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Type: TESE DIGITAL
Title: Nova abordagem para a síntese total do espilantol e avaliação da atividade antinociceptiva
Title Alternative: New approach to the total synthesis of spilanthol and study of antinociceptive activity
Author: Alonso, Isabella Gonçalves, 1991-
Advisor: Pastre, Júlio Cezar, 1979-
Abstract: Resumo: O espilantol é uma N-alquilamida presente na Spilanthes acmella, considerado o principal responsável por diversas atividades biológicas, tais como antinociceptiva, anti-inflamatória, antioxidante, diurética, antifúngica, antimalarial, bacteriostática e atividade larvicida contra mosquitos, como o Aedes aegypti. Esse produto natural foi descoberto em 1903, e em 1963 foi descrita a primeira rota sintética para sua obtenção. Em trabalhos subsequentes, outras sínteses foram descritas, porém apresentaram baixos rendimentos globais ou grande número de etapas, além de não descreverem a pureza do composto formado e se há presença de isômeros. O objetivo desse trabalho foi desenvolver uma nova uma rota sintética para o espilantol e alguns análogos, avaliando a etapa chave (reação de Sonogashira) em fluxo contínuo, a fim de obter uma rota potencialmente mais curta, barata e eficiente, levando a um produto final de maior pureza quando comparado com as rotas presentes na literatura. As atividades biológicas dos compostos preparados também foram estudadas, uma vez que a maioria dos trabalhos relatam as atividades do extrato bruto que o contém. A etapa mais desafiadora para a obtenção do espilantol é a síntese do dieno com geometria E/Z desejada para as ligações duplas. Três abordagens foram utilizadas para a obtenção desse sistema. Primeiramente foi realizada uma rota baseada na reação de Wittig entre o crotonaldeído e o sal de fosfônio derivado do 4-bromo-1-butanol. Essa proposta levou a baixos rendimentos, que foram atribuídos a presença da hidroxila livre no sal de fosfônio. Foi então proposta uma segunda abordagem com a proteção prévia dessa hidroxila. Essa abordagem levou a melhores rendimentos porém conta com duas etapas adicionais, a proteção e desproteção da hidroxila. Por fim, uma terceira abordagem foi avaliada, que se baseia na reação de Sonogashira entre 1-bromoprop-2-ene e o pent-4-in-1-ol seguida de uma semi-redução Z-seletiva para obtenção do dieno, em condições ótima, essa rota leva a formação apenas do dieno com a geometria desejada para as ligações duplas e com um rendimento global de 30%. Essa rota foi escolhida para seguir com a síntese do espilantol, que em seguida conta com uma etapa da oxidação de Swern e uma reação de HWE com o éster fosfonato previamente preparado. Dessa forma, foi possível desenvolver uma rota sintética para o espilantol em 5 etapas, com 25% de rendimento global, obtendo um produto de alta pureza (>98% HPLC) e sem a presença de outros isômeros (RMN de 1H). A rota desenvolvida possibilita a síntese em grande escala, permitindo a obtenção de material para diversos ensaios biológicos. Com pequenas alterações na rota inicialmente proposta, foi possível sintetizar 5 análogos naturais e não-naturais do espilantol. A reação de Sonogashira foi avaliada em fluxo contínuo, porém, não apresentou até o momento, vantagens em relação a reação em batelada. O potencial antitumoral e anti-HIV dos compostos sintetizados foi avaliado, a fim de obter-se informações sobre a relação estrutura atividade desta série de análogos. No entanto, até o momento não foi observado nenhum efeito biológico significativo. Estudou-se também a atividade antinociceptiva do espilantol utilizando o modelo tail flick em camundongos. O espilantol e outros dois análogos mostram atividade superior ao controle positivo EMLA®, principal anestésico de uso tópico utilizado atualmente. Esses resultados abrem possibilidades para estudos futuros e aplicações dos análogos sintetizados

Abstract: Spilanthol is an N-alkylamide found in the Spilanthes acmella, it is considered the be the main responsible for many biological activities, such as antinociceptive, anti-inflammatory, antioxidant, diuretic, antifungal, bacteriostatic and larvicide activity against mosquitoes, such as Aedes aegypti. This natural product was discovered in 1903 and in 1963 it was described its first synthesis. In the following publications new approaches were reported, but they presented low global yields or an elevated number of reaction steps and did not determine the purity of the synthetized compound or the presence of other isomers. The objective of this project was to develop a new synthetic route for the spilanthol and some analogues, evaluating the key step (Sonogashira reaction) in continuous flow to obtain a shorter, less expensive and efficient route that would afford the desired product with an elevated purity. The biological activity of the synthesized spilanthol was also evaluated since there are only studies in the literature with the crude extract of the Spilanthes acmella. The most challenging step is the synthesis of the diene with the desired E/Z geometry for the double bonds. Three different approaches were explored for the synthesis of this portion. The first route explored was based on the Wittig reaction between crotonaldehyde and phosphonium salt obtained from the 4-bromo-1-butanol. This strategy afforded the desired product in low yields in virtue of the free hydroxyl group. Based in these results a second approach was explored, where the hydroxyl group was first protected. Due to this, better yields were obtained at the cost of two additional steps: protection and deprotection. Finally, a third strategy was evaluated. This new route was based on the Sonogashira reaction between 1-bromoprop-2-ene and pent-4-yn-1-ol followed by a semi-reduction Z-selective to obtain the diene. The optimal conditions of this route led to the exclusively formation of the product of the desired double bond configuration and global yield of 30%. This route was chosen to conclude the synthesis of the spilanthol. The alcohol obtained was oxidized via a Swern protocol and the final product was obtained by a HWE reaction with phosphonate ester previously prepared. This final route afforded the spilanthol in 5 steps with 25% global yield, in high purity (>98% HPLC) and without the presence of the other isomers (1H-RMN). This synthetic route gives access to the spilanthol in a larger scale, which allowed the synthesis of enough material for several biological tests. Minor modifications in the original route allowed the synthesis of 5 different natural and non-natural analogs of the spilanthol. The Sonogashira reaction was evaluated in continuous flow, but so far, it did not prove better than the batch protocol. The antitumor and anti-HIV activity of the synthesized products was evaluated to elucidate the structure-activity relationship of the analogues produced but no significant activity was observed. The antinociceptive activity of the spilanthol and its analogues was evaluated utilizing the tail flick model in mice. The spilanthol and two other analogues presented better activity than the positive control EMLA®, major anesthetic for topical use nowadays. These results led to new possibilities for future studies and applications of the synthesized analogues
Subject: Síntese total
Espilantol
Reação de Sonogashira
Atividade biológica
Efeito antinociceptivo
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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