Metodologie sperimentali per la preparazione di farmaci - modulo sintetico

SINTESI DI NIFEDIPINA

La nifedipina è diidropiridina.

È un bloccante dei canali del calcio, inibisce l’ingresso di ioni calcio all’interno

delle cellule. È usato per trattare patologie come ipertensione, angina pectoris,

aritmie. Appartiene alla categoria chimica delle diidropiridine.

La prima sintesi è stata pubblicata dal professor Hantzsch.

È quindi una molecola amminica.

La sintesi di Hantzsch è precursore delle reazioni multicomponenti, reazioni in cui non si ha solo un reagente tra i

prodotti di partenza, ma si usano più componenti. Facendo reagire un’aldeide, un composto dicarbonilico (gruppo

chetonico e funzione esterea) e ammoniaca, si ottiene la diidropiridina.

Si passa attraverso una serie di intermedi di reazione in cui uno è l’addotto di Knoevenagel e l’altro è l’enammina.

Si usa un solvente polare, prevalentemente un solvente alcolico. Si ottiene così la diidropiridina.

A seconda dei sostituenti sui composti carbonilici poso avere una molecola simmetrica o asimmetrica.

Se R = R ottengo una molecola simmetrica

- 1 2

Se R ≠ R ottengo una molecola asimmetrica

- 1 2

Un composto dicarbonilico reagisce con l’ammoniaca. Si ha un attacco nucleofilo del carbonio carbonilico per dare

un’enammina. Parallelamente il composto dicarbonilico nella forma enolica (può dare vita ad un equilibrio cheto-

enolico) reagisce con l’aldeide dando una condensazione nel metilene adiacente ai due carbonili (metilene acido

molto reattivo) portando all’addotto di Knoevenagel. 76

Nella stessa miscela di reazione si hanno quindi l’enammina e l’addotto di Knoevenagel che reagiscono tra di loro.

Si ha una reazione di condensazione. Il gruppo amminico è nucleofilo, va a reagire formando un intermedio aperto.

Si ha un’addizione di Michael, cioè un’addizione al doppio legame coniugato al carbonile. Una molecola

carbonilica α,β-insatura è una molecola reattiva, elettrofila. Reagisce il carbonio in β al gruppo carbonilico. Si ha

un’addizione di Michael tra la funzione amminica ed il carbonio in beta al carbonile.

Si forma un intermedio che riarrangia ed essendo in solvente alcolico in ambiente anidro e disidratante ciclizza con

l’eliminazione di una molecola d’acqua ed il trasferimento di un protone. Si forma la diidropiridina.

La sintesi della nifedipina comporta l’utilizzo della 2-nitrobenzaldeide, dell’acetoacetato di etile. Invece di usare due

equivalenti di acetoacetato di metile e ammoniaca gassosa si usa il metilamminocrotonato, cioè l’enammina che si

forma per reazione dell’acetoacetato di metile con l’ammoniaca. La reazione non è come suggerito da Hantzsch, ma

si sostituisce l’ammoniaca ed un equivalente di metile acetoacetato con il metilamminocrotonato. L’ammoniaca è

gassosa e si sarebbe dovuta gorgogliare all’interno della reazione. Si dovrebbe inoltre attendere che l’ammoniaca

reagisca con il metile acetoacetato per dare l’intermedio. Per migliorare le rese si è quindi pensato di usare il

metilamminocrotonato.

Il metile acetoacetato reagisce con la 2-nitrobenzaldeide per dare l’addotto di Knoevenagel. 77

La reazione vista in laboratorio, quindi, comprende: 2-nitrobenzaldeide, il metilamminocrotonato e metile

acetoacetato in alcol isopropilico. Viene facilitata la reazione usando un intermedio preformato. Il secondo

intermedio si forma durante il corso della reazione.

➢

In un pallone da 100 mL si inserisce: 2- nitrobenzaldeide, metil-amminocrotonato, metilacetoacetato ed

isopropilico (T 82°C). La miscela di reazione è scaldata a riflusso sotto agitazione per 6-12 ore (si

alcol eb

deve usare refrigerante, piastra agitante e riscaldante, bagno di silicone).

Si monitora con la TLC il procedere della reazione. In TLC si semina: 1. metile acetoacetato,

2-nitrobenzaldeide (reattivo di partenza),

2. miscela di reazione, 4. nifedipina (standard).

3.

Si usa come fase eluente una miscela di etere di

petrolio (60%) ed acetoacetato di etile (40%).

La Nifedipina è una molecola con un gruppo

amminico, ha una buona interazione con la silice

e quindi si deve cercare di strappare dai legami

a idrogeno formati con la silice. Si usa come fase

mobile una miscela a polarità importante perché

deve competere con la silice.

Il metile acetoacetato è una molecola con due gruppi carbonilici isolati. Può dare un equilibrio cheto-enolico,

quindi può dare un blando assorbimento all’UV (e coprire la fluorescenza della fluoresceina sulla silice) perché

enolica è coniugata. La nitrobenzaldeide è una molecola estremamente lipofila. Ha un grande R in

nella forma f

questa miscela. Anche gli intermedi di reazione danno degli spot. La TLC durante la reazione risulta quindi essere

Non semino il metilamminocrotonato perché è un’ammina primaria. In TLC avrà un R uguale a

molto complessa. f

zero, senza significato. Questa TLC serve per vedere che la prima macchia si sta consumando e la Nifedipina invece

si sta formando. ➢

Il work-up della reazione si fa evaporando il solvente. L’alcol isopropilico ha un punto di ebollizione al di sotto

dei 100°C, quindi è facilmente allontanabile dalla miscela di reazione. Si attacca il pallone al rotavapor e si

ottiene un solido giallo oppure una miscela semisolida.

➢

Il grezzo ottenuto viene diviso a metà: una metà viene cristallizzata mentre l’altra metà viene purificata tramite

cromatografia su colonna. ➢

La cristallizzazione è eseguita usando acetato di etile come solvente. La nifedipina ha un gruppo amminico secondario, è

quindi polare, ma non eccessivamente a causa anche della presenza di sostituenti lipofili (nitrogruppo, aromatico,

funzioni esteree). Ha quindi un bilanciamento di gruppi idrofili e lipofili. Il solvente utilizzato per la cristallizzazione ha

polarità intermedia. Si ottengono dei cristalli e si prosegue con la TLC in cui si semina: cristalli, acque madri

e standard di confronto del prodotto.

Si ottiene che il cristallo ha un’unica macchia che corrisponde allo standard di nifedipina.

È stata quindi isolata la molecola di interesse e la purificazione ha avuto successo. Nelle

acque di cristallizzazione ho sia nifedipina che le molecole che non hanno raggiunto un

grado di saturazione tale da poter cristallizzare e quindi son

rimaste solubilizzate nell’acetato di etile.

Se il giorno dopo non sono presenti cristalli si può aggiungere un solvente precipitante,

in questo caso il n-esano, un solvente lipofilo. Diminuisce la solubilità di nifedipina in

acetato di etile. 78

Se in TLC si ottengono tracce di altri composti e non si ha un unico spot per il cristallo, si può

procedere con la purificazione per triturazione. Si usa un solvente lipofilo che solubilizza le macchie

lipofile.

Le macchie hanno un R superiore a quello della nifedipina, quindi saranno maggiormente lipofile e più

f

trascinate dalla fase mobile.

Per triturazione si intende mettere il pallone nel bagno ad ultrasuoni. Gli ultrasuoni facilitano il

contatto tra il solvente usato ed il solido da purificare. Il solvente riesce quindi ad estrarre le

molecole lipofile. La triturazione dura tra i 3 ed i 4 minuti. A seguito di questa si ottiene una miscela

solido-liquido, quindi si dovrà procedere con la filtrazione del solido per allontanarlo dal solvente

che ha inglobato le molecole lipofile. Si ottiene così una TLC in cui si ha solamente la molecola di

interesse. ➢

Si può fare la purificazione mediante cromatografia su colonna. La nifedipina eluisce per ultima perché più

trattenuta. L’eluato viene raccolto in provette che vengono monitorate tramite TLC. Le provette che contengono la

interesse che presenta lo stesso R vengono raccolte in un pallone (precedentemente tarato). Si

molecola di f

procede con

l’evaporazione del solvente ed il calcolo della resa.

➢

Si può fare lo spettro IR della nifedipina perché la molecola ha gruppi carbonilici esterei che si vedono in modo

netto sui 1700 cm . Si ha anche l’idrogeno del gruppo amminico visibile all’IR.

-1 79

➢

Della nifedipina si può eseguire lo spettro NMR, in cui si vedono i singoletti dei gruppi metilici (6 H). Si trovano a

delta alti, quindi a chemical shift bassi. Si hanno poi i metossili (6 H) della funzione esterea che sono maggiormente

deschermati. Si ha poi un altro singoletto isolato, cioè il ‒CH dell’anello diidropiridinico. Anche l’‒NH da un

singoletto isolato, più deschermato. Si hanno infine i segnali aromatici dell’anello nitrosostituito.

Nell’espansione dell’area aromatica si ha che l’idrogeno vicino al nitrogruppo dà un doppietto ed è il più

deschermato. Il multipletto è dato dall’idrogeno che si trova in para rispetto al nitrogruppo. 80

Si ha anche l’NMR dell’addotto di Knoevenagel che presenta un singoletto estremamente deschermato, segnale del

=CH. Mantiene il gruppo metilico vicino al carbonile a 2.5 ppm; ha il metossile della funzione esterea. Sono presenti gli

anelli aromatici ed infine è presente un singoletto del =CH molto deschermato. 81

SINTESI DI CALCONI

I calconi sono anche chiamati trans-fenilpropenoni sono una famiglia di molecole molto diffusa in natura: frutta,

piante che hanno una caratteristica colorazione giallo-rossa. Servono per proteggere la pianta dall’attacco di vari

insetti. Per queste molecole è stato evidenziato un ampio spettro di attività biologiche: antimicrobica,

antiparassitaria, anti-neurodegenerativa, antiinfiammatoria. Il licocalcone è stato estratto dalle radici di liquirizia,

lo xantumolo è stato isolato dal luppolo, la buteina si trova in frutta e verdura come la flavocavaina A. Il licocalcone

è stato studiato sia per la sua attività antitumorale che per quella antiparassitaria (antimalarica, antileishmania).

Sono caratterizzati nella loro struttura da due anelli aromatici uniti da una catena linker costituita da un

carbonile α, β-insaturo: un gruppo funzionale elettrofilo; tende a reagire con gruppi nucleofili (gruppi tiolici di

cisteine, glutatione; nell’esempio si ha la cisteamina).

La cisteamina è una molecola che non si trova nell’organismo ma che viene usata per valutare la reattività di un

determinato calcone nei confronti delle funzioni tioliche, non si trova nell’organismo. I sostituenti sugli anelli

aromatici dei calconi possono andare ad influenzare la reattività del carbonile α,β-insaturo. Si ha una reazione di

Michael cioè un’addizione in β al doppio legame formando l’addotto di Michael che ha caratteristiche

cromatografiche e spettroscopiche diverse dal prodotto di partenza.

La