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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

UNIDAD IZTAPALAPA

DIVISIÓN DE CIENCIAS BIOLOGICAS Y DE LA SALUD

BIOLOGIA EXPERIMENTAL

Titulo del trabajo del Servicio Social:

“REDUCCIÓN CATALITICA Y ACETILACION DE6-NITRO-1:2:3:4-TETRAHIDRO-1-OXO-β-CARBOLINA”.

Jeans Fernández Palacios

Asesores: Jorge Armando Haro Castellanos

México, 2003.

Nombre: Jeans Fernández Palacios

Matrícula: 99334971

Licenciatura: Biología Experimental

Titulo del trabajo del Servicio Social:

“REDUCCIÓN CATALITICA Y ACETILACION DE 6-NITRO-1:2:3:4-TETRAHIDRO-1-OXO-β-CARBOLINA”.

Clave de Registro: B.E.040.02

Fecha de terminación: 2003, Octubre 07.

Nombre del asesor: M en C. Jorge Armando Haro Castellanos

Objetivos

Obtener 10 g de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina y 10 g de 6

acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina.

Resultados

Conclusiones

Se cumplieron los objetivos planteados en el proyecto inicial realizandolas 5 etapas del proceso de síntesis de la 6-acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina con éxito y caracterizando el productofinal mediante su espectro de resonancia magnética nuclear.

6-Nitro-1:2:3:4-1-Oxo-β-Carbolina

82.25 g Cristalización en Acidoacetico

P.F>300ºC

Acetato DeEtilo-Ácido

Acético 19-1

6-Amino-1:2:3:4-1-Oxo-β-Carbolina

21.35 g Cristalización en Acidoacetico

P.F.= 269-270°C ºC


Acético 19-1

6-Acetamido-1:2:3:4-1-Oxo-β-

Carbolina

15.4 g Cristalización en ToluenoP.F.>320ºC


Acético 19-1

Firma del alumno: Firma del asesor

Jeans Fernández Palacios M. en C. Jorge A Haro Castellanos

Proy. de Servicio Social: “Síntesis de 6-Acetamidoi-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina”. Jeans Fernández Palcios 1

Asesor: M. en C. Jorge Armando Haro Castellanos. Depto. Biología de la Reproducción. C.B.S. UAM-IZTAPALAPA. 2003-O

aaa))) IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCCCCIIIOOONNN

La 6-Amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina y la 6-Acetamido-1:2:3:4-

tetrahidro-1-oxo-β-carbolina son análogos de la 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-1-

oxo-β-carbolina, la cual es a su vez, un intermediario en una vía síntesis propuesta

para la α-carbometoxi-5-metoxitriptamina (potente agente antihipertensivo)

dentro del proyecto “Síntesis de α-carbometoxi-5-metoxitriptamina” a cargo del

asesor del presente trabajo de Servicio Social.

La 6-Amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina y la 6-Acetamido-1:2:3:4-

tetrahidro-1-oxo-β-carbolina, productos del presente trabajo, son análogos de la

6-Metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina la cual se utiliza como materia

prima en la realización del proyecto de continuación “Síntesis de α-carbometoxi-5-

metoxitriptamina”, aprobado por el Consejo Divisional de C.B.S. para realizarse

por en el bienio 2002-2003, por el asesor del presente Servicio Social y con los

recursos económicos de la división de C.B.S., UAM-I.

Para la realización de estudios farmacológicos y clínicos con melatonina,

anteriormente se ha implementado la síntesis de la 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-1-

oxo-β-carbolina, la cual es su precursor en la vía de Abramovitch y Shapiro (Haro y

col., 1996).



La 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina también es precursor de algunos

de los análogos de melatonina que fueron sintetizados en el proyecto “Obtención

de Análogos de Melatonina”.

Más recientemente (Haro y col., 2002) se obtuvieron las 6-amino y 6-acetamido-

1,2,3,4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolinas por dos métodos.

Estas dos carbolinas 6-nitrogenadas son análogos de 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-

1-oxo-β-carbolina, con potencial actividad biológica.

En el desarrollo de este trabajo se reafirmarán algunos conocimientos y

habilidades adquiridos en las UUEEAA ya cursadas, pero también se adquirirán

otros con los cuales se integrarán para la consecución de un objetivo terminal

mediante el cumplimiento de metas específicas con el desarrollo de actividades

involucradas en la metodología.



bbb))) OOOBBBJJJEEETTTIIIVVVOOOSSS GGGEEENNNEEERRRAAALLLEEESSS YYY EEESSSPPPEEECCCIIIFFFIIICCCOOOSSS

GENERAL:

Obtener 10 g de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina y 10 g de 6-


ESPECIFICOS:

1. Actualizar la Bibliográfica.

2. Conformar el Protocolo.

3. Preparar los Requerimientos.

4. Realizar el proceso de Síntesis Química Orgánica para la obtención de los

productos.

5. Análiar y caracterizar los Intermediarios y Productos.

6. Presentar el Informe Final.



ccc))) MMMEEETTTOOODDDOOOLLLOOOGGGIIIAAA UUUTTTIIILLLIIIZZZAAADDDAAA...

La metodología empleada se constituye de:

Síntesis Química-Orgánica.

Análisis Químico Cualitativo, incluyendo el Análisis Funcional Orgánico.

Análisis Instrumental.

Procesos de Purificación.

El proceso de Síntesis Química-Orgánica consta de dos reacciones:

1 ) Hidrogenación Catalítica de 6-Nitro-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina

para la obtención de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina (Haro y

col., 2002):

Se colocaron 12 g (0.0519 moles) de 6-nitro-1,2,3,4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina

con 1 g de Pd/C y 700 mL de acido acético en el Reactor Parr ( para reacciones a

presión), se inyectó hidrógeno a 20 p.s.i. con agitación vigorosa y se mantuvo la

presión a 16-20 p.s.i. a temperatura ambiente. Al término de la reacción se filtró la



mezcla de reacción y se eliminó el ácido acético por destilación a presión reducida

y al resíduo se le adicionó agua, se neutralizó y se filtró para separar el producto

el cual se secó y se analizó.

2) Acetilación de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina para obtención

de 6-acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina:

Una mezcla de 250 mL de agua, 9.2 mL de ácido clorhídrico concentrado y 0.11

moles de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina se agitó a disolución. Con

agitación vigorosa se adicionaron 0.14 moles de anhidrido acético y se agitó hasta

disolución. La mezcla se virtió en una solución de 17 g de acetato de sodio en 50 mL

de agua, se enfrió agitando. El producto se filtró, se lavó, se secó y se analizó.

El Análisis Químico Cualitativo y Análisis Instrumental para la caracterización de

los intermediarios y del producto final se realizó de la siguiente manera: La pureza

de las materias primas, intermediarios y producto final se determinó por

cromatografía en capa fina, en cromatofolios de silica gel 60 F254 base de aluminio,

antes y después de purificarlos. La identificación de los compuestos se realizó

mediante sus puntos de fusión (informados en las técnicas descritas en la

metodología), los cuales fueron determinados en un fusiómetro analógico Fisher

Digital Melting Point Analyzer model 355, utilizando patrones de cada uno de ellos,

y en el caso del producto final se confirmó su identidad mediante el espectro de

RMN obtenido en un Espectrómetro Bruker 500 MHz. (fig. 2).



Finalmente los Procesos de Purificación consistieron en destilaciones, filtraciones,

separaciones ácido-base, extracciones bifásicas con disolventes orgánicos y

cristalizaciones.



ddd))) AAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDDEEESSS

RRREEEAAALLLIIIZZZAAADDDAAASSS

Actualización Bibliográfica. Se usó el portal de recursos y

publicaciones electrónicas de la Unidad Iztapalapa, de la página de la UAM,

para acceder al “Science Direct”. Dentro de esta fuente se realizó la búsqueda

con la palabra “carbolines” acotando el intervalo del 2002 al 2003, y se

obtuvieron 74 referencias de artículos. Las cuales fueron clasificadas bajo tres

criterios:

A.- Sintesis de β-carbolinas

B.- Obtencios de β-carbolinas de sistemas biologicos

C.- Accion biologica de β-carbolinas



Conformación del Protocolo. se estableció el protocolo general

esquematizado en la fig. 1. Así mismos los protocolos de cada experimento

quedaron definidos con base en los artículos obtenidos en la revisión

bibliográfica y que resultaron en las técnicas de las 5 etapas descritas en la

metodología.

Preparación de los Requerimientos para la realización de las 5 reacciones en el

proceso de Síntesis Química. Los reactivos y materiales necesarios

(señalados en las técnicas observadas en la metodología) se consiguieron en el

laboratorio R-022 a cargo de mi asesor, en el almacén de la unidad y otros se

adquirieron por medio de proveedores. Las materias primas se purificaron por

cristalización o destilación.

Obtención de los Intermediarios y del Producto Final. Siguiendo las técnicas

descritas de la metodología, se realizaron de 2 a 3 experimentos para cada una

de las 5 reacciones del proceso de síntesis de la 6-acetamido-1:2:3:4-

tetrahidro-1-oxo-β-carbolina. El primer experimento en cada reacción se hizo

en escala pequeña (aproximadamente 1 g) y los restantes en mayor escala (5-10

g), obteniendo rendimientos de los productos cercanos a los informados en la

literatura.



eee))) OOOBBBJJJEEETTTIIIVVVOOOSSS YYY MMMEEETTTAAASSS AAALLLCCCAAAZZZAAADDDAAASSS

• Por el proceso de síntesis descrito en la figura 1, se obtuvieron 10 g de la 6-


• Se completó la revisión bibliográfica exhaustiva de las β-carbolinas.

• Se realizaron las 5 reacciones del proceso de síntesis con éxito.

• Se caracterizaron los intermediarios y producto final.



fff))) RRREEESSSUUULLLTTTAAADDDOOOSSS YYY CCCOOONNNCCCLLLUUUSSSIIIOOONNNEEESSS

Se obtuvieron los siguientes compuestos:

Compuestos Cantidad Purificación y Constantes Físicas

Eluyente Utilizado En La Cromatografía

Cianoetilmalonato De Dietilo

233 g Destilación. P.Eb.(2mm Hg) = 120-126ºC

Cloroformo-Acetato De

Etilo 1:1

3-Carbetoxi-2-Piperidona

70.9 g

Cristalización en Tolueno P.F.=75ºC

Cloroformo-Metanol 9:1

P-Nitrofenil-Hidrazona de 2,3-

Pierindiona

138 g Cristalización en Tolueno P.F.=75ºC

Acetato De Etilo-Ácido Acético 19-1

6-Nitro-1:2:3:4-1-Oxo-β-Carbolina

82.25 g Cristalización en Acido acetico

P.F>300ºC


6-Amino-1:2:3:4-1-Oxo-β-Carbolina

21.35 g Cristalización en Acido acetico

P.F.= 269-270°C ºC


6-Acetamido-1:2:3:4-1-Oxo-β-

Carbolina

15.4 g Cristalización en Tolueno P.F.>320ºC




Se cumplieron los objetivos planteados en el proyecto inicial realizando las 5

etapas del proceso de síntesis de la 6-acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-

carbolina con éxito y caracterizando el producto final mediante su espectro de

resonancia magnética nuclear (fig. 2).

También se alcanzó la meta participar en la publicación de resultados en evento

especializado (Haro y col. 2000(a) y 2000(b); James y col. 2000).

Figura2. Espectro de RMN de la 6-acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina



ggg))) CCCRRRIIITTTEEERRRIIIOOOSSS DDDEEE EEEVVVAAALLLUUUAAACCCIIIOOONNN

☺ Cumplimiento de los Objetivos.

☺ Participación en la publicación de los resultados en eventos

especializados.



hhh))) BBBIIIBBBLLLIIIOOOGGGRRRAAAFFFIIIAAA

Abramovitch, R. A. and Shapiro, D. J. 1956. “Tryptamines, Carbolines , and

related compounds . Part III 1 - methyl - and 1 : dimethyl – tryptamines” .

Chem. Soc. 4589-92.

Albertson, N. F. and Fillman, J. L. 1949. “A Syntesis of DL-Proline”. J. Am.

Chem. Soc. 2818-20.

Blaikie, K. G. and Perkin W. H. Jr. 1924. “Methoxyindoles and their derivatives”. J. Chem.

Soc. 125, 296-335.Haro, C. J. A.; Antón, T. F.; Maldonado, T. M.; Romero, M. A.; James, G. M. y Juárez,

O.C. 1996. “Adaptación al Desarrollo Tecnológico para la Síntesis de Melatonina”. Revista de la Sociedad

Química de México 40 (1), 3-11.

Haro, C. J. A.; Ramírez, C. L., Pérez, Y. W. B., James, G. M., Romero, M. A.,

Canchola, M. E. 2000(a). “Efecto de la administración aguda de melatonina y dos

de sus análogos, sobre la conducta copulatoria de la rata macho”. Reunión Anual

XXV Aniversario de la Academia de Investigación en Biología de la

Reproducción, A. C. Taxco, Gro. 14 al 17 de Junio.



Haro-Castellanos, J.; Ramírez-Chavarin, L.; Pérez-Yescas, W.; Romero-

Martínez, A.; James-Molina, G.; Canchola-Martínez; E. 2000(b). “Estudio del

efecto de dos análogos de Melatonina en la conducta sexual de ratas macho”.

XXIV Congreso LatinoAmericano de Química. Lima-Perú, 15 al 19 de Octubre.

James-Molina, G.; Romero-Martínez, A.; Ramírez-Chavarin, L.; Antón-Tay, F.;

Haro-Castellanos, J. 2000. “Carbetoxilación de 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-

1-oxo-β-carbolina”. XXIV Congreso LatinoAmericano de Química. Lima-Perú,

15 al 19 de Octubre.

Kermack, W. O., Perkin, W. H. and Robinson, R. 1922. “Harmine and Harmaline.

VI. Synthesis of N-methyltetrahidronorharmine and the constitution of

harmaline and of the alkylated harmines”. J. Chem. Soc. 121, 1872-96.

12

345

6

78 9

R

6-R-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolinaβ-carbolina

DIVISION DE CIENCIAS BIOLOGICAS Y DE LA SALUD

DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA DE LA REPRODUCCION

M.C JOGE A. HARO CASTELLANOS

DR. ERIQUE CANCHOLA MARTINEZ

JEANS FENANDEZ PALACIOS

PROYECTO DE INVESTIGACION Y DOCENCIA

SINTESIS DE CARBOLINAS

Acción biológica de β carbolinas

Agonista de benzodiazepinas

Algunas β carbolinas son fotosensibles y alta afinidad con guanina

Se ha reportado que algunas β carbolinas modifican la biosíntesis de la dopamina

OH

TRIPTOFANO

NH2NH

OH

SEROTONINA

5-Hidroxitriptamida

NH

NH

O

O

MELATONINA

N-acetil-5-metoxiserotonina

La generación de análogos de Melatoninapartiendo de β-carbolinas

NHN

O

R

NH2NH

OOH

Cálculos estequiometricos

Peso molecular, punto de fusión, densidad, solubilidad, método de purificación.

Tipo de ReacciónNumero de Reacciones

Tamaño y numero de los lotes

Propiedades Fisicoquímicas de reactivos y productos

Diseño del equipoMedición de reactivosAnálisis de la mezcla de reacciónMetodología de extracción

Condiciones de reacciónTemperatura, tiempo de reaccion,Tipo de agitación, Medio de transferencia de calor

Metodología Teórica

Metodología Experimental R1 Cianoetilacion de Malonato de dietilo

R2 Hidrogenación catalíticaR3 HidrólisisR4 Condensación de Japp-KlingemannR4´ Formación de sal de diazonioR5 Ciclización de FisherR6 Reducción catalítica

Metodología teórica

O O

O O

Malonato de dietilo

+ CN

Acrilonitrilo

O O

O O

CN

Cianoetilmalonato de dietilo

O

O O

NH

3-Carbetoxi-2-piperidona

KO

O O

NH

Acido 2-oxopiperin-3-carboxílo

NH

NO

NH

O2N

p-Nitrofenil-hidrazona

NH2

O2N

p-Nitroanilina

N2Cl

O2N

Sal de diazonio de p-Nirtroanilina

HCOOH

EtNa/EtOH

NaNO2 ClH

KOH

NHNH

O

O2N

6-nitro-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina

H2/NiRaney

KOH

R1

R2

R3

R4`

R4

R5

NHNH

O

O2N

6-nitro-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina

NHNH

O

H2N

6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina

R6(a)

(b)H2/Pd-C HCl

Metodología teórica

Análisis y caracterización de los Intermediarios y del Producto Final

La pureza de las materias primas, intermediarios y producto final se determinó por cromatografía en capa fina, en cromatofolios de silica gel 60 F254 base de aluminio, antes y después de purificarlos.

En el caso del producto final se confirmó su identidad mediante el espectro de RMN obtenido en un EspectrómetroBruker 500 MHz.

La identificación de los compuestos se realizó mediante sus puntos de fusión, los cuales fueron determinados en unfusiómetro analógico Fisher Digital Melting Point Analyzer model 355, utilizando patrones de cada uno de ellos.

Compuestos CantidadPurificaciónY

Constantes Físicas

Eluyente Utilizado En La Cromatografía

Cianoetilmalonato De Dietilo 233 gDestilación.P.Eb.(2 mm

Hg)= 120-1260cCloroformo-Acetato

De Etilo 1:1

3-Carbetoxi-2-Piperidona 70.9 gCristalización En Tolueno

P.F.= 75°CCloroformo-Metanol

9:1

P-Nitrofeni-Hidrazona De 2,3-Piperidindiona

138 gCristalización En ácido

acético. P.F.= 220-221°CAcetato De Etilo-Ácido Acético 19-1

6-Nitro-1:2:3:4-Tetrahidro-1-Oxo-β-Carbolina

82.25 g

Cristalización En ácido acético. P.F= >300°C


6-Amino-1:2:3:4-Tetrahidro-1-Oxo-β-Carbolina

21.35g

Cristalización En ácido acético. P.F= 269-270°C


RESULTADOS

C1 NH

2

C3C4

CC

CH2

9

C

CC

C5

C6

C7 C8

O2N

NH2

C1 NH

2

C3C4

CC

CH2

9

C

CC

C5

C6

C7 C8

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