7.0 6.9 6.8ppm
4.02 1.93 1.041.00 0.95
6.80
6.82
6.85
6.86
6.87
7.09
7.10
7.11
7.11
7.12
7.12
7.13
7.40
7.42
7.43
7.44
7.51
7.52
7.53
7.55
7.57
H- 1´ H- 9
H 2O
DMSO
H- 7´Ho
H- 6´ H- 5´
Hm, Hp, H- 4 ´
H- 8H- 6 H- 6
CH 3 -3CH 3 -7CH 3 -7
HN
O
NH
O
NN1
2
3 3 a
9a
54a
8a
9
1 '
2'
4'5'
6'7'
7a'
3a'
6
78i
o
mp
4
Figura 6. Espectro RMN 1H (DMSO-d6, 400 MHz) del compuesto 66a.
27
Los desplazamientos químicos de las señales observadas en RMN 1H de los
compuestos 66a-h se reportan en la sección experimental.
En el espectro de RMN 13C (figura 7) del compuesto 66a, se observan 24 señales,
de las cuales, con en el experimento DEPT-135, se determinó que 12
corresponden a carbonos cuaternarios (C), 7 a terciarios (CH), dos a secundarios
(CH2) y tres son primarios (CH3), lo cual concuerda con la estructura planteada.
Con esta información y con la ayuda del experimento bidimensional HSQC (figura
8) se lograron asignar las señales de los carbonos de los grupos metilos a δ
11.81, 27.43 y 28.62 ppm, las correspondientes a los grupos CH2 a δ 41.41 y
50.91 ppm (figura 8), también fueron asignadas de esta forma las señales de los
carbonos C-7´, C-5´, C-4´, Co, Cp, C-6´ y Cm a δ 109.0, 121.9, 123.6, 123.9, 127.6
y 129.9 respectivamente.
28
200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0ppm
129.
8912
7.63
123.
8812
3.57
121.
87
108.
98
50.9
1
41.4
1
28.6
227
.43
11.8
1
200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0ppm
193.
75
180.
04
153.
48
145.
4514
2.21
138.
3213
7.47
137.
12
129.
8812
7.71
123.
8812
3.57
121.
87
108.
9910
8.43
102.
07
50.9
149
.18
41.4
2
32.5
728
.62
27.4
3
11.8
1
C- 5 C- 2 ´C- 8 a
C- 3
C- 9 a
CH 3 - 3
CH 3 - 7
C- 7
C-espiro
C- 6 C- 8
C- 3 a
C- 4 aC- 7 ´
138.0 137.5 137.0ppm
138.
32
137.
47
137.
12
C- 7 a´
Ci C- 3 a´
127 126 125 124ppm
127.
7112
7.63
123.
88
123.
57
C- 5 ´
Cm
CpC- 6 ´ CoC- 4 ´
CH 3 - 7
HN
O
NH
O
NN1
2
3 3 a
9a
54a
8a
9
1 '
2'
4'5 '
6'7 '
7a'
3a'
6
78i
o
mp
4
Figura 7. Espectro RMN 13C y DEPT-135 (DMSO-d6, 100 MHz) del compuesto 66a.
29
7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0ppm
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
ppm
H- 6H- 6
H- 8
CH 3 - 7 CH 3 - 7
CH 3 - 3
H- 7 ´
H- 4 ´, H- 5 ´
H- 6 ´Hp
Ho , Hm
CH 3 - 3
CH 3 - 7CH 3 - 7
C- 8
C- 6
C- 7 ´
C- 4 ´Co
CpC- 6 ´Cm
Figura 8. Experimento HSQC (expansión 1) del compuesto 66a.
30
Para asignar los carbonos cuaternarios y el resto de los terciarios de la estructura
66a, se recurre al experimento HMBC de este compuesto (figura 9 y figura 10)
donde se observan varias correlaciones H-C a 2J y 3J. Así, carbono el C-7 a δ
32.57 se designó por correlaciones a 2J con H-6, H-8 y CH3-7, por otro lado, se
confirma la asignación de los carbonos C-8 a δ 41.41 ppm y C-6 a δ 50.91 ppm,
para los cuales se observan correlaciones a 3J con los protones de los grupos
CH3-7, observándose también una correlación a 3J del carbono C-6 con los
protones H-8. Para asignar el carbono espiro a δ 49.18 ppm se tuvo en cuenta su
correlación a 3J con el protón H-1´.
Continuando con el análisis del espectro HMBC del compuesto 66a, se observa
una correlación del carbono a δ 102.1 ppm con H-9 la cual fue atribuida a una
correlación a 3J de C-3a con dicho protón. También se observan dos
correlaciones de δ 108.4 con H-9 y con H-8, que se tuvieron en cuenta para
designar al carbono correspondiente a ese desplazamiento como C-4a. Los
carbonos C-7´ (δ 108.4), C-5´ (δ 121.9 ppm), C-4´ (δ 123.6 ppm) y Co (δ 123.9
ppm) se determinaron por una correlación a 3J con los protones H-5´, H-7´, H-6´ y
Hp respectivamente. La señal a δ 127.6 ppm correlaciona con Ho y Hm por lo cual
se asignó ésta al carbono Cp. El carbono C-6´ a δ 127.7 ppm se designó por dos
correlaciones a 3J con H-4´ y H-5´. El carbono Cm a δ 129.9 ppm se identificó por
su acoplamiento a 2J con los protones en la posición orto del anillo fenilo, el
carbono C-3a´ a δ 137.1 ppm por dos correlaciones 3J con H-1´ y otra con H-7´, el
carbono Ci a δ 137.5 ppm por correlación a 2J con los Ho o a 3J con los Hm, el
carbono C-7a´ a δ 142.2 ppm por una correlación a 2J con H-1´ y dos a 3J con H-
4´ y a H-6´, el carbono C-3 a δ 145.5 ppm por una correlación a 2J con los
protones del grupo metilo de la posición 3, el C-8a a δ 153.5 ppm por una
correlación a 2J con los protones H-8 y el carbono C-5 a δ 193.8 ppm por la
correlaciones a 2J con el H-6. Por último, los carbonos C-9a a δ 138.3 ppm, y C-2´
a δ 180.0 ppm se asignaron teniendo en cuenta el ambiente en el que se
encuentran.
31
10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0ppm
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
ppm
H- 1 ´ H- 9Hp H- 6 ´
Hm, HoH- 4 ´, H- 5 ´
H- 7 ´
CH 3 -3
H- 6H- 6H- 8
CH 3 -7CH 3 -7
CH 3 -3
CH 3 -7C- 7
C- 8Cespiro
C- 6
C- 5
C- 2 '
C- 3 a
C- 8 a
Figura 9. Experimento HMBC (expansión 1) del compuesto 66a.
32
10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5ppm
95
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
ppm
H- 1 ´ H- 9Hp H- 6 ´
Hm, HoH- 4 ´, H- 5 ´
H- 7 ´
CH 3 -3
H- 6H- 6H- 8
C- 3 a
C- 4 aC- 7 '
C- 8 a
C- 3
C- 7 a'
Ci
C- 3 a'
Cm C- 6 'Cp
CoC- 5 '
C- 4 '
C- 9 a´
Figura 10. Experimento HMBC (expansión 2) del compuesto 66a.
33
En la sección correspondiente a la parte experimental se reportan las señales de
los espectros RMN 13C para los compuestos 66a-h.
El espectro de masas del compuesto 66a es el observado en la figura 11.
Figura 11. Espectro de masas para el compuestos 66a.
En el espectro de masas del compuesto 66a se observan tres picos principales, el
pico del ion molecular a m/z 424; el pico base a m/z 340, resultante del
rompimiento homolítico del enlace alílico con respecto al doble enlace 4a-8a y el
enlace entre el carbono 4a-5 (según la numeración representada en la figura 4) y
finalmente se observa un pico a m/z 312 que corresponde a la pérdida de una
molécula de CO a partir del catión radical con m/z 340. La fragmentación del
compuesto 66a, se ilustra en el esquema 21.
34
Esquema 21. Fragmentación del compuesto 66a.
Los valores de los principales picos en los espectros de masas de la serie de
compuestos 66a-h se muestran en la sección experimental.
Los NH-aminopirazoles involucran un tercer centro nucleofílico, y en la reacción de
ciclocondensación con bielectrófilos, ésta puede llevar a la formación de
pirazolo[3-4-b]piridinas o pirazolo[1,5-a]pirimidinas. Con el fin de estudiar esta
nueva posibilidad de ciclación se planteó la reacción tricomponente discutida
hasta el momento, reemplazando el 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol por 5-amino-3-
fenil-1H-pirazol y 5-amino-3-metil-1H-pirazol. La discusión de éstas reacciones se
hará en la sección 5.2.
35
5.2. Síntesis de nuevos espiranos heterocíclicos 67a-j obtenidos mediante la reacción tricomponente de isatina, 5-amino-NH-pirazoles y compuestos con metileno activado. Extrapolando las condiciones establecidas previamente para la reacción
tricomponente de la sección 5.1, se llevó a cabo la reacción del 5-amino-NH-
pirazol con isatina y el correspondiente compuesto con metileno activo (1.1.1
equiv.), en la mezcla de solventes H2O:EtOH (5:1) y APTS (0.1000g por equiv.)
como catalizador; observándose el mismo comportamiento de la reacción y
característica de los compuestos obtenidos (tabla 2). En el esquema 22 se
muestra la síntesis realizada.
O
ON
NH
R
NH2
29b: R = CH329c: R = C6H5
67a-j
68
HN
O
NH
O
NNH
R
HN
O
N
NH
O
NR
NH
O
O
8
Esquema 22. Síntesis de los compuestos espiropirazolopiridínicos 67a-j.
36
Tabla 2. Características de los compuestos espiropirazolopiridínicos 67.
Entrada Pirazol ߚ-dicetona Producto
67 P.f., °C
Rend. %
m/z
a 29b
320-322 78 348
b 29b
HN
O
NH
O
NNH
> 350 65 306
c 29b
> 350 96 336
d 29b
333-335 75 382
e 29b
323-325 67 268
37
f 29c
> 350 30 410
g 29c
> 350 68 368
h 29c
318-320 49 416
i 29c
> 350 92 398
j 29c
> 350 75 330
Las estructuras de los nuevos espiroheterociclos 67a-j fueron confirmadas por
diferentes análisis espectroscópicos como lo son IR, RMN 1H, RMN 13C (DEPT-
135, HSQC, HMBC) y espectrometría de masas. Los datos de la caracterización
de los compuestos 67a-j se encuentran en la parte experimental. En esta sección
se tomará como ejemplo representativo de la serie al compuesto 3,7,7-trimetil-
38
6,7,8,9-tetrahidro-1H-espiro[pirazolo[3,4-b]quinolina-4,3’- indolina]-2’,5-diona 67a
(figura 12) para hacerle el respectivo análisis espectroscópico.
Figura 12. Estructura del compuesto 67a.
En el espectro de IR del compuesto 67a (figura 13) se observan, para la vibración
de tensión del enlace N-H del grupo amídico, una banda débil a 3695 cm-1 y para
la vibración de tensión del enlace N-H de la posición 9, una banda de intensidad
media a 3258 cm-1. También se observan la bandas de vibración de tensión aguda
de intensidad fuerte del enlace C=O cetónico a 1699 cm-1 y la correspondiente a la
vibración de tensión del enlace C=O amídico a 1620 cm-1.
Figura 13. Espectro IR del compuesto 67a.
39
En el espectro de RMN 1H (figura 14) del compuesto representativo 67a se
observan tres singuletes a δ 1.00 ppm, δ 1.03 ppm y δ 1.58 ppm, que integran
para tres protones cada uno y que corresponden a los protones de los tres grupos
metilos, cuatro dobletes que integran cada uno para un protón, de los cuales, dos
tienen J = 16.07 Hz, correspondientes a los protones H-6 y los otros dos con J =
16.32 Hz correspondientes a los protones H-8. En la región aromática se observa
un multiplete a δ 6.73-6.81 ppm que integra para tres protones y un doble doblete
a δ 7.05 ppm integrando para un protón, desplazamientos que corresponden a los
cuatro protones aromáticos presentes en la fracción indólica de la estructura.
Finalmente se observan tres singuletes que integran para um próton a δ (ppm):
9.94, 10.16 y 11.89, los cuales corresponden a los protones de los grupos NH, H-
9, H-1’ y H-1 respectivamente.
40
12.0 11.5 11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5ppm
3.082.99 2.981.000.99 0.990.980.98
1.00
1.03
1.58
1.92
1.96
2.04
2.08
2.42
2.46
2.49
2.51
2.53
3.32
6.73
6.74
6.76
6.78
6.79
6.81
7.03
7.05
7.07
9.94
10.1
6
11.8
7
2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9ppm
1.000.99 0.98
1.92
1.96
2.04
2.08
2.42
2.46
2.49
2.51
2.53
HN
O
NH
O
NNH1
2
3 3 a
9 a
54 a
8 a
9
1 '
2 '
4 '5 '
6'
7 '7 a '
3 a '
6
78
4
7.1 7.0 6.9 6.8 6.7ppm
2.990.99
6.73
6.74
6.76
6.78
6.79
6.81
7.03
7.05
7.07
CH 3 -7CH 3 -7
H- 6H- 6H- 8
H- 8
CH 3 -3
NH- 1
NH- 1 ´NH- 9
H- 6 ´
H-Ar
Figura 14. Espectro RMN 1H (DMSO-d6, 400 MHz) del compuesto 67a.
41
En el espectro de RMN 13C de 67a se observaron las veinte señales de todos los
carbonos diferentes en su ambiente presentes en la molécula, de los cuales, con
ayuda del experimento DEPT-135 (figura 15), se encontraron tres carbonos
primarios, dos secundarios, cuatro terciarios y once cuaternarios. Los carbonos
primarios y secundarios fueron asignados de acuerdo con su correlación 1H-13C a 1J observada en el espectro HSQC (figura 16), de la siguiente forma: CH3-3 a
9.12 ppm, CH3-7 a 27.6 ppm, CH3-7 a 28.7 ppm, C-8 a 41.83 ppm y C-6 a
50.91ppm. También fué posible asignar así los carbonos aromáticos a 108.8
ppm, 121.7 ppm, 123.0 ppm y C-6´ a 127.2 ppm.
Finalmente, los carbonos cuaternarios de la estructura se asignaron, con ayuda
del experimento HMBC (figura 17) teniendo en cuenta las correlaciones 1H-13C a 2J y 3J observadas. De ésta forma, el carbono el C-7 a δ 32.57 ppm se designó por
correlaciones a 2J con H-6, H-8 y CH3-7; C-4a δ a 105.7 ppm fue asignado por su
correlación a 3J con los protones H-8; C-3a a δ 101.9 ppm por correlación a 3J con
los protones del grupo metilo de la posición 3 del compuesto. El carbono C-3 se
asignó por su correlación a 2J con los protones del grupo CH3-3, mientras C-7a´ a
δ 142.1 ppm fue asignado por una correlación a 3J con H-6´ y otro protón que
aparece en la región aromática; el carbono C-8a se asignó por su correlación a 2J
con los protones H-8 y el carbono a δ 192.6 ppm presenta una correlación con los
protones H-6, por lo cual se asignó como C-5. Por último los carbonos, C-espiro a
δ 48.66 ppm, C-7´ a δ 108.8 ppm, C-5´ a δ 121.7 ppm, C-4´ a δ 123.0 ppm, C-3a´
a δ 138.1 ppm y C-9a a δ 154.6 ppm, se designaron teniendo en cuenta el
ambiente magnético en el que se encuentran.
42
200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0ppm
9.12
27.4
628
.72
32.5
1
41.8
2
48.6
650
.90
101.
92
105.
66
108.
84
121.
7112
3.03
127.
20
134.
85
138.
06
142.
07
146.
52
154.
60
180.
18
192.
56
200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0ppm
9.12
27.4
628
.72
41.8
3
50.9
1
108.
84
121.
7112
3.03
127.
20
HN
O
NH
O
NNH1
2
3 3 a
9 a
54 a
8 a
9
1 '
2 '
4 '5 '
6'
7 '7 a '
3 a '
6
78
4 C-espiro
C- 6
C- 7
C- 8
CH 3 -3
CH 3 -7CH 3 -7
C- 5C- 2 ´ C- 6 ´
C- 7 ´C- 5 ´
C- 4 ´
C- 8 aC- 3 a
C- 4 aC- 7 a´
C- 3
C- 3 a´
C- 9 a
Figura 15. Espectro RMN 13C y DEPT-135 (DMSO-d6, 100 MHz) del compuesto 67a.
43
7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0ppm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
ppm
CH 3 -7CH 3 -7
CH 3 -3
H- 6H- 6H- 8H- 8
H-ArH- 6 '
CH 3 -3
CH 3 -7CH 3 -7
C- 8
C- 6
CH-Ar
CH-ArCH-ArC- 6 ´
Figura 16. Experimento HSQC (expansión 2) del compuesto 67a.
44
7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0ppm
0
50
100
150
200
ppm
CH 3 - 7CH 3 -7
CH 3 -3
H- 6H- 6H- 8H- 8H-ArH- 6 '
CH 3 -3
CH 3 - 7CH 3 - 7
C- 8
C- 6C-espiro
C- 7
C- 5
C- 2 '
C- 8 a
C- 3 a
C- 6 ´
C- 7 ´C- 5 ´
C- 4 ´
C- 4 a
C- 7 a´
C- 3C- 3 a´
C- 9 a
Figura 17. Experimento HMBC (expansión 1) del compuesto 67a.
45
Figura 18. Espectro de masas del compuesto 67a.
En el espectro de masas del compuesto 67a (figura 18) se observa la presencia
del ion molecular que corresponde al pico con m/z 348 (20) correspondiente al
peso molecular de la estructura propuesta. El pico bases se observa a m/z 264 y
corresponde a la pérdida de 84 unidades m/z, igual a lo observado en el patrón de
fragmentación del compuesto 66a ilustrado en el esquema 21. La pérdida de un
grupo carbonilo a partir del catión radical que genera el pico base, proporciona
otro pico característico de los compuestos de la serie a m/z 236. El patrón de
fragmentación descrito, se muestra en el esquema 23 y los valores de los picos
más importantes en los espectros de masas de los compuestos 67a-j se reportan
en la sección experimental.
46
Esquema 23. Fragmentación del compuestos 67a.
De los compuestos obtenidos, 66a, 66b, 66d, 66f, 66g, 67b, 67g, 67i, 67j, se
sometieron a estudios para evaluar su actividad antifúngica, y a los compuestos
66a, 66b, 66d y 66f se les está calculando su espectro de emisión.
5.3. Propuesta mecanística de las reacciones.
Un mecanismo razonable para la formación de los compuestos espiránicos 66a-h, y 67a-j analizados en las secciones 5.1y 5.2 se encuentra representado en el
esquema 24. Inicialmente se forma el intermediario 69 a partir de una
condensación producida por el ataque nucleofílico del carbono metileno activo al
carbono 3 de la isatina 8; éste sufre posteriormente una adición tipo Michael
debido al ataque nucleofílico por parte del C-4 del aminopirazol, conduciendo a la
47
formación del intermediario 70. Seguido, se da una ciclocondensación del aducto
resultante 70, generándose así los compuestos espiránicos esperados 66a-h y
67a-j. A diferencia de la isatina, los intermediarios 69 son electrófilos débiles y son
atacados de forma Michael en la posición por el centro de electrófilos débiles
como los 5-aminopirazoles.
Esquema 24. Posible ruta mecanística para la formación de los compuestos 66a-h
y 67a-j.
48
6. CONCLUSIONES
Se sintetizaron nuevas espiropirazolopiridinas con buenos rendimientos mediante
la reacción tricomponente de isatina, 5-amino-1-fenil-3-metil-pirazol y diferentes
compuestos con metileno activo.
Se determinó la orientación de la reacción tricomponente entre 5-amino-3-fenil-
NH-pirazol ó 5-amino-3-metil-NH-pirazol, isatina y compuestos con metileno
activo, la cual conllevó a la formación de NH-espiropirazolopiridinas.
Se propuso una posible ruta mecanística general para explicar la formación de los
nuevos compuestos espiránicos, la cual consiste en la formación inicial de un
aducto de Knoevenagel que sufre una reacción de adición tipo Michael por parte
del carbono 4 del anillo pirazólico, seguida de una ciclación intramolecular
liberándose una molécula de agua en algunos casos.
Las estructuras de los nuevos espiranos se determinaron por medio de análisis
espectroscópicos de IR, 1H y 13C RMN, técnicas bidimensionales como HSQC y
HMBC y espectrometría de masas.
Los nuevos compuestos sintetizados presentaron una moderada actividad
antifúngica.
49
7. SECCIÓN EXPERIMENTAL
Esta sección está dividida en dos partes, la primera contiene las generalidades
sobre los reactivos, materiales y equipos utilizados para llevar a cabo el presente
trabajo y la segunda consiste en una descripción detallada de los procedimientos
desarrollados para la obtención de los productos sintetizados.
7.1. Generalidades
El seguimiento de las reacciones se realizó por cromatografía de capa delgada
(CCD) con placas de sílica gel 60F 254 con espesor 0.2 mm (Merck), empleando
como revelador una lámpara manual UV Spectroline Serie E con dos longitudes de
onda (254 y 365 nm). El aislamiento y purificación de los productos sintetizados se
llevó a cabo por filtración y lavados sucesivos con diversos disolventes y
recristalización. Los puntos de fusión de los sólidos obtenidos fueron determinados
en un fusiómetro Stuart SMP3. Los espectros de IR fueron tomados en un equipo
SHIMADZU IRAffinity-1 en pastillas de KBr. Los espectros de RMN 1H y 13C fueron
tomados en un instrumento Bruker 400 MHz empleando como disolventes DMSO-
d6 y TMS como estándar interno. Los espectros de masas fueron tomados en un
espectrómetro de masas SHIMADZU-GCMS-QP2010 usando ionización por
impacto electrónico (IE) a 70 eV.
Los disolventes empleados fueron: etanol, agua y dimetilsulfóxido. Los reactivos
usados fueron: isatina, 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol; 5-amino-3-fenil-NH-pirazol,
5-amino-3-metil-NH-pirazol; dimedona; 1,3-ciclohexanodiona; 1,3-
ciclopentanodiona; ácido barbitúrico; indandiona; ácido de Meldrum; malononitrilo,
2-hidroxi-1,4-naftoquinona, 2,4-quinolindiol. A excepción de 1-fenil-3-metil-5-
aminopirazol, el cual fue sintetizado, los reactivos y solventes utilizados fueron
50
adquiridos en las casas comerciales Merck, Aldrich, Sigma, Fluka y/o Merck y se
usaron sin previa purificación.
7.2. Procedimientos sintéticos 7.2.1. Síntesis de Precursores En esta sección se describe la síntesis de uno de los productos de partida que se
llevó a cabo en el Laboratorio de Investigación de Compuestos Heterocíclicos.
Esto se hizo teniendo en cuenta la metodología usada en la literatura.
7.2.1.1 Síntesis de 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol.33 29a. A una mezcla en agitación de 3-aminocrotonitrilo 70 (47 mmol) y fenilhidrazina 71
(47 mmol) en una solución de agua (130 mL) y HCl(conc) (15mL) a 75 oC por 15
min, se adicionó 15mL más de HCl(conc) y se dejó en calentamiento durante 30
min a una temperatura de 80°C. Posteriormente, la solución se dejó enfriar a
temperatura ambiente, se adicionó hielo picado, y se neutralizó con NH4OH gota a
gota. La solución se dejó en reposo durante 45 min, se filtró el precipitado formado
y finalmente se hizo lavados con agua (esquema 25).
HNNH2 N
N NH2
C NHN
H2O, HClCalor
7071
29a
Esquema 25. Síntesis de 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol 29a.
51
7.2.2. Síntesis y caracterización de los compuestos 1-fenil-3-metil-espiro[pirazolo[3,4-b]piridina-4-3’- indolina]. 66a-h.
En 6 mL de mezcla de solventes 5:1 H2O:EtOH se puso a reacción por 6-12h,
catalizada por 0.1000g de APTS, 1mmol de isatina, 1mmol del correspondiente
compuesto con metileno activado y 1 mmol de 5-amino-1-fenil-3-metilpirazol. El
calentamiento se hizo en un baño de agua a 80 oC y el seguimiento de la reacción
se llevó a cabo por CCD. Una vez consumidos todos los precursores, se filtró e
hizo lavados con la mezcla de reacción en algunos casos y en otros, se
recristalizo de etanol ó DMSO.
7.2.2.1. 3,7,7-trimetil-1-fenil-6,7,8,9-tetrahidroespiro[pirazolo[3,4-b]quinolina-4,3’-indolina]-2’,5-diona. 66a.
Sólido color beige, rendimiento 75 %. Punto de fusión (241-243°C). IR (KBr), cm-1:
3520, 3283 (NH st), 3163, 2957 (CH st), 1709, 1615 (C=O st), 1532 (C=C st).
RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.00 (s, 3H, CH3-7), 1.03 (s, 3H, CH3-7),
1.57 (s, 3H, CH3-3), 2.00 (d, 1H, H-6 J = 16.07 Hz), 2.11 (d, 1H, H-6 J = 16.07 Hz ),
2.58 (s, 2H, H-8), 6.81 (d, 1H, H-7’ J = 7.98 Hz), 6.85-6.87 (m, 2H, H-4’, H-5’),
7.09-7.13 (m, 1H, H-6’), 7.40-7.44 (m, 1H, Hp), 7.51-7.57 (m, 4H, Hm, Ho), 9.68 (s,
1H, H-9), 10.32 (s, 1H, H-1’). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 11.81 (CH3-
3), 27.43 (CH3-7), 28.62 (CH3-7), 32.57 (C-7), 41.41 (C-8), 49.18 (C-espiro), 50.91
(CH2-6), 102.1 (C-3a), 108.4 (C-4a), 109.0 (C-7’), 121.9 (C-5’), 123.6 (C-4’), 123.9
(Co), 127.6 (Cp), 127.7 (C-6’), 129.9 (Cm), 137.1 (C-3a’), 137.5 (Ci), 138.3 (C-9a),
142.2 (C-7a’), 145.5 (C-3), 153.5 (C-8a), 180.0 (C-2’), 193.8 (C-5). EM (IE, 70eV),
m/z (%): 424 (M+, 7), 380 (8), 340 (100), 312 (19).
52
7.2.2.2. 3-metil-1-fenil-6,7,8,9-tetrahidroespiro[pirazolo[3,4-b]quinolina-4,3’- indolina]-2’,5-diona. 66b.
Sólido color beige, rendimiento 78 %. Punto de fusión (315-318°C). IR (KBr), cm-1:
3271 (NH st), 3149, 2958 (CH st), 1704, 1614 (C=O st). RMN-1H (400 MHz DMSO-
d6) (ppm): 1.56 (s, 3H, CH3), 1.82-1.93 (m, 2H, H-7), 2.10-2.24 (m, 2H, H-8),
2.62-2.76 (m, 2H, H-6), 6.80 (d, 1H, H-7’ J = 7.97 Hz), 6.85-6.87 (m, 2H, H-4’, H-
5’), 7.09-7.13 (m, 1H, H-6’), 7.40-7.44 (m, 1H, Hp), 7.51-7.57 (m, 4H, Hm, Ho), 9.68
(s, 1H, H-9), 10.32 (s, 1H, H-1’). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 11.80
(CH3), 21.51 (C-7), 28.09 (C-8), 37.46 (C-6), 49.30 (C-espiro), 102.1 (C-3a), 108.9
(C-7’), 109.7 (C-4a), 121.8 (C-5’), 123.7 (C-4’), 123.9 (Co), 127.6 (Cp), 127.7 (C-
6’), 129.9 (Cm), 137.0 (C-3a’), 137.5 (Ci), 138.4 (C-9a), 142.2 (C-7a’), 145.5 (C-3),
153.4 (C-8a), 180.1 (C-2’), 193.9 (C-5). EM (IE, 70eV), m/z (%): 396 (M+, 9), 368
(7), 352 (6), 340 (100), 312 (25).
7.2.2.3. 3-metil-1-fenil-espiro[indeno[1,2-b]pirazolo[3,4-b]piridina-4,3'-indolina]-2',5-diona. 66c.
Sólido color naranja opaco, rendimiento 45 %. Punto de fusión (304-305°C). IR
(KBr), cm-1: 3360, 3230 (NH st), 3090, 2895 (CH st), 1715, 1693 (C=O st), 1569
(C=C st). RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 6.91-6.94 (m, 2H, H-7’, H-5’), 7.05
(d, 1H, H-4’ J = 4.00 Hz), 7.19-7.23 (m, 2H, H-6’, H-indandiona), 7.35 (dd, 1H, H-
indandiona), 7.44 (dd, 1H, H-indandiona), 7.47-7.51 (m, 1H, Hp), 7.59-7.64 (m, 4H,
Hm, Ho), 7.80 (d, 1H, H-indandiona), 10.62 (s, 1H, H-1’), 11.09 (s, 1H, H-10). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 11.70 (CH3), 47.68 (C-espiro), 102.0 (C-3a),
109.3 (C-7’), 112.8, 117.8 (C-4a), 118.9, 122.0 (C-5’), 124.3 (C-4’), 123.9 (Co),
127.4 (Cp), 128.7 (C-6’), 129.7 (Cm), 130.6, 130.8, 131.4, 134.2 (C-3a’), 136.8,
138.3 (Ci), 140.3 (C-9a), 142.2 (C-7a’), 146.2 (C-3), 168.0, 180.1 (C-2’), 186.3 (C-
5). EM (IE, 70eV), m/z (%): 430 (M+, 61), 402 (63), 385 (100).
53
7.2.2.4. 3-metil-1-fenil-6,7-dihidro-espiro[ciclopenta[b]pirazolo[3,4-b]piridina-4,3'-indolina]-2',5-diona. 66d.
Sólido color beige, rendimiento 72 %. Punto de fusión (335-337°C). IR (KBr), cm-1:
3226 (NH st), 2956 (CH st), 1716, 1665 (C=O st). RMN-1H (400 MHz DMSO-d6)
(ppm): 1.53 (s, 3H, CH3-3), 2.26-2.29 (m, 2H, H-6), 2.73-2.75 (m, 2H, H-7), 6.86 (d,
1H, H-7’ J = 8.00 Hz), 6.90-6.94 (m, 2H, H-5’, H-4’), 7.15-7.19 (m, 1H, H-6’), 7.43-
7.47 (m, 1H, Hp), 7.54-7.60 (m, 4H’, Hm, Ho), 10.32 (s, 1H, H-1’), 10.46 (s, 1H, H-8).
RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 11.73 (CH3-3), 25.09 (C-7), 33.90 (C-6),
47.72 (C-espiro), 102.2 (C-3a), 109.4 (C-7’), 113.7 (C-4a), 122.2 (C-5’), 123.9
(Co), 124.7 (C-4’), 127.8 (Cp), 128.4 (C-6’), 130.0 (Cm), 135.5 (C-3a’), 138.2 (Ci),
139.0 (C-8a), 142.1 (C-7a’), 145.9 (C-3), 167.8 (C-7a), 178.8 (C-2’), 200.0 (C-5).
EM (IE, 70eV), m/z (%): 382 (M+, 21), 354 (100), 338 (46), 327 (18).
7.2.2.5. 6-amino-3-metil-2’-oxo-1-fenil-1,7-dihidroespiro[pirazolo[3,4-b]piridina-4,3’-indolina]-5-carbonitrilo. 66e.
Sólido color crema, rendimiento 58 %. Punto de fusión (>350°C). IR (KBr), cm-1:
3377, 3313 (NH st), 3161 (CH st), 2257 (C≡N st), 1721 (C=O st), 1597 (C=C st).
RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.69 (s, 3H, CH3), 5.05 (s, 2H, NH2), 6.40
(s, 1H, NH), 7.06 (d, 1H, CH-isatina J = 8.00 Hz), 7.19 (t, 1H, CH-isatina J = 6.00
Hz), 7.36-7.40 (m, 1H, CH-isatina), 7.43-7.47 (t, 1H, Hp J = 8.00 Hz), 7.49-7.53 (m,
4H, Hm, Ho), 7.61 (d, 1H, CH-isatina J = 8.00 Hz), 11.23 (s, 1H, NH). RMN-13C (100
MHz DMSO-d6) (ppm): 14.97 (CH3), 52.12 (C-espiro), 95.66 (Cq), 111.3, 112.3
(Cq), 113.1 (Cq), 123.1, 124.6 (Co), 125.8, 127.2 (Cq), 127.6, 129.7(Cm), 131.2,
138.5 (Cq), 142.6 (Cq), 145.2 (Cq), 146.0 (Cq), 153.8 (Cq), 175.9 (C-2). EM (IE,
70eV), m/z (%): 368 (M+, 9), 339 (9), 303 (100).
54
7.2.2.6. 3-metil-1-fenil-8,9-dihidroespiro[pirimido[2,3-d]pirazolo[3,4-b]piridina-4-3’-indolina]-2’,5,7-triona. 66f.
Sólido color blanco hueso, rendimiento 77 %. Punto de fusión (350°C). IR (KBr),
cm-1: 3215 (NH st), 3086, 2795 (CH st), 1740, 1716, 1623 (C=O st). RMN-1H (400
MHz DMSO-d6) (ppm): 1.57 (s, 3H, CH3), 6.84 (d, 1H, H-7’ J = 8.00 Hz), 6.89 (t,
1H, H-5’ J = 16.00 Hz ), 6.97 (d, 1H, H-4’ J = 8.00 Hz), 7.14-7.18 (m, 1H, H-6’),
7.42-7.47 (m, 1H, Hp), 7.56-7.62 (m, 4H, Hm, Ho), 9.28 (s, 1H, H-9), 10.17 (s, 1H,
H-8), 10.47 (s, 1H, H-1’), 10.73 (s, 1H, H-6). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6)
(ppm): 11.73 (CH3), 48.15 (C-espiro), 87.66 (C-4a), 100.8 (C-3a), 109.2 (C-7’),
122.0 (C-5’), 123.0 (Co), 124.1 (C-4’), 127.8 (Cp), 128.1 (C-6’), 130.2 (Cm), 136.2
(C-3a’), 136.4 (Ci), 138.3 (C-9a), 138.1 (C-9a’) 142.4 (C-7a’), 145.5 (C-3), 147.0
(C-8a), 150.0 (C-7), 162.49 (C-5), 179.2 (C-2’). EM (IE, 70eV), m/z (%): 412 (M+,
1), 368 (8), 313 (17), 236 (28).
7.2.2.7. 3-metil-1-fenilespiro[benzo[g]pirazolo[3,4-b]quinolina-4,3'-indolina]-2',5,10-triona. 66g.
Sólido de color rojo-violeta, rendimiento 70 %. Punto de fusión (304-307°C). IR
(KBr), cm-1: 3420, 3225 (NH st), 2932 (CH st), 1730, 1715 (C=O st), 1580 (C=C st).
RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.64 (s, 3H, CH3), 6.89 (t, 1H, H-5’ J = 8.00
Hz), 6.93 (d, 1H, H-7’ J = 8.00 Hz), 7.05 (d, 1H, H-4’ J = 8.00 Hz), 7.18-7.22 (m,
1H, H-6’), 7.43-7.47 (m, 1H, Hp), 7.59 (d, 4H, Hm, Ho J = 7.92 Hz), 7.78-7.84 (m,
3H, H-naftoquinona), 8.06 (d, 1H, H-naftoquinona J = 8.00 Hz), 9.74 (s, 1H, H-11),
10.67 (s, 1H, H-1’). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 11.80 (CH3), 50.34 (C-
espiro), 101.9 (C-3a), 109.5 (C-7’), 115.8 (C-4a), 122.4 (C-5’), 123.4(Co), 124.5
(C-4’), 126.37 (CH-naftoquinona), 126.52 (CH-naftoquinona), 127.8 (Cp), 128.6 (C-
6’), 130.0 (Cm), 130.4 (Cq-naftoquinona), 132.3 (Cq-naftoquinona), 133.8 (CH-
naftoquinona), 135.7 (CH-naftoquinona), 136.6 (C-11a), 137.21(C-3a’), 138.8 (Ci),
141.6 (C-7a’), 141.9 (C-10a), 145.5 (C-3), 179.3 (C-10), 179.9 (C-2’), 181.2 (C-5).
55
EM (IE, 70eV), m/z (%): 382 (M+, 21), 354 (100), 338 (46), 327 (18). EM (IE,
70eV), m/z (%): 458 (M+, 100), 430 (26), 414 (31), 401 (60).
7.2.2.8. 8-metil-10-fenil-10,11-dihidroespiro[benzo[h]pirazolo[3,4-b][1,6]naftiridina-7,3'-indolina]-2',6-diona. 66h.
Sólido color blanco, rendimiento 52 %. Punto de fusión (298-300°C). IR (KBr), cm1:
3632, 3410, 3201(NH st), 2882 (CH st), 1708, 1645 (C=O st), 1565 (C=C st). RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.68 (s, 3H, CH3), 6.84-6.89 (m, 3H, H-4’, H-5’,
H-7’), 7.13-7.17 (m, 1H, H-6’), 7.23 (t, 1H, H-2 J = 8.00 Hz), 7.33 (d, 1H, H-1 J =
8.00 Hz), 7.40 (t, 1H, Hp J = 6.00Hz), 7.51 (t, 1H, H-3 J = 6.00 Hz ), 7.58 (dd, 2H,
Hm ), 7.73 (t, 2H, Ho J = 4.00 Hz), 7.94 (d, 1H, H-4 J = 8.00Hz), 9.14 (s, 1H, H-11),
10.09 (s, 1H, H-1’), 10.87 (s, 1H, H-5). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm):
11.75 (CH3), 50.33 (C-espiro), 101.9 (C-7a), 108.0 (C-6a), 109.2 (C-7’), 113.5 (C-
11b), 115.7 (C-1), 121.4 (C-2), 122.0 (C-5’), 122.9 (Co), 123.5 (C-4), 123.7 (C-4’),
126.9 (Cp), 127.8 (C-6’), 129.8 (Cm), 130.9(C-3), 137.6 (C-3a'), 138.7 (C-4a), 139.5
(Ci), 142.9 (C-7a'), 143.9 (C-11a), 145.4 (C-8), 160.9 (C-6), 179.5 (C-2’). EM (IE,
70eV), m/z (%): 445 (M+, 53), 417 (15), 401 (50), 389 (47).
7.2.3. Síntesis y caracterización de los compuestos NH-espiro[pirazolo[3,4-b] piridina-4,3’-indolina]. 67a-j.
Para ésta síntesis, se llevó a cabo la reacción tricomponente por 6-12h en un baño
de agua a 80 oC entre 1 mmol de Isatina, 1 mmol de 5-amino-NH-pirazol y 1mmol
del correspondiente compuesto con metileno activo en 6mL de una mezcla de
H2O: EtOH (5:1) y 0.1000g de APTS. Se hizo seguimiento por CCD y una vez
consumidos los precursores, se filtró e hizo lavados con la mezcla de reacción o
etanol caliente en algunos casos, y se recristalizó de etanol o DMSO en otros.
56
7.2.3.8. 3,7,7-trimetil-6,7,8,9-tetrahidro-1H-espiro[pirazolo[3,4-b]quinolina-4,3’- indolina]-2’,5-diona. 67a.
Sólido color beige, rendimiento 78 %. Punto de fusión (320-322°C). IR (KBr), cm-1:
3695, 3257(NH st), 2962, 2919, 2893 (CH st), 1699, 1620 (C=O st),1585 (C=C st).
RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.00 (s, 3H, CH3-7), 1.03 (s, 3H, CH3-7),
1.58 (s, 3H, CH3-3), 1.94 (d, 1H, H-6 J = 16.06 Hz), 2.06 (d, 1H, H-6 J = 16.07 Hz),
2.44 (d, 1H, H-8, J = 16.32 Hz), 2.51 (d, 1H, H-8, J = 16.32 Hz), 6.73-6.81 (m, 3H,
H-7, H-4’, H-5’), 7.05 (dd, 1H, H-6’), 9.94 (s, 1H, H-9), 10.16 (s, 1H, H-1’), 11.89 (s,
1H, H-1). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 9.12 (CH3-3), 27.46 (CH3-7),
28.72 (CH3-7), 32,51 (C-7), 41.83 (C-8), 48.66 (C-espiro), 50.91 (C-6), 101.9 (C-
3a), 105.7 (C-4a), 108.8 (C-7’), 121.7 (C-5’), 123.0 (C-4’), 127.2 (C-6’), 134.9 (C-
3), 138.1 (C-3a’), 142.1 (C-7a’), 146.5 (C-9a), 154.6 (C-8a),180.2 (C-2’), 192,6 (C-
5). EM (IE, 70eV), m/z (%): 348 (M+, 20), 264 (100), 236 (15).
7.2.3.6. 3-metil-6,7-dihidro-1H-espiro[ciclopenta[b]pirazolo[3,4-b]piridina-4,3'-indolina]-2',5-diona. 67b.
Sólido color rasado opaco, rendimiento 65 %. Punto de fusión (>350°C). IR (KBr),
cm-1: 3218, (NH st), 3061, 2957, 2924, 2894 (CH st), 1699, 1643 (C=O st), 1572
(C=C st). RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.53 (s, 3H, CH3), 2.20 (d, 2H, H-
7 J = 4.00 Hz), 2.70 (d, 2H H-6, J = H-7), 6.78-7.86 (m, 3H, H-4`, H-5`, H-7`), 7.12
(t, 1H, H-6’ J = 8.00 Hz), 10.36 (s, 1H, H-8), 10.47 (s, 1H, H-1’), 11.96 (s, 1H, H-1).
RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 9.09 (CH3), 24.9 (C-7), 33.4 (C-6), 47.28
(C-espiro), 101.9 (C-3a), 109.2 (C-7’), 110.8 (C-4a), 122.1 (C-5’), 124.2 (C-4’),
127.9 (C-6), 135.5 (C-3), 135.9 (C-3a’), 142.1 (C-7a’), 148.2 (C-8a), 168.7 (C-7a),
178.9 (C-2’), 198.9 (C-5). EM (IE, 70eV), m/z (%): 306 (M+, 100), 278 (95), 262
(87), 262 (87).
57
7.2.3.7. 3-metil-8,9-dihidro-1H-espiro[pirimido[2,3-d]pirazolo[3,4-b]piridina-4,3’- indolina]-2’,5,7-triona. 67c.
Sólido color blanco hueso, rendimiento 96 %. Punto de fusión (>350°C). IR (KBr),
cm-1: 3265 (NH st), 2816 (CH st), 1716, 1683, 1632 (C=O st), 1566 (C=C st). RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.56 (s, 3H, CH3), 6.80 (d, 1H, H-7’, J = 8.00 Hz),
6.83 (s, 2H, H-4’, H-5’), 7.10 (d, 1H, H-6’ J = 8.00 Hz), 9.09 (s, 1H, H-9), 10.11 (s,
1H, H-8), 10.34 (s, 1H, H-1’), 10.50 (s, 1H, H-6), 11.99 (s, 1H, H-1). RMN-13C (100
MHz DMSO-d6) (ppm): 9.05 (CH3), 47.75 (C-espiro), 85.46 (C-4a), 100.5 (C-3a),
109.1 (C-7’), 122.0 (C-5’), 123.6 (C-4’), 127.7 (C-6’), 135.1 (C-3), 136.8 (C-3a’),
142.2 (C-7a’), 145.6 (C-9a), 148.1 (C-8a), 150.3 (C-7), 162.5 (C-5), 179.5 (C-2’).
EM (IE, 70 eV), m/z (%): 337 (M+ + 1, 39), 322 (30), 292 (66), 250 (42).
7.2.3.10. 3-metil-1H-piro[benzo[g]pirazolo[3,4-b]quinolina-4,3'-indolina]-2',5,10-triona. 67d. Sólido color rojo-violeta, rendimiento 75%. Punto de fusión (333-335°C). IR (KBr),
cm-1: 3429, 3293 (NH st), 2921 (CH st), 1735, 1713, 1668 (C=O st), 1596 (C=C st).
RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.64 (s, 3H, CH3), 6.83 (t, 1H, H-5’ J = 8.00
Hz), 6.93 (d, 1H, H-7’, J = 8.00 Hz), 7.05 (d, 1H, H-4’, J = 8.00 Hz ), 7.12-7.16 (m,
1H, H-6’), 7.74-7.81 (m, 3H, H-naftoquinona), 8.04 (d, 1H, H-naftoquinona J = 8.00
Hz), 10.51 (s, 1H, H-1’), 10.54 (s, 1H, H-11), 12.25 (s, 1H, H-1). 9.16 (CH3), 49.69
(C-espiro), 101.4 (C-3a), 109.3 (C-7’), 112.5 (C-4a), 122.2 (C-5’), 123.9 (C-4’),
128.0 (C-6’), 130.5 (Cq-naftoquinona), 132.7 (Cq-naftoquinona), 133.2 (CH-
naftoquinona), 135.3 (C-3), 135.5 (CH-naftoquinona), 137.8 (C-3a’), 141.8 (C-7a’),
142.8 (C-10a), 145.5 (C-11a), 179.6 (C-10), 180.4 (C-2’), 180.6 (C-5). EM (IE,
70eV), m/z (%): 382 (M+, 77), 354 (15), 338 (48), 297 (23).
58
7.2.3.9. 3-metil-6,7-dihidro-1H-espiro[pirazolo[3,4-b]piridina-4,3’-indolina]-2’,5-diona. 67e.
Sólido color beige, rendimiento 67 %. Punto de fusión (323-325°C). IR (KBr), cm-1:
3286, 3212 (NH st), 2981, 2906, 2795 (CH st), 1695, 1669 (C=O st). RMN-1H (400
MHz DMSO-d6) (ppm): 1.52 (s, 3H, CH3), 2.52 (d, 1H, H-6, J = 16.00 Hz), 2.83
(d, 1H, H-6, J = 16.00 Hz), 6.91 (d, 1H, H-7’ J = 7.98 Hz), 6.99 (dd, 1H, H-5’), 7.17
(d, 1H, H-4’ J = 8.00 Hz), 7.24 (dd, 1H, H-6’), 10.43 (s, 1H, NH-7), 10.52 (s, 1H,
NH-1’), 11.89 (s, 1H, NH-1). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 9.52 (CH3),
40.72 (C-6), 45.85 (C-espiro), 99.53 (3a), 110.3 (C-7’), 122.5 (C-5’), 124.1 (C-4’),
129.1 (C-6’), 132.4 (C-3), 134.5 (C-3a’), 141.9 (C-7a’), 150.0 (C-7a), 168.8 (C-5),
179.0 (C-2’). EM (IE, 70eV), m/z (%): 268 (M+, 85), 239 (59), 224 (51).
7.2.3.1. 7,7-dimetil-3-fenil-6,7,8,9-1H-tetrahidroespiro[pirazolo[3,4-b]quinolina-4-3’- indolina]-2’,5-diona. 67f.
Sólido color blanco, rendimiento 30 %. Punto de fusión (>350°C). IR (KBr), cm-1:
3664, 3180 (NH st), 2956 (CH st), 1690, 1617 (C=O st), 1597, 1583 (C=C st).
RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 1.01 (s, 3H, CH3-7), 1.03 (s, 3H, CH3-7),
1.93 (d, 1H, H-6 J = 16.00 Hz), 2.05 (d, 1H, H-6 J =1 6.00 Hz ), 2.50 (s, 2H, H-8),
6.48 (d, 1H, H-7’ J = 8.00 Hz), 6.61 (d, 2H, Ho J = 8.00 Hz), 6.80-6.85 (m, 2H, H-
5’, H-4’), 7.02 (dd, 1H, H-6’), 7.14 (dd, 2H, Hm), 7.27 (t, 1H, Hp), 9.67 (s, 1H, H-9),
10.07 (s, 1H, H-1’), 12.28 (s, 1H, H-1). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm):
27.42 (CH3-7), 28.70 (CH3-7), 32.42 (C-7), 41.87 (C-8), 48.96 (C-espiro), 51.12 (C-
6), 102.5 (C-3a), 106.1 (C-4a), 109.1(C-7’), 121.4 (C-5’), 123.1(C-4’), 127.3 (C-6’),
128.1(Cm), 128.8 (Cp), 128.9 (C0), 129.8 (Ci), 139.4 (C-3a’), 139.6 (C-3), 142.8 (C-
7a’), 146.8 (C-9a), 154.1 (C-8a), 180.1 (C-2’), 192.4 (C-5). EM (IE, 70eV), m/z (%):
410 (M+, 10), 326 (100), 298 (15).
59
7.2.3.2. 3-fenil-6,7-dihidro-1H-espiro[ciclopenta[b]pirazolo[3,4-b]piridina-4,3'-indolina]-2',5-diona. 67g.
Sólido color beige, rendimiento 68 %. Punto de fusión (>350°C). IR (KBr), cm-1:
3358 (NH st), 3147, 2948, 2888 (CH st), 1712, 1645 (C=O st), 1571 (C=C st).
RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 2.20 (d, 2H, H-7, J = 4.00 Hz), 2.70 (d, 2H,
H-6 J = H-7), 6.61 (d, 1H, H-7’ J = 8.00 Hz ), 6.72 (d, 2H, Ho J = 8.00 Hz), 6.83
(dd, 1H, H-5’), 6.89 (d, 1H, H-4’ J = 3.98 Hz ), 7.07 (dd, 1H, H-6’), 7.14 (dd, 2H,
Hm), 7.25 (t, 1H, Hp), 10.05 (s, 1H, H-8), 10.60 (s, 1H, H-1’), 12.45 (s, 1H, H-1).
RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 24.68 (C-7), 33.57 (C-6), 47.78 (C-espiro),
102.0 (C-3a), 109.3 (C-7’), 111.2 (C-4a), 121.9 (C-5’), 124.2 (C-4’), 128.0 (C-6’),
128.30 (Cm), 128.33 (C0), 128.8 (Cp), 129.7 (Ci), 137.3 (C-3a'), 140.0 (C-3), 142.5
(C-7a'), 148.8 (C-8a), 168.0 (C-7a), 178.9 (C-2’), 198.5 (C-5). EM (IE, 70 eV), m/z
(%): 368 (M+, 17), 340 (39), 323 (21), 77 (100).
7.2.3.3. 3-fenil-1H-espiro[indeno[1,2-b]pirazolo[3,4-b]piridina-4,3'-indolina]-2',5-diona. 67h.
Sólido color amarillo, rendimiento 49 %. Punto de fusión (318-320°C). IR (KBr),
cm-1: 3372, 3250, 3191 (NH st), 3125, 2896 (CH st), 1703, 1685 (C=O st), 1554
(C=C st). RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 6.66 (d, 1H, H-7’ J = 8.00 Hz ),
6.77 (d, 2H, Ho J = 8.00 Hz), 6.83 (dd, 1H, H-5’), 6.97 (d, 1H, H-4’ J = 8.00 Hz ),
7.10 (dd, 1H, H-6’), 7.14-7.18 (m, 3H, Hm, H-indandiona), 7.26 (t, 1H, Hp), 7.34 (dd,
1H, H-indandiona), 7.43 (dd, 1H, H-indandiona), 7.72 (d, 1H, H-indandiona), 10.17
(s, 1H, H-1’), 11.60 (s, 1H, H-10), 12.69 (s, 1H, H-1). RMN-13C (100 MHz DMSO-
d6) (ppm): 47.60 (C-espiro), 102.9 (C-3a), 109.5 (C-7’), 114.1, 119.7 (C-9), 120.0
(C-4a), 120.1 (C-6), 122.1 (C-5’), 124.4 (C-4’), 128.2 (C-6’), 128.3 (Cm), 128.4 (C0),
128.9 (Cp), 130.6, 130.7, 131.5 (C-8), 137.3 (C-9a), 137.4 (C-3a'), 140.0 (C-3),
142.4 (C-7a'), 149.0 (C-10a), 169.0 (C-9b), 179.2 (C-2’), 184.8 (C-5). EM (IE, 70
eV), m/z (%): 416 (M+, 41), 388 (100), 371 (14), 360 (16).
60
7.2.3.4. 3-fenil-8,9-dihidroespiro[pirimido[2,3-d]pirazolo[3,4-b]piridina-4,3’- indolina]-2’,5,7-triona. 67i.
Sólido color beige, rendimiento 92 %. Punto de fusión (>350°C). IR (KBr), cm-1:
3404, 3227(NH st), 3164, 3040 (CH st), 1732, 1690, 1668 (C=O st), 1552 (C=C st).
RMN-1H (400 MHz DMSO-d6) (ppm): 6.49 (d, 1H, H-7’ J = 8.00 Hz), 6.70 (d, 2H,
Ho J = 8.00 Hz), 6.81 (dd, 1H, H-5’), 6.92 (d, 1H, H-4’ J = 8.00 Hz), 7.01 (dd, 1H,
H-6’), 7.14 (dd, 2H, Hm), 7.26 (t, 1H, Hp), 8.96 (s, 1H, H-9), 9.55 (s, 1H, H-8), 9.77
(s, 1H, H-1’), 10.03 (s, 1H, H-6), 12.15 (s, 1H, H-1). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6)
(ppm): 48.25 (C-espiro), 86.23 (C-4a), 101.4 (C-3a), 109.3 (C-7’), 121.5 (C-5’),
123.5 (C-4’), 127.6 (C-6’), 128.0 (Cm), 128.7 (Cp), 128.9 (C0), 129.8 (Ci), 132.5 (C-
3), 138.1(C-3a’), 143.0 (C-7a’), 147.7 (C-9a), 147.9 (C-8a), 150.1 (C-7), 162.0 (C-
5), 179.3 (C-2’). EM (IE, 70 eV), m/z (%): 342 (1), 299 (1), 222 (1), 69 (100).
7.2.3.5. 3-fenil-6,7-dihidro-1H-espiro[pirazolo[3,4-b]piridina-4,3’-indolina]-2’,5-dione. 67j.
Sólido color beige, rendimiento 75 %. Punto de fusión (>350°C). IR (KBr), cm-1:
3448, 3195 (NH st), 2922 (CH st), 1710, 1675 (C=O st). RMN-1H (400 MHz DMSO-
d6) (ppm): 2.65 (dd, 2H, H-6), 6.71 (d, 1H, H-7’ J = 8.00 Hz), 6.80 (dd, 1H, H-5’),
6.89 (d, 2H, Ho J = 7.97 Hz), 6.96 (d, 1H, H-4’ J = 4.00 Hz), 7.03 (dd, 1H, H-6’),
7.13- 7.25 (m, 3H, Hm, Hp), 10.59 (s, 1H, H-7), 10.63 (s, 1H, H-1’), 12.51 (s, 1H, H-
1). RMN-13C (100 MHz DMSO-d6) (ppm): 42.48 (C-6), 46.31 (C-espiro), 99.82
(3a), 110.3 (C-7’), 122.5 (C-5’), 123.9 (C-4’), 127.6 (Cm), 128.5 (Co), 128.6 (Cp),
129.1 (C-6’), 129.4 (Ci), 132.6 (C-3), 139.0 (C-3a’), 141.5 (C-7a’), 155.8 (C-7a),
168.5 (C-5), 178.6 (C-2’). EM (IE, 70 eV), m/z (%): 330 (M+, 100), 301 (47), 286
(17).
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