Síntese e estudo do mecanismo de inibição do transporte de elétrons fotossintético de novos análogos aos rubrolídeos e estudos sintéticos dirigidos para o furanocembranolídeo (-)-deoxipukalídeo

Abstract

Os rubrolídeos e os furanocembranolídeos são butenolídeos naturais que apresentam variadas atividades biológicas. Neste trabalho, foram sintetizados compostos análogos aos rubrolídeos, suas atividades de inibição do transporte de elétrons fotossintético foram avaliadas e seus mecanismos de inibição na cadeia transportadora de elétrons foram elucidados. Além disso, as melhores condições reacionais para obtenção de dois importantes intermediários sintéticos do furanocembranolídeo deoxipukalídeo foram avaliadas ((R,Z)-tert-butil(6-iodo-5-metilexa-1,5-dien-3- iloxi)dimetilsilano e (S)-2-(5-oxo-2-(prop-1-en-2-il)-6-(triisopropilsililoxi)hexil) furano-3-caboxilato de metila). Para a síntese dos compostos análogos aos rubrolídeos, o ácido mucobrômico foi utilizado como material de partida. A reação de redução do mesmo com NaBH4 e posterior acidificação gerou a lactona 3,4-dibromofuran-2(5H)-ona. Para obtenção dos compostos 3,4- dibromo-5-(arilideno)furan-2(5H)-ona, 3,4-dibromofuran-2(5H)-ona foi submetida a etapa de alquilidenação, utilizando DIPEA e TBDMSOTf para condensação aldólica e DBU, sob refluxo, para reação de eliminação. Para síntese dos compostos 3-bromo-4-aril-5-(arilideno)furan-2(5H)-ona, 3,4- dibromofuran-2(5H)-ona foi submetida primeiramente a reação de acoplamento cruzado de Suzuki-Miayura e posteriormente a reação de alquilidenação, sob as mesmas condições anteriores. Utilizando m- nitroaldeído na reação de alquilidenação, observou-se a formação de ciclopenteno-1,3-diona como produto majoritário. Os compostos hidroxilados foram obtidos após etapa de desproteção com BBr 3. De uma forma geral, os compostos que apresentaram as maiores atividades de inibição do transporte de elétrons fotossintético foram os que possuíam grupos retiradores de elétrons. Todos os compostos que inibiram a síntese de ATP xxx também inibiram o fluxo de elétrons sob as três condições avaliadas (basal, fosforilante e desacoplada) e foram considerados inibidores da reação de Hill. Os estudos de inibição do transporte de elétrons no FSI, FSII, reações parciais e estudos dos transientes de fluorescência da clorofila a revelaram que os compostos mais ativos agem em nível de Q B no FSII, de forma similar ao herbicida comercial DCMU. Para síntese do fragmento (R,Z)-tert- butil(6-iodo-5-metilexa-1,5-dien-3-iloxi)dimetilsilano, o álcool (S)-glicidol foi utilizado com material de partida. As etapas subsequentes foram reação de proteção com TBDMSCl, abertura do epóxido com o ânion trimetilsililetin-1- ido/desproteção, anti-carbometalação/iodação, sulfonilação regiosseletiva/formação do epóxido, formação do álcool alílico pela reação do epóxido com o ânion metilídeo de dimetilsufônio e proteção com TBDMSCl. Para síntese do fragmento (S)-2-(5-oxo-2-(prop-1-en-2-il)-6- (triisopropilsililoxi)hexil)furano-3-caboxilato de metila, o álcool (S)-perílico foi utilizado como material de partida. As etapas subsequentes foram reação de proteção com TIPSCl, vinilaluminação/adição ao reação aldeído, de ozonólise, transacetalização, reação de metátese de fechamento de anel e aromatização catalisada por ácido. Tanto a obtenção de (R,Z)-tert-butil(6-iodo-5-metilexa-1,5-dien-3-iloxi)dimetilsilano quanto de (S)-2-(5-oxo-2-(prop-1-en-2-il)-6-(triisopropilsililoxi)hexil)furano-3-caboxilato de metila só foram possíveis mediante modificações na metodologia proposta por Donohoe et al., 2008. Neste trabalho, também foram avaliadas rotas alternativas para síntese de ((R,Z)-tert-butil(6-iodo-5-metilexa-1,5-dien- 3-iloxi)dimetilsilano e (S)-2-(5-oxo-2-(prop-1-en-2-il)-6-(triisopropilsililoxi) hexil)furano-3-caboxilato de metila a partir dos mesmos precursores, entretanto apresentaram ineficiência logo na primeira etapa.

Rubrolides and furanocembranolides are natural butenolides that present various biological activities. In this study, analogues of rubrolídeos were synthesized, their inhibition activities of the photosynthetic electron transport were studied, and their mechanism of action in the electron transport chain were elucidated. Moreover, the best reaction conditions to obtain two important fragments of the furanocembranolide deoxypukalide were evaluated ((R,Z)-tert-butyl(6-iodo-5-methylhexa-1,5-dien-3-yloxy)dimethyl silane (S)-methyl and 2-(5-oxo-2-(prop-1-en-2-yl)-6-(triisopropylsilyloxy) hexyl)furan-3-carboxylate). Mucobromic acid was used as starting material for the synthesis of the analogues to rubrolides. After reduction with NaBH 4 and subsequent acidification, the compound 3,4-dibromofuran-2(5H)-one was obtained. The lactone 3,4-dibromofuran-2(5H)-one was subjected to alkylidenations steps using DIPEA, TBDMSOTf, and various aromatic aldehydes for aldol condensation, and DBU under reflux for elimination reaction, affording 3,4-dibromo-5-(arylidene)furan-2(5H)-one. For the synthesis of compounds 3-bromo-4-aryl-5-(arylidene)furan-2(5H)-one, 3,4- dibromofuran-2(5H)-one was first subjected to cross-coupling reaction of Suzuki-Miayura, followed by alkylidenations reactions under the same conditions described above. Interestingly cyclopentene-1,3-diones, instead of analogues of the rubrolides, were obtained as major products when m- nitroaldeído was used in the alkylidenations. The hydroxylated compounds were obtained after deprotection with BBr 3. In general, the compounds with the highest inhibitory activity of photosynthetic electron transport were those having electron withdrawing groups. All compounds that inhibited the synthesis of ATP also inhibited the electron flow measured under basal, phosphorylating and uncoupled conditions, thus being considered as Hill xxxii reaction inhibitors. The electron transport inhibition studies in PSI, PSII, partial reactions, and studies of fluorescence transient of the chlorophyll a, revealed that the most active compounds act at the QB level of PSII, similarly to the commercial herbicide DCMU. To the synthesis of (R,Z)-tert-butyl(6- iodo-5-methylhexa-1,5-dien-3-yloxy)dimethylsilane and (S)-methyl 2-(5-oxo- 2-(prop-1-en-2-yl)-6-(triisopropylsilyloxy)hexyl)furan-3-carboxylate), two fragments of the furanocembranolide deoxypukalide, the alcohols (S)-glycidol and (S)-perílico were used starting materials, respectively. (S)-glycidol were protected with TBDMSCl, followed by the opening of the epoxide ring with the anion trimethylsilyletin-1-ide/deprotection, anti-carbometalation/iodination, regioselective sulfonylation/formation of the epoxide, formation of the allyl alcohol by reaction with dimethylsulfonium methylide, and protection reaction with TBDMSCl. The alcohol (S)-perílico was was protected with TIPSCl, followed by ozonolysis, vinylalumination reaction/addition to the aldehyde, transacetalization, ring closing metathesis and aromatization catalysed by acid. The synthesis yloxy)dimethylsilane of and (R,Z)-tert-butyl(6-iodo-5-methylhexa-1,5-dien-3- (S)-methyl (triisopropylsilyloxy)hexyl)furan-3-carboxylate) 2-(5-oxo-2-(prop-1-en-2-yl)-6- were only possible with modifications in the methodology proposed by Donohoe et al. (2008). Also, alternative routes for the synthesis of (R,Z)-tert-butyl(6-iodo-5-methylhexa- 1,5-dien-3-yloxy)dimethylsilane and (S)-methyl 2-(5-oxo-2-(prop-1-en-2-yl)-6- (triisopropylsilyloxy)hexyl)furan-3-carboxylate) were investigated, but without success at the first synthetic step.