Síntesis y estabilidad de análogos de Oxetano de la Talidomida y la Lenalidomida.

Org. Lett, 2013, 15 (17), pp. 4312 - 4315.

Resumen.

La Talidomida, un antiemético y sedante, fue introducido a finales de los 50’s e inicios de los 60’s, con resultados devastadores: más de 10000 niños en 46 países nacieron con defectos de nacimiento. Como consecuencia de estos trágicos eventos, se prohibió el uso terapéutico de la Talidomida.

En 1994, estudios sugirieron que las malformaciones asociadas con la Talidomida fueron resultado de la interferencia de la droga con la vasculogénesis y que un mecanismo similar podría prevenir el crecimiento de vasos sanguíneos en tumores sólidos. Estudios posteriores revelaron que la talidomida es un potente inhibidor de la angiogénesis in vivo, pero ningún efecto fue observado en la proliferación de células endoteliales en cultivos, llevando a la postulación de que un metabolito de la Talidomida es el agente activo.

Los dos enantiomeros de la Talidomida llevan a cabo una interconversión in vivo y cada uno tiene efectos distintos, con (+)-R como un sedante y (-)-S como un teratógeno. La modificación metabólica de la talidomida y su susceptibilidad a la racemización llevó a los investigadores al prospecto de un cambio de un grupo carbonilo a Oxetano para controlar ambos: alterar su perfil metabólico in vivo y hacer al compuesto configuracionalmente estable. Para llevar a cabo esto, los investigadores estudian a los análogos de Oxetano e la Talidomida y su congénere cercano, la Lenalidomida.

La síntesis del análogo de Oxetano comenzó con la adición de Henry de γ-nitrobutanoato de metilo a oxetan-3-ona, una reacción conducida en presencia de 0.2 equivalentes de Et3N. Lento calentamiento de la mezcla de reacción y enfriamiento al llegar a temperatura ambiente fueron necesarios para obtener el rendimiento óptimo.

Cromatografía en sílica-gel permitió la separación de dos fracciones de producto, conteniendo Nitroalqueno, así como una mezcla de éste y Mesilato. Estas fracciones fueron procesadas independientemente para obtener Oxetano-Talidomida.

Tratamiento de una mezcla 1:4 de Nitroalqueno y Mesilato con Et3N y 4-metoxibenzilamina en THF permitió la formación de 3-aminooxetano con un rendimiento del 46%, un compuesto que también se puede obtener cuando el Nitroalqueno es tratado separadamente con 4-metoxibenzilamina.

Todos los intentos de formar una δ-lactama a partir del 3-aminooxetano produjeron descomposición extensiva del material de inicio por lo que se enfocaron en la

manipulación del grupo nitro. Posteriormente intentaron la reducción parcial del grupo nitro. Las condiciones suaves para la conversión de grupos nitro primarios a las oximas correspondientes (BnBr, KOH, cat. TBAI) fueron aplicadas exitosamente al grupo nitro presente en el 3- aminooxetano y oximas fueron aisladas con un rendimiento del 76% y un rendimiento total del 64% con respecto al reactivo inicial (γ-nitrobutanoato de metilo).

Subsecuente calentamiento de las oximas en xilenos llevo a la formación de un lactama, que fue aislada como un diastereómero con un rendimiento del 84%. Reducción de la oxima con Níquel-Raney en una atmosfera de H2 formo una amina con excelente rendimiento, que fue tratada con cloruro de ftaloilo/Et3N, seguido de DBU, llevando a la formación de ftalimida con un rendimiento del 82%. Finalmente, desprotección de la amida PMB con CAN en CH3CN/H2O formo el análogo de la Talidomida (rendimiento del 54%).

También dedujeron que la amina obtenida a partir de la reducción de la oxima con Niquel-Raney daría acceso al análogo de Oxetano de la Lenalidomida. Por ello, la amina fue tratada con bromuro de bencilo y Et3N en DMF caliente para formar la isoindolin-1-ona con un rendimiento del 73%. Desprotección del grupo PMB fue efectuada con CAN en CH3CN para dar una amida. Reducción del grupo nitro fue llevada a cabo con Pd/C y H2, y Oxetano-lenalidomida fue obtenida.

La síntesis de los análogos de oxetano de tanto la talidomida como la lenalidomida produjo los productos deseados en forma racémica. Sin embargo, como la compleja farmacología de la talidomida resulta de los efectos diferenciales asociados con los enantiomeros separados, los investigadores buscaron tener acceso formas enriquecidas enantioméricamente de los análogos de Oxetano.

Sin embargo, la separación de los enantiomeros por medio de HPLC quiral fue difícil por problemas de solubilidad. Encontraron que la amina obtenida por la reducción de la oxima con Niquel-Raney podía ser separada fácilmente con HPLC quiral, como resultado se obtuvieron cantidades de amina (+) en 37% de rendimiento y amina (-) en 35%. Ambos enantiomeros fueron subsecuentemente llevados al correspondiente análogo de la talidomida y la lenalidomida.

Con el objetivo de obtener un perfil de los análogos de Oxetano, se evaluaron sus propiedades fisicoquímicas y se compararon con la talidomida y la lenalidomida, todos en sus formas racémicas. A pesar de la introducción del Oxetano, los pKa’s N-H no fueron alterados significativamente, y en general todas las propiedades no fueron alteradas, con la excepción de una reducida permeación de membrana.

El estudio comparativo no revelo significativas diferencias en los perfiles fisicoquímico y metabólico in vitro, sin embargo, el análogo de la talidomida está fuertemente diferenciado de ésta en el plasma humano. Los experimentos subrayan beneficios inesperados de los Oxetanos en el descubrimiento de drogas que mejoran la estabilidad del plasma.