síntesis de análogos del medicamento anti-alzheimer ampakina cx-516 a partir del producto ...

103 Pages·2011·3.2 MB·English

CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -CONCYT-
SECRETARÍA NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -SENACYT-
FONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -FONACYT-
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

INFORME FINAL

“SÍNTESIS DE ANÁLOGOS DEL MEDICAMENTO ANTI-ALZHEIMER
AMPAKINA CX-516 A PARTIR DEL PRODUCTO NATURAL SAFROL”

PROYECTO FODECYT No. 20-2006

OSCAR MANUEL CÓBAR PINTO
Investigador Principal

GUATEMALA, AGOSTO DEL 2008

Facultad de Ciencias Q uímicas Universidad de San Carlos
y Farmacia
AGRADECIMIENTOS

La realización de este trabajo, ha sido posible gracias a:

Apoyo financiero del Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología –FONACYT-, otorgado por
la Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología –SENACYT- y del Consejo Nacional de
Ciencia y Tecnología –CONCYT-, Proyecto FODECYT 20-2006.
OTROS AGRADECIMIENTOS

El equipo de investigación: Lic. Jorge Alejandro Torres Flores, Lic Jason Brian Marroquín
Reyes, Lic. Abraham Alejandro Vásquez Mencos y MSc. Luis Hugo Santa Cruz Cruz.
Laboratorios y personal de los Departamentos de Química Orgánica, Fisicoquímica,
Unidad de Análisis Instrumental y Unidad de Bioensayos del Laboratorio de Investigación
en Productos Naturales –LIPRONAT- de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia de
la Universidad de San Carlos de Guatemala.
CONTENIDO

Página

RESUMEN 01

PARTE I
INTRODUCCIÓN 03

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 05

OBJETIVOS E HIPÓTESIS 06

METODOLOGÍA 09

PARTE II
MARCO TEÓRICO 22

PARTE III
RESULTADOS 40

DISCUSIÓN DE RESULTADOS 58

PARTE IV
CONCLUSIONES 66

RECOMENDACIONES 69

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 70

ANEXOS

Vistas del cerebro con y sin la Enfermedad de Alzheimer 74
Algunos datos de Enfermedades Demenciales en Guatemala 74
Estructura de algunos Inhibidores de Acetilcolinesterasa 75
Espectros de Masa de Impacto Electrónico 79
Propuesta de Fragmentación de compuestos seleccionados 92

PARTE V
INFORME FINANCIERO 99
RESUMEN

La investigación consistió en la síntesis de moléculas orgánicas análogas
estructuralmente a la AMPAKINA CX-516 (AMPALEX®, Cortex Farmacéutica),
medicamento que actualmente se encuentra en Fase Clínica III, dentro de la Administración
Federal de Drogas y Alimentos -FDA- de los Estados Unidos de Norteamérica, para ser
aprobado como medicamento contra la Enfermedad de Alzheimer.
Utilizando reacciones orgánicas sencillas, con reactivos químicos accesibles y
disponibles en nuestro medio y a partir de Safrol, Eugenol (como materia prima para la
síntesis de Safrol) y Piperonal, productos naturales aislados como aceites esenciales de
varias especies de plantas medicinales locales, se sintetizaron siete moléculas orgánicas
(1,2,3,4,5,6,7) con funcionalidades y superficies moleculares similares a AMPAKINA CX-
516.
Los compuestos 1 al 7, mostraron inhibición in vitro contra las enzimas
Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa.
Adicionalmente, presentan propiedades farmacofóricas importantes que los ubica
como probables moléculas sujetas a posteriores estudios. Estas propiedades se obtuvieron
utilizando software de última generación.
Estos resultados los convierte en moléculas con promesa de incrementar la memoria
en mamíferos in vivo, aproximación directa a un estudio clínico para explorar sus
probabilidades de convertirse en medicamentos contra la Enfermedad de Alzheimer y otras
relacionadas como la Enfermedad de Parkinson y la Depresión.
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ABSTRACT

The synthesis of seven organic compounds structurally similar to AMPAKINE CX-
516 (AMPALEX ®, Cortex Pharmaceuticals) was achieved.
AMPAKINE CX-516 is currently in FDA´s Phase III clinical trial as an Alzheimer's
disease drug.
Running simple organic reactions, with local accessible and available chemical reagents,
using Safrole, Eugenol (as raw material for the synthesis of Safrole) and Piperonal, were
synthesized (1,2,3,4,5,6,7) with similar structural features and molecular volumes that
AMPAKINE CX-516.
The raw material as essential oils, are found in several species of local medicinal plants.
Compounds 1 through 7 showed in vitro inhibition against the enzymes
Acetylcholinesterase and Butyrylcholinesterase.
Moreover, the pharmacophore and the physicochemical properties of the synthesized
molecules, places them subject to further studies as Cholinesterase inhibitors.
These properties were obtained using the latest software available locally.
The results make these molecules a promise to, in vivo, increase the memory in mammals, a
direct approach to a clinical trial to explore its probabilities of becoming drugs against
Alzheimer's Disease and other related like Parkinson and Depression.
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PARTE I

I.1 INTRODUCCIÓN

El mal de Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa ligada con la disminución de la
disponibilidad de acetilcolina.

Se caracteriza por cambios fisiológicos en el cerebro como “encogimiento”, pérdida de
neuronas y la aparición de “placas” en el cerebro (Becker, R. et al. 1997, Belluti, F. et al.
2005, Goodman y Gilman, 2006).

Su tratamiento con Tacrine (Cognex®) inhibe la acetilcolinesterasa, aumentando la
disponibilidad de acetilcolina (Simmon, V. 1999).

En noviembre de 1996, aparecen las Ampakinas, desarrolladas en la Universidad de
California (Campus de Irving) y vendida su licencia a Cortex® Farmacéutica.

El compuesto base es el denominado CX-516. Pruebas de laboratorio en ratas demostraron
que animales ancianos mejoraron dramáticamente su habilidad para recordar.

Pruebas clínicas en humanos iniciaron en 1997 y actualmente se encuentra en Fase Clínica
III en la “Food and Drug Administration” (FDA) de Estados Unidos de América.

Un compuesto orgánico estructuralmente análogo a CX-516; 1-(1,3-benzodioxol-5-
ylcarbonyl)piperidina fue reportado por Staubli, Rogers y Link como un compuesto capaz
de incrementar la memoria en animales de experimentación, con similar actividad biológica
y el mismo mecanismo de acción farmacológica (Schatz, P. 1997, Lynch, G. 1998).

Es clara la similitud estructural existente, lo que se observa detalladamente al comparar el
modelo tridimensional entre ambas moléculas.
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AMPAKINA CX-516 1-(1,3-BENZODIOXOL-5-YL-
CARBONIL)PIPERIDINA

Es razonable suponer entonces, que moléculas orgánicas similares estructuralmente a CX-
516 y a 1-(1,3-benzodioxol-5-ylcarbonyl)piperidina, que posean similares funcionalidades,
volúmenes y superficies moleculares puedan poseer similar actividad biológica.

Esta hipótesis, originó la creación de un programa de investigación sobre síntesis de
compuestos que incrementan la memoria a partir de productos naturales conocidos y
abundantes, cuya primera fase la constituye el proyecto “Síntesis de Análogos del
Medicamento Anti-Alzheimer AMPAKINA CX 516 a partir de los Productos Naturales
Safrol y Piperonal” (Cóbar, O.M. et al. 2004) que se desarrolló cofinanciado por la
Dirección General de Investigación.

En este proyecto, se sintetizaron, mediante rutas sintéticas cortas y con reactivos de bajo
costo, siete compuestos orgánicos estructuralmente similares a 1-(1,3-benzodioxol-5-
ylcarbonyl)piperidina (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) a partir de los productos naturales Safrol, Eugenol
y Piperonal, abundantes en plantas medicinales en Guatemala (Cáceres, A. 1997,
Vademecum), mostraron actividad inhibitoria contra las enzimas Acetilcolinesterasa y
Butirilcolinesterasa y calcularon sus propiedades farmacofóricas.
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I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

I.2.1 Antecedentes en Guatemala.

Esta investigación, como parte de un programa de síntesis de moléculas análogas al
medicamento Anti-Alzheimer Ampakina CX-516 es pionera en Guatemala y a nivel
mundial, planificándose sinterizar al menos 20 moléculas, de las cuales se espera que al
menos 10 (50%) inhiban in vitro a las enzimas Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa,
para posteriormente sintetizar a nivel de gramo las más activas y probar su capacidad de
incrementar la memoria en mamíferos, para convertirlas en potenciales medicamentos
contra la Enfermedad de Alzheimer.
Siendo Guatemala un país netamente agrícola, dependiente de los países industrializados en
el abastecimiento de principios activos para la formulación de fármacos, es importante
hacer uso de los recursos naturales con que cuenta el país como es el caso del Eugenol y el
Piperonal, productos naturales abundantes en plantas medicinales guatemaltecas, pudiendo
ser sus productos de síntesis, la respuesta con materia prima local, para la cura o prevención
de la Enfermedad de Alzheimer.

I.2.2 Justificación del Trabajo de Investigación.

A partir de los productos naturales conocidos y abundantes Safrol, Eugenol y Piperonal, se
espera sintetizar siete compuestos orgánicos, plenamente identificados y caracterizados,
que posean la capacidad de inhibir a las enzimas Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa y
puedan en un futuro cercano convertirse en probables medicamentos contra la Enfermedad
de Alzheimer.
El Safrol, materia prima utilizada para la síntesis de piperamidas en este proyecto, no puede
ser adquirido comercialmente al ser un compuesto controlado por las autoridades
regulatorias del país.
Safrol es utilizado para la síntesis de la droga Éxtasis, por lo que se le sintetiza a partir de
Eugenol.

Adicionalmente, con la síntesis de estos compuestos orgánicos y el estudio de su actividad
biológica para buscar convertirlos en nuevos medicamentos de origen natural, se contribuye
al cumplimiento a los “Acuerdos sobre Aspectos Socioeconómicos y Situación Agraria de
los Acuerdos de Paz, en su parte II, párrafo 15, establece que la elevación de vida, la salud
de sus habitantes y la educación y la capacitación constituyen las premisas para acceder al
desarrollo sustentable en Guatemala, en su parte B. Salud, párrafo f), valora la medicina
indígena y natural, indicándose que se promoverá su estudio y rescatarán sus concepciones,
métodos y prácticas.

Las Piperamidas (amidas con estructura similar al alcaloide piperina, componente
mayoritario de pimienta negra -piper nigrum-) han sido sintetizadas con éxito y probado
actividad biológica por varios grupos de investigación alrededor del mundo, sin embargo
ninguna ha sido probada como inhibidora de las enzimas Acetilcolinesterasa y
Butirilcolinesterasa y ninguna diseñada como homóloga de medicamentos Anti-Alzheimer.
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I.3 OBJETIVOS E HIPÓTESIS

I.3.1 Objetivos

I.3.1.1 General

Sintetizar a partir de Safrol siete moléculas orgánicas y determinar in vitro su inhibición
contra las enzimas Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa.

I.3.1.2 Específicos

I.3.1.2.1 Sintetizar, a partir de Isoeugenol, N-(5-metilisoxazol-3-yl)-1,3-benzodioxol-5-
carboxamida (1).

I.3.1.2.2 Sintetizar, a partir de Isoeugenol, N-(2-hidroxi-4-methylphenyl)-1,3-benzodioxol-
5-carboxamida (2).

I.3.1.2.3 Sintetizar, a partir de Isoeugenol, N-(3-metilisoxazol-5-yl)-1,3-benzodioxol-5-
carboxamida (3).

I.3.1.2.4 Sintetizar, a partir de Isoeugenol, N-(2-hidroxyi-5-
metilpfenyl)benzo[d][1,3]dioxol-5-carboxamida (4).

I.3.1.2.5 Sintetizar a partir de Isoeugenol, benzo[d][1,3]dioxol-5-yl(piperazin-1-
yl)metanona (5).

I.3.1.2.6 Sintetizar, a partir de Eugenol, 2-(3,4-dimetoxifenil)-N-(2-hidroxi-5-
metilfenil)acetamida (6).

I.3.1.2.7 Sintetizar, a partir de Eugenol, 2-(3,4-dimetoxifenil)-N-(5-metilisoxazol-3-
yl)acetamida (7).

I.3.1.2.8 Sintetizar Safrol a partir de Eugenol.

I.3.1.2.9 Determinar la actividad inhibitoria contra las enzimas Acetilcolinesterasa y
Butirilcolinesterasa de los siete compuestos sintetizados.

I.3.1.2.10 Explorar rutas sintéticas cortas y de bajo costo para la síntesis de análogos de 1-
(1,3-bnenzodioxol-5-yl-carbonil)piperidina a partir de Safrol, Eugenol e Isoeugenol.

I.3.1.2.11 Explorar modificaciones a la cadena lateral alquílica y el tipo de amina de los
productos a sintetizar para mejorar su actividad biológica.

I.3.1.2.12 Explorar el incremento de la actividad inhibitoria a las enzimas
Acetilcolinesterasa y Butirilcolinesterasa del dímero piperazilamida sintetizado.