Chimica farmaceutica, lezione 6

Gli antagonisti recettoriali si legano al recettore ma evocano la risposta biologica

contraria, chiudendo i canali dei cloruro che porta a ipopolarizzazione della membrana,

con evocazione dello spike e quindi evocazione energica dell'impulso nervoso. Gli

antagonisti bzr sono degli antagonisti convulsivanti, ed eccitanti del snc.

La BETA CARBOLINA, agonista inverso, è costituita da tre cicli condensati, in pratica un

indolo fuso con una piridina, con una sostituzione carboetossi. La struttura è diversa dalle

comuni benzodiazepine, ma resta comunque in grado di legarsi al recettore. Con il

benzene del'indolo trova un'area lipofila dove stringere un pi greco stacking coi residui di

aa aromatici, che saranno fenilalanina e tirosina. L'NH indolico può lavorare nel formare

legame idrogeno, sempre con un'altra porzione del recettore. L'N della piridina può

anch'esso fare legame idrogeno, così come il residuo di estere, con lo stesso tipo di

residuo con cui faceva legame idrogeno il carbonile del diazepam. L'O dell'estere mima il

carbonio in 4 del diazepam, e anche esso può formare legami idrogeno con lo stesso tipo

di residuo del recettore con cui faceva legame idrogeno l'N4 del diazepam. Agganciandosi

al recettore, attraverso siti di legame che comunemente sarebbero occupati dal

diazepam, le beta carboline impediscono il legame del diazepam; potrebbe legarsi una

parte aromatica, ma quella parte idrofila in realtà sarebbe già occupata.

Esistono poi agonisti inversi parziali che si legano, ma danno effetto contrario dal punto di

vista farmacologico ma al 50%.

Finora agonisti, antagonisti parziali e antagonisti parziali visti, hanno struttura

benzodiazepinica. Solo gli agonisti inversi hanno strutture che differiscono un po'.

Esistono anche degli agonisti bzr che hanno struttura diversa dalla classica

benzodiazepinica. Ad esempio lo ZOLPIDEM che, seppure strutturalmente diverso, è in

grado di legare il bzr, e non solo, perché legherà nello stesso punto di legame del

diazepam. Una piridina viene anellata con un imidazolo. Nel diazepam c'è un fenile in 5,

qui abbiamo un fenile para metilsostituito e quindi questo potrebbe essere un punto di

somiglianza. Nel diazepam abbiamo un lattame, mentre qui la funzione ammidica è

esterna al biciclo, un residuo di acetammide, sotto forma di dimetilacetammide, legato

alla struttura imidazolica. Conserva gli elementi strutturali per permettere il biding.

L'effetto farmacologico non è identico, però. La subunità alfa del recettore GABAa, dove

appunto è localizzato il BZR, in realtà è costituita da ulteriori subunità proteiche. Queste

ulteriori subunità, come alfa 1 e alfa 2, si è pensato che potessero essere un sito di

legame aggiuntivo per aumentare l'affinità di legame. Proprio da questo approccio di

studio è stato formulato lo zolpidem, perché si era pensato a una molecola più selettiva,

che si legasse non al bzr ma esclusivamente in una sua parte, così da dissociare l'attività

ansiolitica da quella ipnotico-sedativa. Ecco perché si cercava una selettività maggiore

all'interno di questi siti bzr, aggrappandosi al fatto che la subunità alfa è costituita da

varie subunità. Lo zolpidem è un agonista GABAa alfa1 selettivo ipnotico-sedativo, e ha

un profilo farmacologico contrario a quello che si voleva, ossia c'è stata dissociazione

dall'attività farmacologica ma è un ipnotico inducente perdendo la capacità di essere un

ansiolitico. Verrà usato per indurre la prima fase del sonno. Gli atomi di azoto in 1 e in 4

del diazepam corrisponderanno a uno degli atomi di azoto dell'imidazolo dello zolpidem e

all'O del C=O dell'acetammide. Quindi fittano in questi punti, che nel diazepam saranno

accettori e nello zolpidem saranno donatori di legami idrogeno. Poi ci sono legami idrofili

che svolge il carbonile in 2 del diazepam; stesso ruolo svolto dalla porzione

dimetilammidica dello zolpidem. In più i due benzeni del diazepam, e la piridina e il

benzene dello zolpidem, vanno a riempire con pi greco stacking le porzioni aromatiche

che sono all'interno del bzr. Quindi, ligandi apparentemente diversi saranno impegnati a

legare negli stessi punti lo stesso recettore; è l'attività farmacologica, però, che sarà

diversa.

Nelle benzodiazepine esiste la stereochimica pur non essendovi un centro chirale: sarà

dovuta al fatto che la molecola non è planare. Il ciclo a 7 nonostante il carbonile e il

doppio legame, che in genere sono vincoli conformazionali piuttosto forti, non è

aromatico, e in particolare il pizzo del carbonio 3 può essere orientato da una parte o

dall'altra rispetto al piano della molecola. Possiamo avere quindi due conformeri, che

possono essere considerati due diastereoisomeri. La rotazione, visto che non c'è nessun

vincolo conformazionale, a temperatura ambiente è libera, non permettendoci di stabilire

una conformazione piuttosto che un'altra. Studi sono stati condotti per isolarli, ma è un

risultato che può essere ottenuto solo a bassa temperatura, poiché solo abbassando la

temperatura viene arrestato il movimento flip flop.

Metabolismo. Le modifiche chimiche possono portare a tempi di attività diversi

nell'ambito della molecola stessa.

Per il CLORDIAZEPOSSIDO si fa molta fatica a eliminare la molecola cataboliticamente.

Intanto la funzione N->O, che non serve a eventuali legami col recettore e né per evocare

l'attività farmacologica, e che però si ottiene da chinazolina, è necessariamente presente.

Una volta diventato farmaco, dovrà subire catabolismo, e l'NO deve subire riduzione. Si

tratta dell'unica benzodiazepina rimasta in commercio a non avere in posizione 1,2 NH O

NRCO, oppure anellata con azoli. Resta dalla sintesi l'azoto in 1 impegnato con doppio

legame, e il carbonio 2 sostituito con il famoso residuo di metilammina. Il catabolismo

prevede per prima la dealchilazione ossidativa, con l'NHCH3 che viene demetilato con

uscita di formaldeide gassosa (si allontana per espirazione). Ora la funzione amminica è

legata ad un carbonio impegnato in un doppio legame con l'azoto in 1. Questo doppio

legame endociclico potrà quindi anche tautomerizzare all'esterno, avendo un C=NH, ossia

un'immina, che prontamente può essere idrolizzata dall'acqua a dare il carbonile

corrispondente, il demoxepam. Questa molecola, ormai sparita dal prontuario, ha

un'azione più breve in termini di emivita. Su esso l'N ossido viene catabolizzato

attraverso reazione di fase I, ottenendo il nor-diazepam, che si ottiene anche dal

diazepam per demetilazione ossidativa. Il diazepam può formarsi per bioattivazione del

medazepam, la sola benzodiazepina a non presentare un carbonile in posizione 2 ma un

CH2. Il C=O però è importante per interazione col sito di legame, quindi ecco perché

subisce in vivo la bioattivazione che introduce il carbonile in 2, da cui una durata d'azione

maggiore per il medazepam rispetto al diazepam. Ulteriore step di reazione di fase I è

quella di rendere la molecola "attaccabile" dall'acido glucuronico, quindi serve introdurre

l'OH in 3. Questo si ottiene dal diazepam o sul nordiazepam, per arrivare poi al metabolita

comune che è l'oxazepam, che è anche un farmaco, meglio conosciuta con il cloro in 2'

(Tavor). Queste molecole debbono solo essere solo coniugate con l'UDPGA per essere poi

escrete.

Sintesi del diazepam. Tutte le benzodiazepine si ottengono dall'opportuno benzofenone

sostituito, qui in 2 dal gruppo amminico e in 5 un cloro. Il sostituente ad attrazione

elettronica dovrà essere sempre in para all'ammino. Il 2 ammino 5 cloro benzofenone

reagisce con il bromuro dell'acido cloroacetico in trietilammina. Gli acidi carbossilici sono

sempre poco reattivi, mentre io devo ottenere un'ammide a partire da un derivato

anilinico che non è un'ammina molto basica. Non mi aspetto quindi una grossa reattività.

In aggiunta l'anilina è sostituita in 8 con un chetone. Quindi tra motivi elettronici e motivi

di ingombo, la molecola tende a essere poco reattiva. Di sicuro non posso usare solo

acido cloroacetico, ma il bromuro acido (ancora più reattivo). Si tratta di un reattivo

bifunzionale, per il bromo e il cloro. La bifunzionalità serve per ottenere un intermedio di

reazione che abbia un ulteriore funzionalità reattiva, al fine di promuovere l'anellazione

della molecola. Tra il bromuro acilico e il cloruro alchilico, a reagire prima, in genere, è

l'acile. Non si ottiene una miscela perché in questo caso con l'alogenuro alchilico reagisce

pochissimo. Devo infatti mettere trietilammina perché viene liberato acido bromidrico,

che viene così neutralizzato. Ottengo l'ammide, con un braccetto libero con l'alogenuro

alchillico. Devo ottenere l'anellazione. Stavolta il solvente di reazione è ammoniaca

anidra gassosa. Si elimina HCl e si ottiene, incorporata, l'NH2 alla funzione ammidica. Si

potrebbe acilare l'amminobenzofenone direttamente con il composto NH2CH2COOH, un

acido ammino acetico, noto come glicina. Dopo si scalda, perché alzando la temperatura

viene favorito l'attacco nucleofilo dell'ammina primaria sulla funzione chetonica. La

chiusura non è spontanea perché il ciclo è a sette termini e non a sei, e perché c'è da

considerare che il chetone è un benzofenone. Quando gli R del chetone sono voluminosi,

il chetone non agisce benissimo perché c'è ingombro sterico. Abbiamo ottenuto il

nordiazepam, che trattiamo con dimetile solfato in presenza di base andira come potassio

carbonato, così da avere metilazione. Anche la metilazione dell'NH non è facile, perché è

parte di un'ammide, ma usando la base soft carbonato di potassio è sufficiente a

promuovere la reazione. Gli agenti metilanti in genere sono reattivi con le ammine (ioduro

di metile, solfato dimetile,...). Le metilazioni di NH ammidici con agenti metilanti non sono

semplici. Gli agenti metilanti sono già di per sè reattivi, in più gli stessi NH sono molto

reattivi, tanto da proseguire e arrivare addirittura ad un ammonio quaternario. Qui non

succede perché l'azoto è ammidico, non particolarmente basico, e posso alchilare

tranquillamente con solfato dimetile.

Sintesi del Triazolam. Bisognerà anellare la posizione 1,2 fino a formare un triazolo. La

benzodiazepina disostituita col cloro viene fatta reagire con acetilidrazina solamente

dopo conversione del carb