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REVISTA de la<br />
SOCIEDAD<br />
Q UÍMICA<br />
de<br />
MÉXICO<br />
CONTENIDO<br />
Obituario<br />
Pr<strong>of</strong>essor Dr. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
1932-1998<br />
Nikolaus H. Fischer<br />
79<br />
Remembranzas sobre Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Jacobo Gómez-Lara<br />
80<br />
El legado de la doctora Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Mario Silva<br />
81<br />
Investigación<br />
Syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> Fused Azole-Piperidinoses: A Free Radical<br />
Cyclization Approach<br />
José Marco-Contelles* and Carolina Alhambra Jiménez<br />
83-87<br />
Metabolitos secundarios y macromoléculas en el estudio evolutivo<br />
de la flora vascular endémica del archipiélago Juan Fernández<br />
Eduardo Ruiz y Mario Silva<br />
88-92<br />
Transformaciones químicas de asclepinas<br />
Humberto Valle, Jorge Cárdenas* y Lydia Rodríguez-Hahn<br />
93-96<br />
Multi-metallic oxides as catalysts for light alcohols<br />
and hydrocarbons from syn<strong>the</strong>sis gas<br />
Miguel Pérez, L. Díaz, H. de J. Galindo, J. M. Domínguez<br />
and Manuel Salmón*<br />
97-99<br />
Guayanólidas de Stevia laxiflora<br />
Alfredo Ortega,* Patricia Mondragón y Emma Maldonado<br />
100-102<br />
Anti-inflammatory Active Compounds from <strong>the</strong> n-Hexane<br />
Extract <strong>of</strong> Euphorbia hirta<br />
Mariano Martínez-Vázquez,* Teresa O. Ramírez Apan,<br />
María Eugenia Lazcano and Robert Bye<br />
103-105<br />
Fotoadiciones de etanol a 6b-angeloiloxifuranoerem<strong>of</strong>il-10bH,9-ona<br />
y sus derivados<br />
Manuel Jiménez-Estrada*, Ricardo Reyes-Chilpa,<br />
Eugenia Cerqueda e Isabel Saad<br />
106-109<br />
Reaction <strong>of</strong> 4(7)-Aminobenzimidazole with Ethyl 2-Alkylmalonates<br />
in 1,2,4-Trichlorobenzene<br />
Lucía E. Valle-Aguilera,* Marco M. González-Chávez,<br />
and Roberto Martínez*<br />
110-112<br />
Síntesis de derivados del 1-N-aminoindol en medios no acuosos<br />
a partir de la 1,4-dihidrocinolina obtenida por electrólisis<br />
en celda redox de flujo continuo<br />
Bernardo A. Frontana-Uribe* y Claude Moinet<br />
113-117<br />
Expansión 5 ® 6 de compuestos heterocíclicos por el método<br />
de Stork–De Selms<br />
Marta E. Albores y Luis A. Maldonado*<br />
118-122<br />
Preparación de N-Metil-3-arilpirrolidinas mediante<br />
reacciones de cicloadición dipolares [3+2]<br />
Guillermo Negrón,* Aydeé Fuentes, Moisés Romero,<br />
Gustavo Madrid, Raymundo Cruz*<br />
123-126<br />
Lewis Acid Catalyzed Transformations <strong>of</strong> Z-Ligustilide<br />
María Yolanda Rios and Guillermo Delgado*<br />
127-132<br />
Revisión<br />
La bioquímica del litio y su utilización en pacientes<br />
con desórdenes mentales<br />
Roberto Arreguín-Espinosa,* Barbarín Arreguín<br />
y Laura Rocío Castañón Olivares<br />
133-136<br />
Celulosomas: sistemas multienzimáticos<br />
Alejandra Hernández-Santoyo,* Enrique García-Hernández<br />
y Adela Rodríguez-Romero<br />
137-142<br />
La Revista de la Sociedad Química de México se encuentra indizada en Chemical Abstracts, Bioscience Information Service,<br />
Chemisches Zentralblatt, Sumario Actual de Revistas (España), Russian Institute <strong>of</strong> Scientific and Technical Information.<br />
Las instrucciones para los autores aparecen publicadas en el número 1 de cada volumen.<br />
*En los artículos con más de un autor, el asterisco indica a quién debe dirigirse la correspondencia.<br />
El costo de la suscripción anual es de $325.00 para la República <strong>Mexican</strong>a.<br />
Se distribuye gratuitamente entre los socios de la Sociedad Química de México.
REVISTA de la SOCIEDAD QUÍMICA de MÉXICO<br />
(Rev. Soc. Quím. Méx.) ISSN 0583-7693<br />
Publicación bimestral editada y distribuida por la Sociedad Química<br />
de México, A.C., Mar del Norte núm. 5, Col. San Álvaro,<br />
Delegación Azcapotzalco, C.P. 02090, México, D.F.,<br />
Tels.: 5386-2905 y 5386-0255.<br />
Editor: Guillermo Delgado Lamas.<br />
Editor Técnico: Arturo Sánchez y Gándara.<br />
D.R. © Sociedad Química de México, A.C.<br />
Se prohíbe la reproducción o impresión parcial o total<br />
sin la autorización por escrito del titular de los derechos.<br />
Reserva del título número 158-67 (mayo de 1967)<br />
otorgado por la Dirección General de Derechos de Autor, SEP.<br />
Certificado de licitud número 3565 y de contenido número 3867<br />
otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones<br />
y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación.<br />
Publicación periódica. Registro número 0790 790.<br />
Características 2294 5112, autorizado por SEPOMEX,<br />
23 de julio de 1990. Oficio número 317 Exp. 091.70/2485.<br />
Autorizada como correspondencia de segunda clase por la Dirección<br />
General de Correos con fecha 25 de agosto de 1967.<br />
Edición e impresión: S y G Editores S.A. de C.V.,<br />
Calle Cuapinol 52, Col. Santo Domingo de los Reyes,<br />
Delegación Coyoacán, 04369 México, D.F., Tel.: 5619-5293.
Editorial<br />
Este fascículo reúne algunas contribuciones científicas dedicadas<br />
a la memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn (1932-<br />
1998), en ocasión de su primer aniversario luctuoso, y representa<br />
un homenaje para quien realizara una importante labor<br />
de investigación y educación en el ámbito de la química en<br />
nuestro país. Los homenajes póstumos recrean la memoria colectiva<br />
y en esta oportunidad permite recordar a uno de los<br />
miembros de la comunidad química de México de mayor estima<br />
e influencia. Esta compilación puede considerarse asimismo<br />
como una extensión del reconocimiento a la labor académica<br />
realizada por la Dra. Rodríguez-Hahn, quien fuera acreedora<br />
del Premio Andrés Manuel del Río de la Sociedad Química<br />
de México en 1988, del Premio IOCD-Syntex en 1991, y<br />
del Premio Universidad Nacional 1997 en el Área de Investigación<br />
en Ciencias Naturales, entre otras distinciones.<br />
La vida de la doctora Lydia fue singular en muchos aspectos.<br />
Nacida en Madrid, la guerra civil en España (1936-1939) la<br />
obligó a emigrar a la ex Unión Soviética, donde vivió parte de su<br />
niñez y adolescencia. Al término de la segunda guerra mundial<br />
(1945), vino a México, donde realizó sus estudios de educación<br />
media y cursó la carrera de Químico en la entonces Escuela Nacional<br />
de Ciencias Químicas de la UNAM. Después de realizar<br />
su tesis de licenciatura durante 1953-1954 [1] con el Dr. Francisco<br />
Giral, trabajó algunos años en Santiago de Chile como investigadora.<br />
De 1958 a 1962 realizó sus estudios y tesis doctorales<br />
[2] bajo la supervisión del Dr. Derek H. R. Barton (1918-1998),<br />
acreedor del Premio Nobel de Química en 1969. En 1962 se incorporó<br />
al Instituto de Química de la UNAM y en colaboración<br />
con el Dr. Jesús Romo Armería (1922-1977) incidió en la química<br />
de esteroides, de productos naturales orgánicos y en estudios<br />
fotoquímicos. En el periodo de 1977-1978 realizó una estancia<br />
académica en Grenoble, Francia, en el grupo del Dr. Pierre Crabbé<br />
(1928-1987). Realizó investigaciones importantes y sobresalientes<br />
sobre la reactividad de sustancias naturales [3], y durante<br />
la última década realizó un trabajo extraordinario referente a la<br />
química y el significado taxonómico de los metabolitos secundarios<br />
de las plantas del género Salvia [4], entre otras muchas contribuciones.<br />
Posiblemente uno de sus trabajos más citados sea el<br />
procedimiento para la reducción 1,2- de enonas conjugadas [5],<br />
de amplia aplicación y eficiencia. De vocación docente, notable<br />
sensibilidad artística y sentido humanista innato, la doctora<br />
Lydia ejerció una influencia pr<strong>of</strong>unda en alumnos y colegas que<br />
seguramente para ella pasó inadvertida.<br />
Adicionalmente a las publicaciones científicas y revisiones<br />
del presente fascículo, se incluyen contribuciones específicas<br />
de algunas personas cercanas a la Dra. Rodríguez-Hahn.<br />
El obituario escrito por el Dr. Nikolaus Fischer, de la Universidad<br />
Estatal de Luisiana, EUA, constituye una descripción<br />
clara y concisa de su trayectoria académica. La convivencia<br />
laboral cotidiana durante más de tres décadas del Dr. Jacobo<br />
Gómez-Lara con la Dra. Lydia en el Instituto de Química de<br />
la UNAM, permite esbozar, mediante sucintas remembranzas,<br />
a la dama de amplia cultura y pr<strong>of</strong>undo humanismo. Finalmente,<br />
el texto del Dr. Mario Silva, de la Universidad de Concepción,<br />
de Chile, quien tuvo una formación académica paralela<br />
a la de la Dra. Lydia, ilustra el amplio aprecio y reconocimiento<br />
de quienes la conocieron.<br />
Es conveniente mencionar que varios trabajos han sido<br />
dedicados a la doctora Lydia [6] y este fascículo reúne algunos<br />
adicionales a petición expresa de los autores. La rigurosidad<br />
académica y sentido crítico de la Dra. Rodríguez-Hahn se<br />
encuentran impresos no sólo en sus publicaciones científicas,<br />
sino en la memoria de todos quienes tuvimos la fortuna de conocerla.<br />
Referencias<br />
Dr. Guillermo Delgado Lamas<br />
1. Giral, F.; Rodríguez-Hahn, L. J. Chem. Soc. 1960, 2373.<br />
2. (a) Baldwin, J. E.; Barton, D. H. R.; Bloomer, J. L.; Jackman, L.<br />
M., Rodríguez-Hahn, L.; Su<strong>the</strong>rland, J. K. Experientia 1962, 18,<br />
345-388. (b) Barton, D. H. R.; Jackman, L. M.; Rodríguez-Hahn,<br />
L.; Su<strong>the</strong>rland, J. K. J. Chem. Soc. 1965, 1772-1778.<br />
3. Véase inter allia: (a) Rodríguez-Hahn, L.; Jiménez, M.; Saucedo,<br />
R.; Soriano-García, M.; Toscano, R. A.; Díaz, E. Tetrahedron<br />
1983, 39, 3909-3918. (b) Rodríguez-Hahn, L.; O'Reilly, R.;<br />
Esquivel, B.; Maldonado, E.; Ortega, A.; Cárdenas, J.; Toscano, R.<br />
A.; Chan, T.-M. J. Org. Chem. 1990, 55, 3522-3525. (c) Rodríguez-Hahn,<br />
L.; Manríquez, M. E.; Frontana, B. A.; Cárdenas, J.<br />
An. Quím. Int. Ed. 1997, 93, 291-294.<br />
4. Rodríguez-Hahn, L.; Esquivel, B.; Cárdenas, J., Clerodane Diterpenes<br />
in Labiatae, in: Prog. Chem. Org. Nat. Prod. 1994, 63.<br />
Springer-Verlag.<br />
5. Luche, J. L.; Rodríguez-Hahn, L.; Crabbé, P. J. Chem. Soc., Chem.<br />
Commun. 1978, 601-602.<br />
6. (a) Cea-Olivares, R.; Toscano, R. A.; López, M.; García, P.<br />
Monatsh. Chem. 1993, 124, 177-183. (b) Heinrich, M.; Koehler, I.;<br />
Rimpler, H.; Bauer, R. Rev. Soc. Quím. Méx. 1998, 42, 245-248.<br />
(c) Rios, M. Y.; Delgado, G.; Espinosa-Pérez, G. Tetrahedron<br />
Lett. 1998, 39, 6605-6608. (d) Frontana-Uribe, B. A.; Moinet, C.;<br />
Toupet, L. Eur. J. Org. Chem. 1999, 419-430. (e) Rodríguez, B.;<br />
Rodríguez, B.; De la Torre, M. C.; Simmonds, M. S. J.; Blaney,<br />
W. M. J. Nat. Prod. 1999, 62, 594-600.
Pr<strong>of</strong>essor Dr. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
(1932-1998)
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 79<br />
Obituary<br />
Pr<strong>of</strong>essor Dr. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
1932-1998<br />
Nikolaus H. Fischer<br />
Department <strong>of</strong> Chemistry, Louisiana State University. Baton Rouge, LA 70803, USA.<br />
Lydia Rodríguez-Hahn, Titular Pr<strong>of</strong>essor <strong>of</strong> Chemistry at <strong>the</strong><br />
Institute <strong>of</strong> Chemistry, National University <strong>of</strong> Mexico (UNAM)<br />
in Mexico City and a member <strong>of</strong> <strong>the</strong> Editorial Board <strong>of</strong> Planta<br />
Medica, died on May 20, 1998. As a natural products chemist <strong>of</strong><br />
international distinction, her death is a serious loss to <strong>the</strong><br />
Institute <strong>of</strong> Chemistry as well as <strong>the</strong> scientific community as a<br />
whole.<br />
Lydia was born in Madrid, Spain, but she and her family<br />
had to leave <strong>the</strong> country during <strong>the</strong> Spanish Civil War in 1936.<br />
After nine years in <strong>the</strong> Soviet Union, she came to Mexico at<br />
<strong>the</strong> end <strong>of</strong> <strong>the</strong> Second World War. She completed her undergraduate<br />
education at <strong>the</strong> School <strong>of</strong> Chemical Sciences at<br />
UNAM in 1954. After three years as a research scientist at <strong>the</strong><br />
Catholic University and <strong>the</strong> University <strong>of</strong> Chile in Santiago,<br />
Chile, she studied with D. H. R. Barton at <strong>the</strong> Imperial College<br />
<strong>of</strong> Science and Technology in London, England, where she<br />
received her Ph.D. in 1962. She returned to Mexico and joined<br />
<strong>the</strong> Institute <strong>of</strong> Chemistry at UNAM, moving through <strong>the</strong> academic<br />
ranks to achieve <strong>the</strong> highest rank <strong>of</strong> Titular Pr<strong>of</strong>essor in<br />
1979. Besides her studies in organic photochemistry, her<br />
major scientific contributions were in <strong>the</strong> areas <strong>of</strong> structure<br />
determination and chemistry <strong>of</strong> natural products from higher<br />
plants and <strong>the</strong>ir use as biochemical systematic markers. Her<br />
studies <strong>of</strong> <strong>the</strong> diterpenes and o<strong>the</strong>r constituents <strong>of</strong> <strong>the</strong> Salvia<br />
complex (Labiatae) were elegant and concise. She educated a<br />
new generation <strong>of</strong> excellent scientists who will continue her<br />
legacy. Her scientific work resulted in about 100 peer-reviewed<br />
publications. Her lasting contributions to <strong>the</strong> chemistry<br />
and biochemical systematics <strong>of</strong> <strong>Mexican</strong> Salvia species are<br />
summarized in several review chapters. Lydia was a long-time<br />
member <strong>of</strong> <strong>the</strong> <strong>Mexican</strong> Academy <strong>of</strong> Sciences, and in 1997<br />
she was awarded <strong>the</strong> “Premio Universidad Nacional” for her<br />
life-time research accomplishments in Natural Sciences.<br />
Lydia’s interests and human endeavours were manyfold.<br />
As an educator, she was a highly demanding and dedicated<br />
teacher and research adviser. Among <strong>the</strong> students in <strong>the</strong><br />
Institute she was respectfully known as <strong>the</strong> “iron Lady”.<br />
During her whole scientific career she was dedicated to <strong>the</strong><br />
advancement <strong>of</strong> natural products chemistry and <strong>the</strong> education<br />
<strong>of</strong> her students. In her private life, she and her husband<br />
Ludwig Margules, a renowned <strong>the</strong>ater director, created a<br />
humanistic and artistic environment for <strong>the</strong>ir children and<br />
friends. Her enthusiasm for literature was common knowledge<br />
among her colleagues and friends.<br />
One <strong>of</strong> my everlasting memories <strong>of</strong> Lydia will be her<br />
symposium lecture at <strong>the</strong> Fifth Chemical Congress <strong>of</strong> North<br />
America in Cancun, México, in November 1997. Severely<br />
weakened by her illness and barely able to speak, her presentation<br />
was a demonstration <strong>of</strong> inner strength and dedication to<br />
her scientific community. During my visit in Mexico City in<br />
early May last year, I was fortunate to pay her a short visit at<br />
her home. In spite <strong>of</strong> her severe illness, she was preparing an<br />
obituary for her mentor, <strong>the</strong> Nobel Laureate D. H. R. Barton,<br />
who had died in early 1998. At that time, I was not prepared to<br />
entertain <strong>the</strong> thought that I would write an obituary for her so<br />
soon after.<br />
She will be missed by her colleagues at UNAM and many<br />
o<strong>the</strong>r scientists and friends around <strong>the</strong> world. We extend our<br />
sincere sympathies to her husband Ludwig Margules and o<strong>the</strong>r<br />
members <strong>of</strong> her family.
80 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999)<br />
Obituario<br />
Remembranzas sobre Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Jacobo Gómez-Lara<br />
Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México. Circuito Exterior, Ciudad Universitaria.<br />
Coyoacán, 04510 México, D. F.<br />
Vivía la Dra. Lydia en la colonia Condesa cuando yo regresé<br />
a México. Era encantador coincidir con ella en el autobús a<br />
Ciudad Universitaria, que abordábamos en la Avenida Tacubaya.<br />
El viaje podía consistir en algún transbordo en la<br />
Avenida Insurgentes, y luego una caminata por los jardines<br />
de la C.U. Dichosas épocas en que no había tantos semáforos<br />
y no había tampoco tanta inseguridad. Bien se podía hacer el<br />
viaje en tiempos relativamente cortos. Además la plática de<br />
Lydia era siempre interesante y amena, lo cual acortaba distancias.<br />
Esos viajes, que siento ahora no serían tan interesantes<br />
por el tiempo que toman, por la contaminación, y sobre todo,<br />
por la ausencia de Lydia, me permitieron empezar a conocer a<br />
la gran dama y excelente colega con la que afortunadamente<br />
me tocó convivir espacios de trabajo, y también culturales y<br />
sociales, por largo tiempo.<br />
Coincidíamos en muchas cosas y puntos de vista; podíamos<br />
charlar largamente de teatro, de política, de música, de<br />
cine, de viajes y hasta de química. Durante mi primera visita a<br />
Chile (1968) pude conocer a la madre y al hermano de Lydia,<br />
ambos extraordinariamente atentos e inteligentes, quienes pendientes<br />
de los acontecimientos, se fueron posteriormente, pero<br />
a tiempo, a España. Del mismo modo conocí en el Instituto<br />
Politécnico al padre, todos ellos una gran familia.<br />
A Ludwig y su inseparable y aromática pipa lo conocí<br />
tiempo después. Un carácter encantador, pero ciertamente<br />
opuesto al de Lydia. También un artista, pero él de teatro, una<br />
figura controvertida, pero siempre reconocida por su talento y<br />
maestría, ya como director, ya como maestro, polaco hasta las<br />
cachas. Hacían la pareja perfecta, porque sus diferencias los<br />
complementaban y apoyaban. Anna primero, y Lydia chica<br />
después, conformaron el círculo familiar perfecto: la primera<br />
flautista del barroco, la segunda, actriz consumada.<br />
Políticamente Lydia era antifascista, pero sionista; anarquista,<br />
pero institucional. Su gesto de invitarnos a beber cham -<br />
pagne un día después de la muerte de Franco, parecería contradictorio<br />
con su defensa del pueblo judío cuando la invasión<br />
de Egipto en la guerra del Yom Kippur, o la destrucción de la<br />
central nuclear iraquí por la aviación israelita.<br />
De andar y ademanes y movimientos relativamente lentos,<br />
su chispa química era, sin embargo, instantánea. Le bastaba<br />
ver la fórmula de un compuesto para que, inmediatamente,<br />
sin mayor miramiento, empezara a encontrar analogías, reacciones<br />
de muchos tipos, señales en el infrarrojo, en la resonancia,<br />
rutas de biosíntesis, correlaciones químicas, potencial biológico,<br />
aplicaciones potenciales y, en fin, un sinnúmero de<br />
acertadas observaciones.<br />
Cuando recibió el premio Andrés Manuel del Río de la Sociedad<br />
Química de México, impartió una clarísima conferencia en<br />
el Congreso de Aguascalientes que llevó por título: “Diterpenos<br />
clerodánicos de salvias mexicanas”. Esa fue la primera vez que<br />
comprendí para qué servía la investigación sobre productos naturales,<br />
o más bien, fitoquímica, aparte de ser una ocupación altamente<br />
instructiva para los alumnos respecto a las técnicas de laboratorio.<br />
Su brillante exposición conformó todo un sistema de<br />
relaciones quimiotaxonómicas que correlacionaba metódicamente<br />
un cúmulo de conocimiento elegantemente construído.<br />
Defensora a ultranza de la universidad pública, no le convencían<br />
los sistemas de estímulos, ni la lucha para obtener<br />
fondos extraordinarios, a pesar de que obtuvo con facilidad<br />
unos y otros.<br />
Probablemente su última gran satisfacción académica, fue<br />
el otorgamiento del Premio Universidad Nacional (1997) en el<br />
área de investigación en Ciencias Naturales. La larga secuencia<br />
de evaluaciones para otorgarle el nombramiento de Investigadora<br />
Emérita, quedó trunca a una edad en que su lucidez era<br />
extraordinaria, según lo demostraba en sus intervenciones en<br />
cuerpos colegiados, como miembro del Comité de Ciencias<br />
Naturales del CONACYT o como jefa del Departamento de Productos<br />
Naturales del Instituto de Química, puestos que ocupaba<br />
al momento de su fallecimiento temprano.<br />
Académica ejemplar, mujer, colega, amiga, lo que más te<br />
molestó al entrar a tu último tratamiento médico no fueron las<br />
sondas, caídas de pelo y demás torturas, sino el hecho que tuvieras,<br />
a toda costa y contra viento y marea, que dejar de<br />
fumar. Estás presente, Lydia, en nuestra cotidiana labor, tu<br />
compañía nos alienta y nos recuerda que todo vale la pena,<br />
inclusive el fumar.
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 81-82<br />
Obituario<br />
El legado de la doctora Lydia Rodríguez-Hahn ‡<br />
Mario Silva<br />
Laboratorio de Química de Productos Naturales. Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas.<br />
Universidad de Concepción, Casilla 160-C. Concepción, Chile.<br />
‡ Participación del Dr. Silva en el homenaje en memoria de la Dra.<br />
Lydia Rodríguez-Hahn que se llevó a cabo en el Instituto de Química<br />
de la UNAM el 15 de octubre de 1998.<br />
Este mundo de los hombres, en el que compartimos nuestra<br />
vida entre conflictos, sospechas, resquemores, pero también<br />
colaboración, solidaridad y amor, no se satisface sólo de materia<br />
y actos concretos, sino también busca satisfacer el alma, el<br />
espíritu y las ansias de vivir más allá de las cosas y la realidad<br />
inmediata. Esta ceremonia que nos concita para recordar a<br />
nuestra querida colega Dra. Lydia Rodríguez-Hahn será un<br />
instante breve en el tiempo, pero eterno en nuestras almas.<br />
Al borde del tercer milenio, estamos viviendo un mundo<br />
que se globaliza donde lo que hagamos o dejemos de hacer<br />
compromete no sólo a los contemporáneos sino, más aún, a los<br />
descendientes nuestros y ajenos. La globalización obedece, en<br />
lo fundamental, a criterios de crecimiento económico, originados<br />
por intereses empresariales, inspirados en el principio que<br />
el bienestar y la felicidad del hombre son la resultante de una<br />
buena gestión de la empresa, para lo cual se deben anular o<br />
por lo menos, mitigar todas aquellas circunstancias que dificulten<br />
ese buen éxito; como la diversidad cultural, las religiones,<br />
idiomas, etc. Esto es, en buenas cuentas, que las personas<br />
no somos tanto personas, sino, más bien, elementos de un todo<br />
empresarial, por lo que nos corresponde, en primer lugar, ocuparnos<br />
de la empresa de la que formamos parte, para así asegurar<br />
nuestro bienestar y nuestro destino. Desgraciadamente,<br />
ésa es la metáfora que cada día toma más fuerza, en la medida<br />
en que se la acepta sin reflexión, sin cuestionamiento y sin<br />
tomar recaudos para detener o paliar toda la maldad que puede<br />
generar.<br />
Por todas estas razones, para mí es un gran honor haber<br />
sido invitado por los doctores Alfonso Romo de Vivar y Tirso<br />
Ríos para compartir con ustedes esta solemne ceremonia de<br />
homenaje a la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn, cuya vida fue un<br />
ejemplo de dedicación a la ciencia con una rigurosidad y sobriedad<br />
extraordinaria.<br />
La vida de Lydia sufrió el impacto de dos cruentas guerras,<br />
todo esto en circunstancias extraordinariamente complejas<br />
que templaron su espíritu y su carácter. Todo esto la llevó a<br />
poseer una gran cultura e interés por todos los aspectos de la<br />
vida.<br />
Lydia ingresó a la entonces Escuela de Ciencias Químicas,<br />
que como algunos de ustedes recuerdan, estaba ubicada en<br />
Tacuba, al grupo del Dr. Francisco Giral, líder científico con<br />
un gran dominio de la química y una sobriedad a toda prueba.<br />
Hoy tenemos la satisfacción que está entre nosotros. Las características<br />
del Dr. Giral se deben fundamentalmente a su formación,<br />
primero en España y posteriormente bajo la dirección<br />
del maestro Pr<strong>of</strong>esor Dr. Richard Kuhn en la Universidad de<br />
Heidelberg, Premio Nobel de Química. En ese grupo Lydia<br />
hizo su licenciatura en química, en un ambiente agradable<br />
donde compartían muchos colegas que ustedes conocen como<br />
Alfredo Büttenklepper, su esposa Paquita, Bertha Soto, Angela<br />
Sotelo, Raquel Mariel, Jaime Garbazevich, Samuel Ladabaum,<br />
María Eugenia Olivares, Carlitos Tobin, Carmen Rivera,<br />
y muchos otros, cuyos nombres pasan por mi mente en este<br />
momento. Además estaba siempre con nosotros Alfredo, el<br />
auxiliar, mariachi que nos deleitaba con sus canciones, que<br />
luego le permitieron llegar a ser un cantante de renombre.<br />
Sobre estos temas podría hablar muchas horas; pero debo decir<br />
en forma enfática: el Dr. Giral impactó nuestras vidas.<br />
Lydia terminó su tesis de licenciatura en 1954 y luego<br />
viajó a Chile, para trabajar primero en la Pontificia Universidad<br />
Católica, luego en la Universidad de Chile y para estar<br />
cerca de su señora madre.<br />
En el año 1957, en el mes de abril, tuve el privilegio de<br />
ingresar al laboratorio del Dr. Giral. Como venía de Chile,<br />
todos me contaban que su colega Lydia estaba precisamente<br />
en Chile, y me preguntaban si la conocía. En 1958 conocí a<br />
Lydia, una persona muy agradable y amistosa que me invitó<br />
muchas veces a la casa de su padre, con quien hablamos muy<br />
largo de España, Chile y naturalmente de México. Él vivía<br />
muy cerca del Ángel. En esos días Lydia preparaba su postulación<br />
al Consejo Británico para tratar de obtener una beca.<br />
En junio de ese año regresé a Chile y supe que Lydia ganó<br />
la beca, y que fue admitida en el grupo de química orgánica<br />
del Imperial College de la Universidad de Londres, por el Pro-
82 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999)<br />
fesor Derek R. H. Barton, F. R. S., para hacer un doctorado en<br />
química orgánica.<br />
Nuestra comunicación continuó y cuando tuve un momento<br />
de encrucijada, debido a que deseaba hacer un doctorado<br />
en química orgánica, y tenía dudas si debía ir a Estados<br />
Unidos o Inglaterra. Lo discutí con Lydia pidiéndole consejo,<br />
y preguntándole si sería posible ir a trabajar en el grupo del<br />
Pr<strong>of</strong>esor Barton. Pocos días después recibí su respuesta, y la<br />
sugerencia de escribir directamente al Pr<strong>of</strong>esor Barton, quien<br />
con consulta previa a Lydia, me aceptó de inmediato, siempre<br />
que obtuviera el financiamiento para mis estudios. Este desafío<br />
lo acepté y logré superarlo cuando obtuve una beca del<br />
Consejo Británico. Cuando llegué al Imperial College en septiembre<br />
de 1962, hacía pocas semanas que Lydia había regresado<br />
a México.<br />
En Londres se repitió la historia de México, en esos años<br />
hacían sus doctorados Peter G. Sammes, Jack Baldwin, Wolfgang<br />
Stegligh, Lycio Godinho da Silveira, James Su<strong>the</strong>rland,<br />
Gordon Kirby, entre otros, todos ellos actualmente pr<strong>of</strong>esores<br />
en Surrey, Oxford, München, Lisboa, Escocia, etc., que me hicieron<br />
comentarios científicos y humanos muy agradables de<br />
oír sobre las cualidades de Lydia.<br />
De nuevo vino un cambio trascendental en nuestras vidas.<br />
Los que tuvimos el privilegio de conocer a Barton como<br />
el Pr<strong>of</strong>esor, amigo y conductor de juventudes, podemos decir<br />
categóricamente: “él cambió nuestras vidas para siempre”.<br />
Los que lo conocieron y trabajaron para Derek Barton tienen<br />
anécdotas, desafíos científicos, que los hacen distinguirse<br />
entre sus pares. Cuando alguien le preguntó a Barton sobre<br />
las características que debe tener un científico, él respondió:<br />
debe ser inteligente, debe tener una gran motivación y debe<br />
ser honesto. —Como ustedes saben, estos requisitos los tenía<br />
con creces Lydia—. Los requisitos que exigía el Pr<strong>of</strong>esor<br />
Barton siempre fueron muy altos. Al final de cada conferencia<br />
evaluaba el trabajo presentado, en su estilo, como (1)<br />
Very Good, (2) Good, (3) Thank You, (4) These results don’t<br />
make too much sense, do <strong>the</strong>y? (5) There are not <strong>the</strong>rmodynamic<br />
reasons for <strong>the</strong> reaction to stop at 60% conversion, etc.<br />
Nosotros todos sentimos esa tremenda presión, incluso los<br />
que participamos en febrero pasado en las Barton Conferences<br />
1998 en las Islas Maldivas. Este hombre no dejó fortuna<br />
personal, sino un sello impreso en sus alumnos que formaron<br />
una familia que algunos llaman “Bartonian”. Una de esas<br />
mentes brillantes donde quedó impreso ese sello fue la de<br />
Lydia.<br />
Lo anterior se observa en la presentación de la obra de<br />
Lydia cuando fue propuesta como investigadora emérita de la<br />
Universidad Nacional Autónoma de México. El documento<br />
dice: “La obra de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn destaca por<br />
la alta calidad y rigurosidad científica de los trabajos presentados,<br />
todo esto reflejado en sus muy altos índices de citación”.<br />
Además, este documento realza el gran nivel de participación<br />
de Lydia en todas las actividades académicas en que fue<br />
requerida.<br />
Mi querida amiga Lydia, para no herir tu modestia, no<br />
continúo hablando de tus cualidades. Recibe un cariñoso saludo<br />
de mi esposa Katica y mío.<br />
Antes de terminar, reitero mis agradecimientos por esta<br />
invitación que me permitió estar con ustedes en esta solemne<br />
ceremonia.<br />
Finalmente, deseo presentar mi cariñoso saludo a los familiares<br />
de Lydia, y en especial al Sr. Ludwig Margules y a<br />
sus hijas Ana y Lydia Margules Rodríguez, y decirles que la<br />
huella que dejó Lydia en todos nosotros, es imborrable.
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 83-87<br />
Investigación<br />
Syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> Fused Azole-Piperidinoses: A Free Radical<br />
Cyclization Approach<br />
José Marco-Contelles* and Carolina Alhambra Jiménez<br />
Instituto de Química Orgánica General (CSIC), Laboratorio de Radicales Libres, Juan de la Cierva, 3; 28006-Madrid, Spain.<br />
This paper is dedicated to <strong>the</strong> memory <strong>of</strong> Pr<strong>of</strong>. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. Se ha informado una nueva estrategia para la síntesis de<br />
azol-piperidinosas fusionadas mediante una ciclización 6-exo-trig muy<br />
eficiente y sin precedentes, sobre plantillas de azúcares heterocíclicos.<br />
Estos compuestos son intermediarios clave para la síntesis de inhibidores<br />
de azol-glicosidasa conocidos o análogos de ellos. En esta comunicación<br />
describimos nuestros resultados recientes y exitosos sobre la<br />
síntesis de triazol-piperidinosas. Los precursores de radicales fueron<br />
preparados por la metodología usual a partir de 1,2:5,6-bis-O-isopropiliden-α-D-gluc<strong>of</strong>uranosa<br />
(4) via triazoles unidos en C3, con orientación<br />
β, los cuales se obtienen fácilmente por cicloadición 1,3-dipolar<br />
de la azida 5 con acetilendicarboxilato de dietilo o propiolato de metilo<br />
y por desplazamiento S N 2 del tosilato en C3 con 1,2,4-triazol en el<br />
compuesto 20. Las ciclizaciones 6-exo-trig mediante radicales procedieron<br />
en las condiciones usuales [hidruro de tributilestaño o<br />
tris(trimetilsilil)silano, AIBN, tolueno] produciendo los ciclo-aza azúcares<br />
9, 11, 19 y 23 en rendimientos buenos o excelentes. Se propone<br />
un mecanismo para estas ciclizaciones.<br />
Abstract. A new strategy has been reported for <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> fused<br />
azole-piperidinoses featuring an unprecedented and very efficient 6-<br />
exo-trig free radical cyclization onto heterocyclic sugar templates.<br />
These compounds are key intermediates for <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> known or<br />
analogues <strong>of</strong> azole-glycosidase inhibitors. In this communication we<br />
describe our recent and successful results on <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> fused<br />
triazole-piperidinoses. Radical precursors have been prepared by<br />
standard methodologies from 1,2:5,6-bis-O-isopropylidene-α-D-gluc<strong>of</strong>uranose<br />
(4) via triazoles linked at C3, with β-orientation, readily<br />
obtained by 1,3-dipolar cycloaddition <strong>of</strong> azide 5 with diethyl<br />
acetylenedicarboxylate or methyl propiolate, and by S N 2 displacement<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong> tosylate at C3 with 1,2,4-triazole in compound 20. The<br />
key 6-exo-trig free radical cyclizations proceeded in <strong>the</strong> usual conditions<br />
[tributyltin hydride or tris(trimethylsilyl)silane, AIBN, toluene]<br />
yielding <strong>the</strong> azaannulated sugars 9, 11, 19 and 23 in good or excellent<br />
yields. A mechanism for <strong>the</strong>se cyclizations has been proposed.<br />
Fig. 1. Fused azole-piperidinose glycosidase inhibitors.<br />
Several tetrazoles [1], triazoles [2] and imidazoles [3] fused to<br />
furanoses or pyranoses have been identified as good, selective<br />
and potent glycosidase inhibitors [4]. This is <strong>the</strong> case <strong>of</strong> syn<strong>the</strong>tic<br />
compounds 1 [1b], 2 [2] or <strong>the</strong> natural product nagstatin<br />
(3) [3] (Fig. 1). Most <strong>of</strong> <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> <strong>the</strong>se azasugars [5]<br />
have relied ei<strong>the</strong>r on <strong>the</strong> intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition<br />
(1,3-DC) <strong>of</strong> δ-azidonitriles [1b] or δ-azido α,β-unsaturated<br />
esters [2] derived from sugars, intramolecular S N 2 reaction on<br />
te<strong>the</strong>red azole triflate sugar derivatives [6], or from gluconolactams<br />
by annulation <strong>of</strong> hydrazinecarbaldehyde and aminoacetaldehyde<br />
dimethyl acetal [7]. In spite <strong>of</strong> <strong>the</strong>se efforts, new<br />
syn<strong>the</strong>tic alternatives are sought due to <strong>the</strong> potential biological<br />
activity and <strong>the</strong>rapeutic pr<strong>of</strong>ile <strong>of</strong> <strong>the</strong> new target molecules [4].<br />
Continuing with our work on <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> glycosidase<br />
inhibitors from carbohydrates via free radical cyclization strategies<br />
[8], in this communication we report a new and efficient<br />
syn<strong>the</strong>tic approach for <strong>the</strong> preparation <strong>of</strong> fused azole-piperidinoses,<br />
a series <strong>of</strong> key intermediates for <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
above cited and related glycosidase inhibitors. The main<br />
aspects <strong>of</strong> this strategy are shown in Fig. 2 and consist in: (a)<br />
<strong>the</strong> introduction <strong>of</strong> an N-azole at C3 in an hex<strong>of</strong>uranose starting<br />
material (A) and (b) an unprecedented 6-exo-trig cyclization<br />
<strong>of</strong> a radical species at C6 onto an heterocyclic ring system<br />
in intermediates (B), leading to <strong>the</strong> azaannulated sugar [9] (C).<br />
It is expected that fur<strong>the</strong>r standard syn<strong>the</strong>tic manipulations<br />
(hydrolysis <strong>of</strong> <strong>the</strong> isopropylidenedioxy at C-1/C2, 1,2-diol
84 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) José Marco-Contelles and Carolina Alhambra Jiménez<br />
Fig. 2. General strategy fot <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> fused azole-piperidinoses.<br />
cleavage and hydride reduction) would afford piperidinoses <strong>of</strong><br />
type (D). This approach seems to be new, very attractive, flexible<br />
and versatile, due to <strong>the</strong> following facts: 1. We can modulate<br />
<strong>the</strong> absolute stereochemistry at C3 during <strong>the</strong> incorporation<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong> N-azole; 2. Differently substituted azole nucleus (X<br />
= O, N, S) can be placed at C3 by Mitsunobu reaction and/or<br />
S N 2 replacement <strong>of</strong> good leaving groups [10] and 3. Free radical<br />
cyclizations onto heterocycles are known [11], but <strong>the</strong>se<br />
protocols never have been tested in sugar templates.<br />
In this paper we report our recent and successful results<br />
on this subject. We have concentrated our efforts in <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis<br />
and free radical cyclization <strong>of</strong> triazole derivatives (8,<br />
10, 14, 18 and 22) <strong>of</strong> type B, positioned at C3 in β-orientation<br />
(Fig. 2), readily obtained from commercially available<br />
1,2:5,6-bis-O-isopropylidene-α-D-all<strong>of</strong>uranose (4).<br />
The radical precursor 8 has been prepared by standard<br />
methodologies from <strong>the</strong> starting material 4. The 4,5-diethyl<br />
carboxylate 1,2,3-triazole was located at C3’ by a clean and<br />
high yielding 1,3-DC <strong>of</strong> azide 5 [12, 13] with diethyl acetylenedicarboxylate<br />
(Fig. 3) [14]. To our great satisfaction, free<br />
radical cyclization [15] <strong>of</strong> compound 8 under <strong>the</strong> usual conditions<br />
[16], using tributyltin hydride or tris(trimethysilyl)silane<br />
as initiator, gave <strong>the</strong> fused azole-piperidinose 9 in good yield<br />
(54% and 72%, respectively) [16]. The analytical and spectroscopic<br />
data <strong>of</strong> this compound clearly supported <strong>the</strong> structure,<br />
showing that <strong>the</strong> 6-exo-trig cyclization has ocurred into C5, a<br />
tetrasubstituted carbon <strong>of</strong> <strong>the</strong> 4,5-diethyl dicarboxylate-1,2,3-<br />
triazole, with subsequent decarboxylation and aromatization.<br />
This is <strong>the</strong> first example described in <strong>the</strong> literature showing a<br />
Fig. 3. Reagents: i. (a) TsCl, py, rt (95%); (b) NaN 3 , DMF, 135°C<br />
(95%); ii. Diethyl acetylenedicarboxylate, toluene, 100°C (97%); iii.<br />
AcOH, H 2 O (7:3), rt (97%); iv. (a) TsCl, py (87%); (b) Nal, DMF<br />
(88%); v. (from 8) Bu 3 SnH, toluene (0.02M) (55%); vi. (from 8)<br />
[(CH 3 ) 3 Si] 3 SiH, toluene (0.02M) (72%); (from 10) [(CH 3 ) 3 Si] 3 SiH,<br />
toluene (0.02M) (94%); vii. Ac 2 O, py (93%).<br />
Fig. 4. Reagents: i. AcOH, H 2 O (7:3), rt (95%); ii. CBr 4 PPh 3 , dry<br />
THF (89%); iii. Diethylacetylenedicarboxylate, toluene, ∆; iv.<br />
[(CH 3 ) 3 Si] 3 SiH, toluene (0.02M).
Syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> Fused Azole-Piperidinoses: A Free Radical Cyclization Approach 85<br />
Fig. 5. Reagents: i. Methyl propiolate, toluene, heat; ii. (from 16) (a)<br />
AcOH, H 2 O (7:3), (99%); (b) CBr 4 PPh 3 , dry THF (89%); iii.<br />
[(CH 3 ) 3 Si] 3 SiH, toluene (0.02M) (56%).<br />
Fig. 6. Reagents: i. TsCl, py, rt (59%); ii. 1,2,4-triazole, NaH, 18-<br />
crown-6, DMF, ∆, 2 days (81%); iii. (a) AcOH, H 2 O (7:3), rt (96%);<br />
(b) TsCl, py, rt (90%); (c) Nal, DMF (71%); iv. [(CH 3 ) 3 Si] 3 SiH,<br />
toluene (0.02M).<br />
free radical cyclization onto a 1,2.3-triazole heterocyclic system<br />
and <strong>the</strong> first example <strong>of</strong> a free radical cyclization onto an<br />
heterocycle containing a sugar template.<br />
Obviously, this result supported our projected strategy for<br />
<strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> new and different fused azole-piperidinoses.<br />
Consequently, <strong>the</strong> acetylated precursor 10, submitted to <strong>the</strong><br />
same experimental conditions, gave <strong>the</strong> azaannulated sugar 11<br />
in an impressive 94% yield (Fig. 3).<br />
For <strong>the</strong> sake <strong>of</strong> efficiency and economy, we studied <strong>the</strong><br />
“one-pot-two-steps” protocol and <strong>the</strong> 1,3-DC followed by <strong>the</strong><br />
radical cyclization in <strong>the</strong> same solvent (toluene), on compound<br />
13 [16], readily prepared from azide 12 (Fig. 4). In fact, <strong>the</strong><br />
expected intermediate 14 afforded a compound, identical to 9<br />
(Fig. 3), in good overall chemical yield (60%) plus <strong>the</strong> reduced<br />
uncyclized material 15 (24%). This by-product was detected<br />
only in traces in <strong>the</strong> cyclization <strong>of</strong> precursor 8 (Fig. 3). This fact<br />
reflects <strong>the</strong> superior ability <strong>of</strong> iodides regarding bromides to<br />
promote efficient free radical chain reactions [15].<br />
The interesting results obtained in <strong>the</strong> cyclization <strong>of</strong> intermediates<br />
8, 10 and 14 are noteworthy, and moved us to test<br />
analogous protocols in precursors 18 (Fig. 5) and 22 (Fig. 6),<br />
having at C3’-β a carbomethoxy monosubstituted N-1,2,3-triazole<br />
or a N-1,2,4-triazole, respectively.<br />
The syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> compound 18 has been achieved as<br />
shown in Fig. 5. After 1,3-DC <strong>of</strong> <strong>the</strong> azide 5 with methyl propiolate,<br />
major cycloadduct 16 [17] was isolated and transformed<br />
into 18 by standard methodology. The 6-exo free radical<br />
cyclization proceeded as expected giving <strong>the</strong> fused triazole<br />
19 in 56% yield. This compound showed spectroscopic data in<br />
agreement with this structure, very similar to those observed<br />
for <strong>the</strong> analogous adduct 9 (Fig. 3).<br />
Finally, <strong>the</strong> N-1,2,4-triazole intermediate 22 was prepared<br />
and cyclized as shown in Fig. 6. In this case <strong>the</strong> heterocyclic<br />
ring has been incorporated into <strong>the</strong> sugar by a S N 2 displacement<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong> tosylate [10] with 1,2,4-triazole in intermediate<br />
20. The 6-exo cyclization product 23 was obtained in 50%<br />
yield [16]. This product is <strong>the</strong> result <strong>of</strong> <strong>the</strong> attack <strong>of</strong> <strong>the</strong> primary<br />
radical to C5, instead <strong>of</strong> N2, with final aromatization.<br />
Comparing with <strong>the</strong> better yield obtained in <strong>the</strong> cyclization <strong>of</strong><br />
precursor 8 (Fig. 3), it is evident <strong>the</strong> positive effect <strong>of</strong> <strong>the</strong> carboxylate<br />
groups attached to <strong>the</strong> heterocycle [15].<br />
A probable mechanism for <strong>the</strong> series <strong>of</strong> events observed<br />
in <strong>the</strong> free radical cyclization <strong>of</strong> products 8 or 10 is showed in<br />
Fig. 7. The formation <strong>of</strong> aromatic products (9, 11) after carbon<br />
Fig. 7. Proposed mechanism for <strong>the</strong> cyclization <strong>of</strong> compounds 8 or 10.
86 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) José Marco-Contelles and Carolina Alhambra Jiménez<br />
dioxide and radical ethyl elimination is a strong driving force<br />
that accounts for <strong>the</strong> efficiency <strong>of</strong> <strong>the</strong> free radical cyclizations,<br />
securing long chain radical reactions [15]. This proposal is<br />
similar to <strong>the</strong> mechanism advanced by Bowman for <strong>the</strong><br />
cyclization <strong>of</strong> radicals derived from 1-(ω-benzeneselenylalkyl)-,<br />
2-(benzenesulfenyl)-benzimidazoles and 2-(p-toluenesulfonyl)imidazoles<br />
[18].<br />
In summary, a new strategy has been reported for <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis<br />
<strong>of</strong> fused azole-piperidinoses featuring an unprecedented<br />
and very efficient 6-exo-trig free radical cyclization onto triazole<br />
nucleus installed at C3, in conveniently functionalized<br />
furanose templates.<br />
Acknowledgments<br />
JMC warmly thanks Miss Mercedes Rodríguez Fernández for<br />
<strong>the</strong> great effort in summarizing <strong>the</strong> not available C. A.<br />
Jiménez’s report activity regarding all <strong>the</strong> experimental material<br />
and <strong>the</strong> spectroscopic analysis-assignments; for recording<br />
25<br />
some NMR spectra, for <strong>the</strong> determination <strong>of</strong> [α] D<br />
and melting<br />
points <strong>of</strong> some <strong>of</strong> <strong>the</strong> compounds described here.<br />
References and Notes<br />
1. (a) Heightman, T. D.; Vasella, A.; Tsitsanou, K. E.; Zographos, S.<br />
E.; Skamnaki, V.; Oikonomakos, N. G. Helv. Chim. Acta 1998, 81,<br />
853; (b) Ermett, P.; Vasella, A. Helv. Chem. Acta 1991, 74, 2043.<br />
2. Krülle, T. M.; de la Fuente, C.; Pickering, L.; Aplin, R. T.;<br />
Tsitsanou, K. E.; Zographos, S. E.; Oikonomakos, N. G.; Nash,<br />
R. J.; Griffiths, R. C.; Fleet, G. W. J. Tetrahedron Asymmetry<br />
1997, 8, 3807.<br />
3. Aoyama, T.; Naganawa, H.; Suda, H.; Uoptani, K.; Aoyagi, T.;<br />
Takeuchi, T. J. Antibiot. 1992, 45, 1557.<br />
4. Elbein, A. D. Ann. Rev. Biochem. 1987, 56, 497.<br />
5. Bols, M. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 1.<br />
6. (a) Frankowski, A.; Seliga, C.; Bur, D.; Streith, J. Helv. Chem.<br />
Acta 1991, 74, 934; (b) Frankowski, A.; Deredas, D.; Streith, J.;<br />
Tschamber, T. Tetrahedron 1998, 54, 9033.<br />
7. Granier, T.; Gaiser, F.; Hintermann, L.; Vasella, A. Helv. Chem.<br />
Acta 1997, 80, 1443.<br />
8. (a) Marco-Contelles, J.; Destabel, C.; Gallego, P.; Chiara, J. L.;<br />
Bernabé, M. J. Org. Chem. 1996, 61, 1354; (b) Marco-Contelles,<br />
J.; Gallego, P.; Rodríguez-Fernández, M.; Khiar, N.; Destabel,<br />
C.; Bernabé, M.; Martínez-Grau, A.; Chiara, J. L. J. Org. Chem.<br />
1997, 62, 7397.<br />
9. For a review on annulated sugars, see: Marco-Contelles, J.;<br />
Alhambra, C.; Martínez-Grau, A. Synlett 1998, 693 (For a<br />
Corrigendum on this paper, see: Marco-Contelles, J.; Martínez-<br />
Grau, A. Synlett 1999, 376). Leading references on <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis<br />
<strong>of</strong> azaannulated sugars: (a) Majumdar, S.; Bhattacharjya, A.;<br />
Patra, A. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 8581; (b) Czernecki, S.;<br />
Ayadi, E.; Xie, J. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 9193; (c) Xi, Z.;<br />
Glemarec, C.; Chattopadhyaya, C. Tetrahedron 1993, 49, 7525.<br />
10. (a) Nair, V.; Nuesca, Z. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 7951;<br />
(b) Verheggen, I.; Van Aerschot, A.; Toppet, S.; Snoeck, R.;<br />
Janssen, G.; Balzarini, J.; De Clercq, E.; Herdewijn, P. J. Med.<br />
Chem. 1993, 36, 2033.<br />
11. Free radical cyclization on conveniently functionalized indoles:<br />
(a) Moody, C. J.; Norton, C. L. Tetrahedron Lett. 1995, 36, 9051;<br />
imidazoles and benzimidazoles: (b) Aldabbagh, F.; Bowman, W.<br />
R. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 3793; (c) Aldabbagh, F.; Bowman,<br />
W. R. Tetrahedron 1999, 55, 4109; pyrroles: (d) Aldabbagh, F.;<br />
Bowman, W. R.; Mann, E. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 7937.<br />
12. Chen, H. C.; Guo, Z.; Liu, H.-W. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120,<br />
9951.<br />
13. For <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> 3’-(1,2,3-triazol-1-yl)-3’-deoxythimidines<br />
from <strong>the</strong> corresponding azido derivative by 1,3-DC: Häbich, D.;<br />
Barth, W. Heterocycles 1989, 29, 2083.<br />
14. (a) Lwowski, W. in 1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry, ed.,<br />
Padwa, A., Wiley-Interscience, New York, 1984, Vol. 1, p. 559;<br />
(b) For an excellent review on asymmetric 1,3-DC, see: Go<strong>the</strong>lf,<br />
K. V.; Jorgensen, K. A. Chem. Rev. 1998, 98, 863.<br />
15. (a) Giese, B. Radicals in Organic Syn<strong>the</strong>sis: Formation <strong>of</strong> Carbon-Carbon<br />
Bonds, Pergamon Press, New York, 1986. (b)<br />
Curran, D. P. Syn<strong>the</strong>sis 1988, 417, 489. (c) Beckwith, A. L. J.;<br />
Schiesser, C. H. Tetrahedron 1985, 41, 3925. (d) Jasperse, C. P.;<br />
Curran, D. P.; Fevig, T. L. Chem. Rev. 1991, 91, 1237. (e)<br />
RajanBabu, T. V. Acc. Chem. Res. 1991, 24, 139. (f) Mo<strong>the</strong>rwell,<br />
W. B.; Crich, D. Free Radical Chain Reactions in Organic<br />
Syn<strong>the</strong>sis; Academic Press, London, 1992.<br />
16. General method for free radical cyclizations: To a solution <strong>of</strong><br />
<strong>the</strong> radical precursor (8, 10, 22) (1 equiv) in toluene (0.02 M),<br />
previously purged with argon during 30 min, a solution <strong>of</strong> tributyltin<br />
hydride or tris(trimethylsilyl)silane (1.4 equiv) and AIBN<br />
(0.03 equiv) was slowly added (1 h) at reflux, under argon, via a<br />
syringe pump. After heating for 1 h more, <strong>the</strong> flask was cooled,<br />
<strong>the</strong> solvent was evaporated and <strong>the</strong> residue submitted to flash<br />
chromatography, eluting with hexane/ethyl acetate mixtures to<br />
give <strong>the</strong> final product (9, 11, 23). “One-pot-two-steps” radical<br />
cyclization protocol in compound 13: Compound 13 (100 mg,<br />
0.32 mmol) was dissolved in toluene (1.2 mL) and treated with<br />
diethyl acetylenedicarboxylate (57 mg, 0.32 mmol). The mixture<br />
was heated under reflux for 4 h. Additional toluene was added<br />
(13.6 mL, 0.02 M) and argon was bubbled into <strong>the</strong> solution for 20<br />
min. A solution <strong>of</strong> tris(trimethylsilyl)silane (121 mg, 0.49 mmol,<br />
1.5 equiv) and AIBN (5 mg) in toluene (0.15 mL) was slowly<br />
added (40 min), under reflux and argon. The mixture was heated<br />
for 17 h and more tris(trimethylsilyl)silane (121 mg, 0.49 mmol,<br />
1.5 equiv) plus AIBN (5 mg) were added. After 6 h <strong>the</strong> mixture<br />
was cooled to room temperature, <strong>the</strong> solvent was evaporated and<br />
<strong>the</strong> residue submitted to flash chromatography (hexane/ethyl<br />
acetate, 20/80) to give 9 (61 mg, 60%) and <strong>the</strong> reduced uncyclized<br />
material 15 (25 mg, 24%).<br />
Selected spectroscopic data<br />
Compound 9: mp 154-156 °C; [α]<br />
25<br />
D<br />
-44 (c 0.35, CHCl 3 ); IR<br />
(KBr) υ 3600-3200, 3460, 2990, 2920, 1735, 1380, 1190, 1080<br />
cm –1 ; 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 5.79 (d, J = 3.6 Hz, 1 H,<br />
H1), 5.11 (d, J = 3.6 Hz, 1 H, H2), 4.97 (d, J = 3.6 Hz, 1 H, H3),<br />
4.89 (br s, 1 H, H4), 4.42 (q, J = 7.1 Hz, 2 H, COOCH 2 CH 3 ),<br />
4.20 (m, 1H, H5), 3.69 (dd, J 6,6’ = 16.9 Hz, J 5,6 = 5.7 Hz, 1 H,<br />
H6), 3.00 (dd, J 5,6’ = 11.0 Hz, 1H, H6’), 2.34 (d, J = 9.6 Hz, 1 H,<br />
OH), 1.60 and 1.36 [s, s, 3 H, 3 H, OC(CH 3 ) 2 O], 1.41 (t, 3 H,<br />
COOCH 2 CH 3 ); 13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 ) δ 160.9<br />
(COOCH 2 CH 3 ), 137.5 (C8)*, 135.3 (C7)*, 113.1 [OC(CH 3 ) 2 O],<br />
104.8 (C1), 84.3 (C2), 76.8 (C4), 65.1 (C3), 63.7 (C5), 61.1<br />
(COOCH 2 CH 3 ), 26.5 and 26.2 [OC(CH 3 ) 2 O], 25.2 (C6), 14.3<br />
(COOCH 2 CH 3 ) (* <strong>the</strong>se values can be interchanged); MS (70<br />
eV) m/z 326 (M + +1, 27), 310 (M + -15, 100), 280 (17), 250 (8),<br />
209 (24), 184 (21), 152 (15), 107 (24), 85 (18) , 59 (28). Anal.<br />
C 14 H 19 N 3 O 6 . Calcd: C, 51.69; H, 5.89; N 12.92. Found: C,<br />
51.48; H, 5.71; N 13.01. Compound 11: mp 78-80 °C; [α]<br />
25<br />
D<br />
-48<br />
(c 0.56, CHCl 3 ); IR (KBr) υ 2960, 2900, 1735, 1720, 1460, 1360,<br />
1265, 1080 cm –1 ; 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 5.79 (d, J = 3.6<br />
Hz, 1 H, H1), 5.29 (m, 1 H, H5), 5.26 (d, J = 3.6 Hz, 1 H, H2),<br />
5.01 (d, J = 3.6 Hz, 1 H, H3), 4.90-4.87 (br s, 1 H, H4), 4.41 (q, J<br />
= 7.1 Hz, 2 H, COOCH 2 CH 3 ), 3.65 (dd, J 6,6’ = 14.0 Hz, J 5,6 = 4.7
Syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> Fused Azole-Piperidinoses: A Free Radical Cyclization Approach 87<br />
Hz, 1 H, H6), 3.14 (dd, J 5,6’ = 9.4 Hz, 1H, H6’), 1.57 and 1.34 [s,<br />
s, 3 H, 3 H, OC(CH 3 ) 2 O], 1.39 (t, 3 H, COOCH 2 CH 3 ); 13 C NMR<br />
(75 MHz, CDCl 3 ) δ 170.1 (OCOCH 3 ), 160.8 (COOCH 2 CH 3 ),<br />
136.8 (C8)*, 135.6 (C7)*, 113.0 [OC(CH 3 ) 2 O], 105.1 (C1), 83.7<br />
(C2), 74.4 (C4), 66.0 (C5), 64.0 (C3), 61.2 (COOCH 2 CH 3 ), 26.4<br />
and 26.1 [OC(CH 3 ) 2 O], 21.9 (C6), 20.9 (OCOCH 3 ), 14.3<br />
(COOCH 2 CH 3 ) (* <strong>the</strong>se values can be interchanged). Anal.<br />
C 16 H 21 N 3 O 7 . Calcd: C, 52.31; H, 5.76; N, 11.44. Found: C,<br />
52.14; H, 5.72; N 11.31. Compound 23: Oil; [α]<br />
25<br />
D<br />
-40 (c 0.25,<br />
CHCl 3 ); 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 7.92 (s, 1 H, H8), 5.79<br />
(d, J = 3.6 Hz, 1 H, H1), 5.11 (d, J = 3.6 Hz, 1 H, H2), 4.88 (br s,<br />
1 H, H4), 4.69 (d, J = 3.8 Hz, 1 H, H3), 4.25 (m, 1 H, H5), 3.35<br />
(dd, J = 16.3 Hz, J = 5.7 Hz, 1 H6), 3.00 (dd, J= 11.2 Hz, 1 H6’),<br />
2.68 (br s, 1 H, OH), 1.58 and 1.35 [s, s, 3 H, 3 H, OC(CH 3 ) 2 O];<br />
13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 ) δ 152.7 (C8)*, 151.0 (C7)*, 112.8<br />
[OC(CH 3 ) 2 O], 104.9 (C1), 83.6 (C2), 77.4 (C4), 65.7 (C3), 63.5<br />
(C5), 27.7 (C6), 26.6 and 26.2 [OC(CH 3 ) 2 O]} (* <strong>the</strong>se values can<br />
be interchanged).<br />
17. The 1,3-DC <strong>of</strong> azides with monosubstituted acetylenes gives<br />
major 4-substituted derivatives, that can be identified by 1 H<br />
NMR spectroscopy: Alonso, G.; García-López, M. T.; García-<br />
Muñoz, G.; Madroñero, R.; Rico, M. J. Heterocycl. Chem. 1970,<br />
7, 1269.<br />
18. Ref. 11b, c. See also: (a) Antonio, Y.; de la Cruz, M. E.; Galeazzi,<br />
E.; Guzmán, A.; Bray, B. L.; Greenhouse, R.; Kurz, L. J.; Lustig,<br />
D. A.; Maddox, M. L.; Muchowski, J. M. Can. J. Chem. 1994, 72,<br />
15; (b) Curran, D. P.; Yu, H.; Liu, H. Tetrahedron 1994, 50, 7343;<br />
(c) Rosa, A. M.; Lobo, A. M.; Branco, P. S.; Prabhakar, S.;<br />
Pereira, A. M. D. L. Tetrahedron 1997, 53, 269.
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 88-92<br />
Investigación<br />
Metabolitos secundarios y macromoléculas en el estudio evolutivo<br />
de la flora vascular endémica del archipiélago Juan Fernández<br />
Eduardo Ruiz y Mario Silva<br />
Laboratorio de Química de Productos Naturales, Departamento de Botánica, Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas,<br />
Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile. E-mail: eruiz@udec.el. Fax: 056-41-246005.<br />
Trabajo dedicado a la memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. Las islas del Archipiélago Juan Fernández, en Chile, son escenario<br />
apropiado para la realización de estudios evolutivos y de modos de especiación.<br />
Se hace una reseña sucinta sobre la flora de Juan Fernández y su evolución.<br />
La especiación de la flora procedió por diferentes rutas. Los datos químicos<br />
referentes a los metabolitos secundarios (macromoléculas, flavonoides,<br />
terpenoides y alcaloides) de varios taxa (Dendroseris, Robinsonia, Erigeron,<br />
Gunnera, Peperomia, Lactoris, Rhaphithamnus, Chenopodium, i.a.). son analizados<br />
y correlacionados con características morfológicas y variabilidad vegetal.<br />
Se concluye que la información obtenida a través del uso de compuestos<br />
químicos en sistemática y evolución es extremadamente importante.<br />
Palabras clave: Archipiélago Juan Fernández, flora endémica, evolución, especies<br />
vegetales, metabolitos secundarios.<br />
Abstract. The islands <strong>of</strong> <strong>the</strong> Juan Fernández archipelago, in Chile, are an<br />
appropriated scenary for evolutionary studies and differentiation pathways. A<br />
brief review <strong>of</strong> <strong>the</strong> Juan Fernandez flora and its evolution is described. Differentiation<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong> flora proceeded by different pathways. Chemical data regarding<br />
to secondary metabolites (macromolecules, flavonoids, terpenoids and<br />
alkaloids) <strong>of</strong> several taxa (Dendroseris, Robinsonia, Erigeron, Gunnera, Peperomia,<br />
Lactoris , Rhaphithamnus, Chenopodium, i.a) are correlated with morphological<br />
features and variability <strong>of</strong> <strong>the</strong> plants. It is concluded that <strong>the</strong> information<br />
provided through <strong>the</strong> use <strong>of</strong> chemical constituents in systematics and<br />
evolution is quite important.<br />
Keywords: Juan Fernández archipelago, endemic flora, evolution, plant<br />
species, secondary metabolites.<br />
Introducción<br />
El origen de las angiospermas ocurrió hace 127 millones de<br />
años [1]. Durante este período han evolucionado originando<br />
un alto número de especies que han sido capaces de colonizar<br />
los más variados ambientes, desplazando a las gymnospermas<br />
y pterid<strong>of</strong>itas que dominaron en épocas geológicas anteriores.<br />
En el mundo, son pocos los escenarios que nos brinden la<br />
oportunidad de realizar estudios evolutivos y modos de especiación.<br />
Sin embargo, el caso de las islas oceánicas, la mayoría<br />
de origen volcánico y que nunca han tenido contacto con<br />
masas continentales, se transforman en laboratorios naturales<br />
para tales estudios. Aquí las corrientes marinas y las aves han<br />
tenido especial importancia en el establecimiento de la vegetación<br />
que exhiben en la actualidad [2].<br />
El Parque Nacional Archipiélago de Juan Fernández está<br />
ubicado geográficamente a 667 km frente a las costas de Chile<br />
(33° 37' S, 78° 53' W) y está constituido por 3 islas, Robinson<br />
Crusoe (ex Masatierra), Alejandro Selkirk (ex Masafuera) y<br />
Santa Clara, un pequeño islote ubicado a 1.5 km al sur oeste<br />
de Masatierra [3]. En la Fig. 1, se muestra la localización geográfica<br />
del archipiélago de Juan Fernández.<br />
Primeros trabajos sobre la flora de Juan Fernández<br />
El primer trabajo extenso sobre la flora de Juan Fernández fue<br />
el de Federico Johow en 1896 [4] titulado “Estudios sobre la<br />
flora de Juan Fernández”, donde dio a conocer 236 especies<br />
para el archipiélago, entregando descripciones completas de<br />
muchas de ellas, sinonimias, datos de dispersión, hábitats, etc.<br />
Sin duda, los trabajos más importantes realizados sobre la<br />
vegetación de Juan Fernández son los de Carl Skottsberg [5,6],<br />
quien publicó la obra “The Natural History <strong>of</strong> Juan Fernandez<br />
and Easter lslands”. Esta obra consta de tres volúmenes, el<br />
primero trata de la geografía, geología y orígenes de la vida en<br />
las Islas, haciendo referencia a las conexiones que existen<br />
entre la flora de Juan Fernández y la flora continental, donde<br />
se encontraron relaciones con el cono sur de América del Sur,<br />
pero también con Nueva Zelandia, Australia, Tasmania y el<br />
sur de África. El segundo volumen da a conocer la flora de<br />
Juan Fernández, incluyendo grupos de plantas inferiores y<br />
hongos, reconociendo la existencia de 147 especies de angiospermas<br />
nativas y 53 especies de helechos. El tercer volumen<br />
corresponde a zoología.<br />
Estudios evolutivos sobre la flora<br />
de Juan Fernández<br />
Desde los trabajos de Skottsberg hasta la fecha, se han realizado<br />
numerosas investigaciones sobre la flora de Juan Fernández<br />
y su evolución. Entre estas investigaciones, destacan aquellas<br />
efectuadas desde 1980 por los departamentos de Botánica de<br />
la Universidad de Concepción, Chile y de la Universidad del<br />
estado de Ohio, USA. Este grupo de científicos ha efectuado 9
Metabolitos secundarios y macromoléculas en el estudio evolutivo de la flora vascular endémica del archipiélago Juan Fernández 89<br />
expediciones al archipiélago, y fruto de estas investigaciones<br />
son las numerosas publicaciones, principalmente de taxonomía,<br />
evolución y química de las compuestas arbóreas endémicas,<br />
de los géneros Dendroseris y Robinsonia que allí crecen.<br />
Sanders et al. [7] documentaron 3 principales cambios<br />
que han ocurrido en la flora de Juan Fernández desde los trabajos<br />
de [5].<br />
Primero, varias especies que en décadas pasadas eran frecuentes,<br />
en la actualidad son muy escasas, tanto así que fue<br />
imposible encontrarlas en lugares donde habían sido colectadas<br />
anteriormente, tales como las compuestas arbóreas y<br />
Juania australis (chonta). La razón de esto es la depredación<br />
que sufren por las casi 5000 cabras salvajes que habitan las<br />
islas y además por la tala ilegal de la chonta para extraer su<br />
hermosa madera.<br />
Segundo, ha habido un gran incremento en la superficie<br />
invadida por “malezas” muy agresivas, tales como: Aristotelia<br />
chilensis (maqui), Rubus ulmifolius (zarzamora), Ugni molinae<br />
(mutilla) y Anthoxanthum odoratum. Esta situación ha ido en<br />
aumento desde la publicación de este trabajo hasta la fecha,<br />
detectándose la presencia de nuevas especies invasoras [8].<br />
Otro notorio cambio es el aumento de la superficie estéril<br />
y seca, producto del sobrepastoreo y pisoteo por los mamíferos<br />
domésticos que se han introducido en las islas; así la cubierta<br />
vegetal es menos capaz de retener agua de las lluvias,<br />
las cuales arrastran la tierra hacia las partes más bajas, produciendo<br />
erosión y grandes cárcavas. Los animales que han<br />
puesto en seria amenaza la flora nativa y endémica de las islas<br />
son cabras, conejos, vacas, coatíes y ovejas.<br />
Otro trabajo sobre evolución de la flora de Juan Fernández<br />
es el de Sanders et al. [9], donde se dio a conocer el número de<br />
cromosomas de varias especies de plantas vasculares endémicas<br />
de las islas, como una primera aproximación para entender<br />
la estructura cromosomal y eventos que podrían haber<br />
dado origen a patrones de especiación, involucrando principalmente,<br />
aneuploidía y euploidía. Se efectuaron 41 conteos<br />
cromosómicos para 26 especies y/o variedades correspondientes<br />
a seis géneros. Un resultado importante de este<br />
estudio fue la no detección de líneas poliploides<br />
nativas en Juan Fernández; no hay alopoliploidía,<br />
por lo tanto, la evolución reticulada no ha jugado<br />
un papel importante en la evolución de la flora de<br />
Juan Fernández. En este sentido concuerda con<br />
Spooner et al. [10]. Esto hace menos complejo el<br />
estudio de la filogenia y evolución de la flora del<br />
archipiélago.<br />
Un trabajo importante fue el publicado por<br />
Stuessy y colaboradores [11] denominado “Patrones<br />
de filogenia en la flora vascular endémica de<br />
Juan Fernández”. Según los autores, este estudio<br />
sirve como guía para estudios más detallados sobre<br />
filogenia y modos de especiación.<br />
Se mencionan aquí tres vías alternativas de<br />
especiación que ocurrieron en Juan Fernández:<br />
anagénesis, cladogénesis y anacladogénesis. Se<br />
establece que el proceso más importante es la<br />
anagénesis, en el cual una especie continental originó una especie<br />
insular endémica de las islas a través de un sólo proceso<br />
de dispersión, como pudo haber ocurrido con Rhaphithamnus<br />
venustus (Verbenaceae) o Drimys confertifolia (Winteraceae).<br />
Lo importante es que en este proceso el ancestro desaparece.<br />
Según los autores el 71% de los casos de endemismo sufrieron<br />
este proceso de evolución.<br />
La anacladogénesis, término propuesto por ellos para explicar<br />
una de las alternativas de especiación ocurridas en el archipiélago,<br />
en la cual un progenitor origina una nueva especie,<br />
pero este todavía existe con pocas modificaciones. Este proceso<br />
ocurrió en el 24% de los casos estudiados, como por ejemplo<br />
las dos especies de Cuminia. Esto es muy factible que ocurriese<br />
debido a la corta edad de las islas, en donde la especiación de<br />
poblaciones periféricas está ocurriendo constantemente.<br />
Menos importante fue el rol que jugó la cladogénesis<br />
(5% de los casos), en donde una especie originó a dos especies<br />
insulares endémicas y luego se extinguió, como pudo haber<br />
ocurrido con los subgéneros de Dendroseris y las dos<br />
especies del género endémico Cuminia que crecen sólo en<br />
Masatierra, sin existir especies continentales. Sin embargo,<br />
un fenómeno de anacladogénesis también pudo haber ocurrido<br />
con este género. Una importante revisión acerca de los<br />
mecanismos de aislamiento y modos de especiación lo constituye<br />
el trabajo de Stuessy et al. [12], donde la especiación<br />
debido al aislamiento geográfico ha ocurrido en más del 50%<br />
de las especies endémicas. También ha jugado un rol importante<br />
la especiación por diferenciación ecológica debido a los<br />
diferentes hábitats, sobre todo dentro de las islas, y particularmente<br />
en Masafuera.<br />
Flavonoides y macromoléculas en la evolución<br />
de los géneros Dendroseris y Robinsonia<br />
En los estudios evolutivos de la flora de Juan Fernández especial<br />
atención han tenido los géneros de compuestas arbóreas<br />
Fig. 1. Localización geográfica del archipiélago Juan Fernández. La pequeña isla al<br />
suroeste de Masatierra es Santa Clara.
90 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Eduardo Ruiz y Mario Silva<br />
Dendroseris y Robinsonia que constituyen los dos géneros<br />
más grandes dentro de Juan Fernández con 11 y 7 especies,<br />
respectivamente.<br />
Sanders et al. [13], publicaron un trabajo de fitogeografía<br />
y evolución de ambos géneros, considerando aspectos taxonómicos<br />
(morfología), filogenéticos, biogeografía y de especiación.<br />
Estos autores postulan que cada género evolucionó a<br />
través de una sola introducción desde el continente. Probablemente<br />
el género más relacionado a Dendroseris es Sonchus, y<br />
para el caso de Robinsonia, el género más relacionado es Senecio.<br />
En relación al modo de especiación de estos géneros,<br />
los autores señalan que lo más probable que haya ocurrido es<br />
una especiación geográfica [14], anagenética o especiación<br />
filética, lo que es opuesto a la más típica y dicotómica cladogénesis.<br />
En este proceso evolutivo la alopoliploidía y la hibridación<br />
no han jugado un rol importante.<br />
Crawford et al. [15] publicaron un estudio de la variabilidad<br />
aloenzimática en Dendroseris, encontrando baja variación<br />
electr<strong>of</strong>orética entre las poblaciones de una misma especie.<br />
También encontraron baja divergencia entre las especies de<br />
los subgéneros Dendroseris y Rea, lo que se contrapone con la<br />
alta divergencia morfológica y ecológica que existe entre<br />
ellos. Esto sugiere que la especiación fue rápida y reciente.<br />
Pacheco et al. [16], estudiaron los patrones de flavonoides<br />
encontrando cierta variación entre las especies. Hay un<br />
subgénero que no posee flavonoles; esto sugiere que este<br />
grupo dentro del género, es mon<strong>of</strong>ilético, lo que concuerda<br />
con los estudios morfológicos. La relativamente alta diversidad<br />
en los patrones de flavonoides, estaría explicada por el<br />
origen parafilético evidenciado por la morfología.<br />
Estudios similares se han efectuado para Robinsonia [17],<br />
donde los patrones de distribución de flavonoides permiten<br />
diferenciar entre secciones y especies, coincidiendo con los<br />
trabajos morfológicos. También se ha confirmado la inclusión<br />
de Retinodendron dentro de Robinsonia, por la estrecha similitud<br />
en los patrones de flavonoides. Al igual que para Dendroseris,<br />
Crawford et al. [18] realizaron un estudio de la variabilidad<br />
isoenzimática en Robinsonia. En este trabajo se encontró<br />
mayor variabilidad genética que en otros taxa insulares,<br />
debido a que son especies dioicas. Los datos sugieren, al igual<br />
que en Dendroseris, que la especiación fue rápida y muy reciente.<br />
Ambos géneros han sido estudiados desde el punto de<br />
vista filogenético usando ADN cloropiastidial y nuclear (a través<br />
del uso de espaciadores intergénicos y secuenciación de la<br />
zona ITS del ADN ribosomal nuclear), concluyéndose que<br />
ambos géneros han evolucionado a partir de un sólo evento<br />
de dispersión, y se ha resuelto completamente la filogenia de<br />
ambos grupos [19, 22]. Los resultados obtenidos con el uso<br />
de macromoléculas son absolutamente congruentes con las filogenias<br />
propuestas con caracteres morfológicos. Un trabajo<br />
muy completo acerca de la radiación adaptativa y la evolución<br />
en Dendroseris y Robisonia, así como también la variabilidad<br />
aloenzimática intra- e inter- poblacional en las especies de<br />
ambos géneros fue publicado por Crawford et al. [23].<br />
Otros géneros estudiados usando flavonoides<br />
y aloenzimas<br />
Otro género de compuestas que ha sido estudiado evolutivamente<br />
es Erigeron, formado por seis especies. La situación en<br />
este caso es diferente, porque existen especies del género en el<br />
continente. Valdebenito et al. [24] publicaron un trabajo<br />
donde se usaron caracteres morfológicos, flavonoides y número<br />
de cromosomas para estudiar la evolución del género en<br />
Juan Fernández. Sus resultados sugieren que ha habido una<br />
sola introducción desde el continente y la relación más estrecha<br />
existe con E. leptorhizon de Perú. Como existe un mayor<br />
número de especies en Masafuera, se podría asumir que el género<br />
llegó a esta isla primero y luego colonizó Masatierra.<br />
El género Myrceugenia fue estudiado por Landrum [25,<br />
26] a través de caracteres morfológicos, encontrando mayor<br />
relación entre la especie de Masatierra (M. fernandezíana) y<br />
especies de Brasil y mayor relación entre especies de Chile<br />
continental y la especies que crece en Masafuera (M. schulzei).<br />
Ruiz et al. [27], a través del uso de flavonoides encontraron<br />
mayor relación entre las especies insulares y las de<br />
Chile continental que con aquellas de Brasil, estudios macromoleculares<br />
(Ruiz et al., resultados no publicados) usando<br />
isoenzimas y ADN (secuencia de la zona ITS del ADN ribosomal<br />
nuclear) apoyan esta hipótesis.<br />
Otro género donde se han usado los flavonoides para interpretaciones<br />
filogenéticas es Gunnera (Gunneraceae), existen<br />
tres especies de este género, dos en Masatierra, G. peltata<br />
y G. bracteata, y una en Masafuera, G. masafuerana [28]. La<br />
morfología y los flavonoides sirvieron para establecer relaciones<br />
filogenéticas entre G. tinctoria de Chile continental y G.<br />
bracteata de Masatierra, y entre G. peltata de Masatierra y<br />
G. masafuerana de Masafuera.<br />
Los patrones de distribución de flavonoides también fueron<br />
usados por Valdebenito et al. [29], para estudiar la evolución<br />
del género Peperomia (Piperaceae) en Juan Fernández;<br />
los resultados fueron comparados con datos morfológicos y<br />
número de cromosomas. Crawford et al [30] analizaron la variabilidad<br />
aloenzimática de tres especies de Wahlenbergia<br />
(Campanulaceae) y compararon con los resultados obtenidos<br />
con caracteres morfológicos, obteniendo gran congruencia en<br />
la separación de los dos principales grupos de especies que<br />
habitan en Juan Fernández.<br />
Flavonoides, aloenzimas y ADN en la evolucion y<br />
variabilidad genética de Lactoris fernandeziana<br />
Una especie que ha recibido especial atención corresponde al<br />
único representante de la familia Lactoridaceae, Lactoris fernandeziana.<br />
Esta especie es uno de los representantes más<br />
arcaicos dentro de las angiospermas y sus relaciones filogenéticas<br />
con otros grupos de angiospermas primitivas aún es<br />
un misterio. Lammers et al. [31] estudiaron las relaciones sistemáticas<br />
de esta especie con familias primitivas y encontraron<br />
relaciones estrechas con miembros del orden Magnolia-
Metabolitos secundarios y macromoléculas en el estudio evolutivo de la flora vascular endémica del archipiélago Juan Fernández 91<br />
les. Para contribuir con el conocimiento de las conexiones<br />
entre L. fernandeziana y representantes de otras familias de<br />
Magnoliidae se hicieron estudios del contenido de flavonoides<br />
[32]. El análisis de estos compuestos, concuerdan con el hecho<br />
de que esta especie es una de las más primitivas dentro de<br />
las Angiospermas y, al igual que los análisis morfológicos<br />
realizados por Lammers et al. [31] y palinológicos hechos por<br />
Zavada et al. [33], las relaciones más estrechas se dan con representantes<br />
del orden Magnoliales.<br />
Brauner et al. [34] estudiaron la variación poblacional de<br />
Lactoris usando ADN nuclear a través de la técnica de RAPD.<br />
Al igual que lo que ocurre con la mayoría de las especies endémicas<br />
de Juan Fernández, la variabilidad genética detectada<br />
a través de este método fue mínima.<br />
Otras especies de interés<br />
Géneros representados por una sola especie en el archipiélago<br />
también han sido estudiados desde el punto de vista evolutivo<br />
y de conservación genética, usando el contenido de flavonoides<br />
y aloenzimas.<br />
Crawford et al. [35] analizaron la diversidad genética de<br />
Rhaphithamnus venustus a través de electr<strong>of</strong>oresis de isoenzimas.<br />
Recientemente, Sun et al. [36] estudiaron la evolución de<br />
esta especie usando información de su biología reproductiva.<br />
Stuessy et al [37] compararon la secuencia nucleotídica de la<br />
zona ITS del ADN ribosomal nuciar entre esta especie y su<br />
pariente continental R. spinosus, no encontrando varibilidad<br />
entre ambos, lo que podría indicar una especiación reciente de<br />
la especies insular.<br />
La variabilidad genética, representada por la variación en<br />
el contenido aloenzimático, entre y dentro de poblaciones de<br />
una misma especie ha sido mínima, como ocurre con Chenopodium<br />
sanctae-clarae [23]. En la actualidad esta especie no<br />
se encuentra en su hábitat natural (isla Santa Clara), sólo se le<br />
puede encontrar creciendo cultivada, en parques y jardines en<br />
Masatierra.<br />
ADN en la detección de híbridos naturales<br />
en Juan Fernández<br />
A través de la técnica de RAPD, se ha podido documentar la<br />
existencia de hibridación intergenérica entre la especies endémica<br />
Margyricarpus digynus y la especie introducida<br />
Acaena argentea [38]. Los patrones amplificación muestran<br />
claramente el origen híbrido de X Margyricaena skottsbergii.<br />
Terpenoides y alcaloides en especies endémicas<br />
de Juan Fernández<br />
Estudios químicos donde se han aislado numerosos metabolitos<br />
secundarios de interés en sistemática y evolución se han<br />
llevado a cabo en distintas especies de Juan Fernández, como<br />
por ejemplo terpenos del género Gunnera [39, 40]; terpenos<br />
del género Robinsonia [41, 42]; sesquiterpenlactonas de Dendroseris<br />
neriifolia [43, 44]; alcaloides de las especies de Sophora<br />
[45] Estos resultados están siendo correlacionados con<br />
características morfológicas, variabilidad isoenzimática y polimorfismo<br />
del ADN, para interpretaciones evolutivas y con<br />
fines de conservación.<br />
Generalizaciones hechas sobre la base<br />
de los diferentes conjuntos de datos<br />
Como resultado global de todos los estudios realizados, principalmente<br />
sobre las compuestas insulares además de otras especies,<br />
se han podido establecer algunas generalidades importantes:<br />
(a) Los procesos de especiación que han ocurrido en el<br />
archipiélago se han producido sin cambio en el número de<br />
cromosomas [8, 9], a pesar de la marcada variabilidad morfológica<br />
que presentan algunos géneros, como por ejemplo Dendroseris.<br />
(b) El grado de divergencia genética ha sido mínima,<br />
como ha ocurrido con Lactoris fernandeziana y Chenopodium<br />
sancta-clarae [34, 46]. Para este último caso la variabilidad se<br />
ha medido usando isoenzimas y RAPD. Robinsonia es el único<br />
género endémico que ha mostrado variación infraespecífica<br />
[18], tal vez porque las especies son dioicas, contribuyendo<br />
así a la mantención de la variabilidad genética. (c) La hibridación<br />
no ha jugado un rol importante en la evolución de las especies<br />
de Juan Fernández, sólo dos casos de hibridación se<br />
han documentado: entre Gunnera peltata y G. bracteata [47]<br />
y entre Margyricarpus dígynus y Acaena argentea.<br />
Conclusiones<br />
Es indudable que la información obtenida a través del uso de<br />
compuestos químicos en sistemática y evolución es extremadamente<br />
importante. Para obtener un esquema, realmente natural,<br />
es necesario obtener la mayor cantidad de datos posibles<br />
desde un individuo, población o especie (distinto conjunto de<br />
datos). Si bien es cierto que los primeros estudios se llevaron<br />
a cabo a través de la observación detallada de caracteres morfológicos,<br />
a medida que ha transcurrido el tiempo se han ido<br />
implementando otras herramientas aplicables a estudios taxonómicos<br />
y evolutivos, tales como metabolitos secundarios<br />
(principalmente flavonoides) y macromoléculas, tales como<br />
isoenzimas y ADN. El uso de estos nuevos tipos de datos nos<br />
brinda la oportunidad de obtener caracteres internos y hacer<br />
comparaciones directamente con el material genético de un<br />
organismo. Como lo precisó Crawford y Gianassi [48] y ratificó<br />
Crawford [49] “Siempre se ha tratado de inferir diferencias<br />
y similitudes genéticas a través del uso de características<br />
morfológicas, lo ideal sería comparar directamente con el material<br />
hereditario.”<br />
Además, el uso de las isoenzimas y ADN tienen una importancia<br />
práctica importante, ya que con el perfeccionamien-
92 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Eduardo Ruiz y Mario Silva<br />
to de las técnicas moleculares, las cantidades de material biológico<br />
a utilizar son extremadamente pequeñas, lo que adquiere<br />
relevancia cuando se está estudiando variabilidad genética<br />
en especies raras o en peligro de extinción.<br />
Agradecimientos<br />
Se agradece el apoyo financiero de Fondecyt (Proyectos<br />
1093/83, 1087/84, 0652/89, 1960822 y 79 600-15) Dirección<br />
de Investigación, Universidad de Concepción, Chile, National<br />
Science Foundation, a los Drs. Tod Stuessy y Daniel Crawford,<br />
a Corporación Nacional Forestal (CONAF, V Región,<br />
Chile), y CONAF Juan Fernández.<br />
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Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 93-96<br />
Investigación<br />
Transformaciones químicas de asclepinas ‡<br />
Humberto Valle, Jorge Cárdenas* y Lydia Rodríguez-Hahn †<br />
Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria,<br />
Coyoacán, 04510 México, D. F. Teléfono (52)5622 4413, Fax (52)5616 2217, E-mail: rjcp@servidor.unam.mx<br />
† El presente trabajo fue el último concluido por la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. La oxidación con reactivos suaves del 1,2 diol de la unidad<br />
del azúcar de algunas asclepinas procede sin la ruptura oxidativa<br />
del enlace C-C del glicol. Sin embargo se observa una posterior migración<br />
[1,2] para obtener un producto de contracción de anillo en la<br />
parte del azúcar.<br />
Palabras clave: Asclepia linaria, cardenolidos, asclepinas, gomfósido,<br />
oxidaciones.<br />
Abstract. The oxidation with mild reagents <strong>of</strong> <strong>the</strong> sugar moiety <strong>of</strong><br />
some asclepines proceeds without oxidative cleavage <strong>of</strong> <strong>the</strong> glycol<br />
C-C bond. Never<strong>the</strong>less, a fur<strong>the</strong>r [1,2] migration to afford <strong>the</strong> ring<br />
contraction <strong>of</strong> <strong>the</strong> sugar moiety is observed.<br />
Key word: Asclepia linaria, cardenolides, asclepines, gomphoside,<br />
oxidations.<br />
Introducción<br />
La familia Asclepiadaceae agrupa aproximadamente 2500 especies<br />
en 200 géneros. A diferencia de otras familias, en ésta<br />
abundan los glicósidos. En particular, los géneros Calotropis y<br />
Asclepias, tienen amplia distribución en México y sobresalen<br />
por la gran cantidad de productos con actividad cardiotónica<br />
(glicósidos cardiacos ó cardenólidos) [1,2,3]. Desgraciadamente,<br />
numerosos cardenólidos presentan actividad tóxica [4],<br />
y se conoce el papel de defensa indirecta que desempeñan en<br />
la naturaleza, al proveer a la mariposa monarca (Danaus plexippus)<br />
de un mecanismo de defensa en contra de algunos depredadores<br />
[2,3,4,5]. Otros metabolitos, por ejemplo, la labriformina<br />
(IV), ha mostrado cierta actividad tóxica [2]. Desafortunadamente,<br />
la pequeña cantidad de labriformina que se aísla<br />
del látex de las plantas de la familia Asclepiadaceae (por<br />
ejemplo, A. glaucescens), ha dificultado el estudio de la determinación<br />
de la actividad biológica [2,6].<br />
Las asclepinas son glicósidos cardiacos (cardenólidos)<br />
pertenecientes a un grupo de derivados esteroidales de 23 átomos<br />
de carbono. La mayoría de estos productos son aislados<br />
de la familia Asclepiadaceae y están formados por un azúcar y<br />
una aglicona. Las características importantes de la estructura<br />
de la aglicona (o genina) son, en general, la presencia de una<br />
γ-lactona (β-butenólida) α,β-insaturada unida al carbono C-17<br />
del esqueleto esteroidal y un grupo oxhidrilo terciario en el<br />
carbono C-14. Algunas geninas son portadoras de un grupo aldehído<br />
en el carbono C-19. La mayoría de los glicósidos<br />
‡ Contribución 1702 del Instituto de Química, UNAM.<br />
tienen el azúcar unido en las posiciones 2α y 3β de la aglicona,<br />
formando un hemicetal y un acetal respectivamente, lo<br />
que los hace muy resistentes a la hidrólisis ácida [7].<br />
Resultados y discusión<br />
Al analizar las estructuras de las asclepinas (en particular,<br />
gomfósido I, afrósido II y calactina III), se plantea que, si la<br />
actividad biológica de la labriformina está determinada por la<br />
presencia de la tiazolina en la posición 3’, entonces es posible<br />
la transformación química de las asclepinas para obtener el<br />
derivado 3’-tiazolidina y evaluar así dicha actividad. Estas<br />
asclepinas muestran en su estructura un grupo 1,2-diol (posición<br />
2’ y 3’, excepto el afrósido II que tiene dos grupos 1,2-<br />
diol), lo que hace posible teóricamente, la oxidación del alcohol<br />
secundario (3’-hidroxilo), para formar la hidroxicetona correspondiente<br />
(3’-ceto). Posteriormente, se puede realizar la<br />
formación de la 3’-tiazolidina.<br />
La oxidación de 1,2-dioles a α-hidroxicetonas representa<br />
una transformación que siempre tiene que superar el problema<br />
de la oxidación del enlace C-C del glicol [8,9]. La oxidación<br />
en las asclepinas (gomfósido I, afrósido II, calactina III) se<br />
puede llevar a cabo adecuadamente, gracias a las técnicas actuales<br />
conocidas para este tipo de síntesis, que evitan la fragmentación<br />
del diol y además son regioespecíficas. La oxidación<br />
por brominólisis de derivados estanilados [9] y la oxidación<br />
con el ácido 2-yodoxibenzoico (IBX) [8], forman<br />
hidroxicetonas a partir de 1,2-dioles sin romper el enlace C-C<br />
del glicol.
94 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Humberto Valle et al.<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
Figura 1.<br />
O H<br />
O H<br />
O<br />
3'<br />
2'<br />
O<br />
H<br />
1'<br />
O<br />
H<br />
H<br />
2<br />
3<br />
R 1<br />
H<br />
H<br />
9<br />
12 17<br />
H<br />
14<br />
O H<br />
R 1 R 5<br />
Gomfósido I Me H<br />
Afrósido II Me OH<br />
Calactina III CHO H<br />
R 2<br />
Figura 2.<br />
N<br />
O<br />
S<br />
O H<br />
O<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
El tratamiento del gomfósido (I) con óxido de dibutilestaño<br />
en benceno a reflujo para obtener el estanilacetal, brominólisis<br />
de éste y posterior purificación en CC de gel de sílice<br />
(véase parte experimental), genera un producto que por espectrometría<br />
de masas de alta resolución corresponde a una fórmula<br />
condensada C 30 H 44 O 9 , la cual es mayor en 30 uma que<br />
la materia prima. En el espectro de IR se observan bandas<br />
para oxhidrilo en 3460 cm –1 , las bandas en 1771 cm –1 y 1622<br />
cm –1 de la β-butenólida y en 1745 cm –1 un carbonilo de éster.<br />
El espectro de RMN 1 H (CDCl 3 ) muestra un singulete en 5.87<br />
ppm, que se asigna al protón H-22. Se observa el sistema AB<br />
de los protones diasterostópicos de la γ-lactona en 4.96 ppm<br />
(J = 18 Hz y 1.5 Hz, H-21a) y en 4.78 ppm (J = 18 Hz y 1.5<br />
Hz, H-21b). Estos datos (IR y RMN) indican que la lactona<br />
α,β-insaturada no sufrió cambio alguno. La señal singulete del<br />
protón H-1’ (4.89 ppm), se observa desplazada ligeramente a<br />
campo bajo con respecto al gomfósido (4.74 ppm). En 3.57 se<br />
observa una señal que se debe al protón H-2, desplazado a<br />
campo alto con respecto al gomfósido (4.01 ppm). También se<br />
asigna la señal que aparece en 3.25 ppm del protón H-3,<br />
desplazada a campo alto con respecto al gomfósido (4.02<br />
ppm). Una nueva señal singulete aparece en 3.79 ppm, que<br />
integra para tres protones y que por su desplazamiento químicos<br />
se asigna al metilo de un grupo carbometoxi (CO 2 Me),<br />
que no se observaba en la materia prima. Además desaparece<br />
la señal asignada al protón H-3’, que en el gomfósido aparecía<br />
en 3.63 ppm. Estos datos indican que, efectivamente, ocurrió<br />
alguna transformación en el carbono C-3’. Al someter a<br />
condiciones de acetilación al producto 1 se obtiene el correspondiente<br />
derivado diacetilado 2. En el espectro de RMN 1 H<br />
de 2, se observa el singulete característico en 5.88 ppm, que<br />
corresponde al protón H-22 y la parte AB del sistema ABX de<br />
la γ-lactona α,β-insaturada en 5.01 ppm (J = 18 Hz y 1.5 Hz,<br />
H-21a) y en 4.82 ppm (J = 18 Hz y 1.5 Hz, H-21b). Aparece<br />
un singulete en 5.12 ppm, debido al protón H-1’, así como un<br />
singulete que se debe a los protones del metilo del carbometoxi<br />
(3.73 ppm). Se observan dos señales nuevas de los grupos<br />
acetato. Una de estas señales está en 2.10 ppm (AcO-C3’) y la<br />
otra en 2.04 ppm (AcO-C2). El protón del carbono C-2, se ve<br />
desplazado a campo bajo (4.88 ppm). Los datos espectroscópicos<br />
son congruentes con la estructura 1 si se considera que<br />
en primera instancia se llevó a cabo la oxidación en C-2’, posteriormente<br />
una migración [1,2] del C-1’ al C-3’ y la adición<br />
de MeOH al C-2’ como se muestra en la figura 3.<br />
Un producto similar a 1 fue obtenido por Reichstein al<br />
tratar la calactina (III) con ácido bórico, del que obtuvo un<br />
producto al que llamó éster metílico del ácido calactínico [10],<br />
por lo que el producto 1 se debería llamar éster metílico del<br />
ácido gomfosídico.<br />
En una nueva reacción del gomfósido (I) con el óxido de<br />
n-dibutilestaño, en la que se agregaron 2 mL de MeOH durante<br />
el reflujo en C 6 H 6 , dio como resultado un derivado estanilado<br />
más soluble, el cual fue oxidado al hacerse reaccionar con<br />
la solución de bromo [11]. Durante la purificación por métodos<br />
cromatográficos se evitó el contacto con MeOH y se obtuvo<br />
el producto 3, que se identificó por el análisis de sus resultados<br />
espectroscópicos. El espectro de masas corresponde a<br />
una sustancia de fórmula C 29 H 40 O 8 . El espectro de RMN 1 H<br />
muestra grandes semejanzas con el espectro del producto 1,<br />
excepto que no tiene la señal que se asignó al grupo metilo del<br />
carbometoxi. Los sistemas característicos de los grupos funcionales<br />
como el de la β-butenólida y los que corresponden a<br />
la aglicona se mantienen sin cambios apreciables. Se observa<br />
un singulete en 5.04 ppm que se asigna al protón H-1’, que<br />
está desplazado a campo bajo con respecto al gomfósido (4.74<br />
ppm) y al producto 1 (4.89 ppm). El protón H-2 (4.85 ppm) se<br />
desplaza a campo bajo con respecto al gomfósido (4.01 ppm)<br />
y no a campo alto como en 1 (3.57 ppm), el desplazamiento<br />
químico de H-2 sugiere que se encuentra geminal a un oxígeno<br />
de un grupo éster. El protón H-3 permanece casi constante<br />
(3.53 ppm) con respecto a 1. Estos resultados indican que,<br />
efectivamente, se formó un producto de oxidación, pero que no<br />
corresponde con el derivado 3’-ceto esperado. Al igual que se<br />
propuso para el producto 1, la oxidación en C-3’ y la contracción<br />
del anillo del azúcar por una migración [1,2] del carbono<br />
C-1’ al C-3’, da como intermediario la formación de una lactona<br />
de siete miembros, cuya estructura 3 es congruente con<br />
los resultados espectroscópicos, y se propone para ésta el<br />
nombre de 2’-gomfosólida.<br />
La oxidación de 1,2-dioles sin romper el enlace C-C del<br />
glicol se puede lograr con el ácido 2-yodoxibenzoico [8], por<br />
lo que se sometió una muestra de gomfósido al tratamiento<br />
HO<br />
H<br />
O<br />
Labriformina IV<br />
H<br />
O H
Transformaciones químicas de asclepinas 95<br />
con ácido 2-yodoxibenzoico en sulfóxido de dimetilo (véase<br />
parte experimental). El producto obtenido de la reacción es<br />
idéntico en sus constantes físicas y espectroscópicas con la 2’-<br />
gomfosólida (3). El tratamiento con MeOH del producto 3<br />
obtenido de esta reacción en el proceso de purificación, no dio<br />
lugar al compuesto 1, por lo que no es en esta etapa cuando<br />
éste se forma.<br />
Las reacciones de oxidación por los métodos del ácido 2-<br />
yodoxibenzoico y el óxido de n-dibutilestaño se realizaron<br />
con las asclepinas afrósido (II) y calactina (III). No fue posible<br />
obtener productos de estas reacciones, ya que al analizar el<br />
avance de las reacciones por ccf se observaban mezclas muy<br />
complejas, de las que no fue posible separar productos puros<br />
para su identificación espectroscópica.<br />
Agradecimientos<br />
Se agradece la asistencia técnica de: M. en C. Rubén Gaviño,<br />
Quím. Rocío Patiño, Ing. Luis Velasco y al M. en C. Javier<br />
Pérez la determinación de los espectros de RMN 1 H, UV, IR y<br />
espectrometría de masas.<br />
Parte experimental<br />
Aislamiento y purificación de asclepinas<br />
La planta A. linaria fue recolectada en 1995, en el Estado de<br />
San Luis Potosí (municipio de Salinas), México. Las partes<br />
aéreas de la planta (1.5 kg), fueron extraídas con MeOH (20<br />
L) a temperatura ambiente durante siete días. El disolvente se<br />
evaporó a presión reducida. Se obtuvieron 300 g de extracto,<br />
al cual se le hicieron particiones con MeOH-agua (4:1) y benceno-hexano<br />
(1:1). La parte polar se concentró y se extrajo<br />
con CH 2 Cl 2 y AcOEt. Del extracto de AcOEt se obtuvieron<br />
aproximadamente 3 g de un producto cristalino, los cuales se<br />
purificaron por cromatografías sucesivas. De las fracciones<br />
eluidas con MeOH al 1.0% en CH 2 Cl 2 se obtuvo un sólido<br />
blanco cristalino (600 mg) con pf de 235-239°C y que por sus<br />
características espectroscópicas corresponde al gomfósido I.<br />
De las fracciones eluidas con MeOH al 2% en CH 2 Cl 2 , se<br />
aisló un sólido blanco cristalino (400 mg) con pf de 255-<br />
260°C y que corresponde al afrósido II.<br />
Por otra parte, de un estudio realizado en A. linaria recolectada<br />
en el Estado de México (municipio de Texcoco), y tratada<br />
bajo las mismas condiciones, se aislaron (a partir de partes<br />
aéreas 1.8 Kg y se obtienen 318 g del extracto metanólico),<br />
gomfósido I (700 mg). De la elución con MeOH al 2% en<br />
CH 2 Cl 2 , se obtuvo calactina III, (900 mg), con pf de 257-261°C.<br />
Preparación del éster metílico del ácido gomfosídico (1). El<br />
gomfósido I (100 mg, 0.193 mmol) y el óxido de dibutilestaño<br />
(52.2 mg, 0.21 mmol), fueron colocados en benceno (25 mL)<br />
y refluidos durante 24 h, acondicionado con un equipo Dean-<br />
Stark. El benceno se evaporó al vacío hasta obtener un volumen<br />
aproximado de 5mL. Se agregó tamiz molecular de 4Å (1<br />
g) y CH 2 Cl 2 (2 mL). Una solución de bromo (bromo –320 mg,<br />
2 mmol- en 5 mL de CH 2 Cl 2 ) fue agregada gota a gota a la<br />
velocidad de una titulación a la solución del derivado estanilado<br />
agitada vigorosamente. El volumen agregado de la solución<br />
de bromo fue de 0.8 mL (bromo 51.2 mg, 0.32 mmol). La<br />
mezcla de reacción se filtró a través de algodón, se lavó con<br />
una mezcla de CH 2 Cl 2 -MeOH y se evaporó hasta sequedad.<br />
El residuo se cromatografió en columna relámpago (sílica gel<br />
malla 230-400), usando CH 2 Cl 2 como eluyente y aumentando<br />
la polaridad con MeOH. Al eluir la cromatografía con 0.5%<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
RO<br />
HO<br />
O<br />
O<br />
OR<br />
OH<br />
O H<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
1 R=H<br />
2 R=Ac<br />
3<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
H + MeO H<br />
O<br />
-H + , +H +<br />
HO O<br />
1<br />
-H + , +H + O O<br />
O<br />
O<br />
Figura 3.
96 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Humberto Valle et al.<br />
de MeOH en CH 2 Cl 2 se obtiene un producto blanco cristalino,<br />
soluble en CH 2 Cl 2 y que se recristalizó de AcOEt-hexano; pf<br />
188-192°C, con un rendimiento de 83%. [α]<br />
20<br />
D<br />
= -35º (c 0.48,<br />
CHCl 3 ); UV (CHCl 3 ); λ max nm (ε): 218 (13229); IR (CHCl 3 )<br />
λ max cm –1 : 3460, 1771, 1745, 1622; RMN 1 H (CDCl 3 ) δ<br />
(ppm): 5.87 (s,1H,H-22), 4.89 (s,1H,H-1’), 4.96 (dd,1H,J =<br />
18.3 y J = 1.5,H-21a), 4.78 (dd,1H,J = 18.3 y J = 1.5,H-21b),<br />
4.48 (dq,1H,H-5'), 3.79 (s,3H,OMe), 3.57 (ddd,1H,H-2), 3.25<br />
(ddd,1H,H-3), 2.76 (dd,1H,H-17), 1.40 (d,3H,J = 6.3,H-6'),<br />
0.87 (s,3H,H-18), 0.80 (s,3H,H-19); EM(FAB + ) m/z (% abundancia<br />
relativa): 549(M + +1)(17), 159(100), 99(44), 136(25),<br />
41(12), 355(10), 531(5), 245(2). EMAR Calculado para<br />
C 30 H 45 O 9 (549.3064); Observado C 30 H 45 O 9 (549.3046).<br />
Diacetato del éster metílico del ácido gomfosídico (2). El<br />
producto 1 (20 mg, 0.036 mmol), se agregó a una solución<br />
vigorosamente agitada de piridina (0.5 mL) y anhídrido acético<br />
(0.5 mL), a temperatura ambiente y bajo condiciones<br />
anhidras. A las 24 h de reacción, la mezcla se llevó a sequedad<br />
al vacío, se agregó agua y se agitó durante 10 min. Se<br />
extrajo con AcOEt, la fase orgánica se lavó sucesivamente<br />
con HCl al 10%, NaHCO 3 al 10% y finalmente con salmuera<br />
hasta pH neutro. Posteriormente la fase orgánica se secó sobre<br />
CaCl 2 , se filtró, se llevó a sequedad y se purificó el producto<br />
por cromatografía. De la elución de la cromatografía al 15%<br />
de AcOEt en hexano se obtuvo un producto puro que cristalizó<br />
de CH 2 Cl 2 -hexano, con pf de 169-175°C y rendimiento de<br />
20<br />
85%: [α] D<br />
-60° (c 0.11, MeOH); UV(CHCl 3 ) λ max nm (ε):<br />
217.5 (13877); IR (CHCl 3 ) λ max cm –1 : 1743, 1622; RMN 1 H<br />
(CDCl 3 ) δ (ppm): 5.88 (s,1H,H-22), 5.12 (s,1H,H-1’), 5.01<br />
(dd,1H,J = 18 y J = 1.5,H-21a), 4.82 (dd,1H,J = 18 y J =<br />
1.5,H-21b), 4.88 (m,1H,H-2), 4.30 (dq,1H,H-5’), 3.73<br />
(s,3H,OMe), 3.61 (ddd,1H,H-3), 2.76 (dd,1H,H-17), 2.10<br />
(s,3H,CH 3 del AcO-3’), 2.04 (s,3H,CH 3 del AcO-2), 1.32<br />
(d,3H,J = 6.2,H-6’), 0.86 (s,3H,H-18), 0.85 (s,3H,H-19): EM<br />
(FAB + ) m/z (% abundancia relativa): 633(M + +1)(15) que corresponde<br />
con una fórmula molecular de C 34 H 48 O 11 , 201(100),<br />
135(40), 355(4), 220(2), 523(2), 432(1).<br />
Preparación de 2’-gomfosólida (3).<br />
Método A. En una modificación de la reacción realizada bajo<br />
las mismas condiciones descritas anteriormente, excepto que<br />
se agregaron 2 mL de MeOH [13] durante el reflujo y posteriormente<br />
se procedió con la brominólisis. El eluyente empleado<br />
en la purificación cromatográfica en este caso fue<br />
CH 2 Cl 2 y se aumentó la polaridad con acetona, evitando así el<br />
uso de MeOH. La elución con 2% de acetona en CH 2 Cl 2 proporcionó<br />
un producto blanco cristalino, insoluble en CH 2 Cl 2 ,<br />
pero soluble en CH 2 Cl 2 -MeOH y que se recristalizó de<br />
20<br />
MeOH-AcOEt, pf 295-299°C, rendimiento de 87%. [α] D<br />
+45º<br />
(c 0.12, CHCl 3 -MeOH 1:1); UV(CHCl 3 -MeOH 1:1) λ max nm<br />
(ε): 217.5 (14073); IR(nujol) λ max cm –1 : 3457, 1774, 1741,<br />
1623; RMN 1 H (CDCl 3 -DMSOd 6 ) δ (ppm): 5.78 (s,1H,H-22),<br />
5.04 (s,1H,H-1’), 4.94 (dd,1H,J = 18.3 y J = 1.5,H-21a), 4.76<br />
(dd,1H,J = 18.3 y J = 1.5,H-21b), 4.85 (td,1H,H-2), 4.10<br />
(dq,1H,H-5’), 3.53 (td,1H,H-3), 2.70 (dd,1H,H-17), 1.21<br />
(d,3H,J = 6.0,H-6’), 0.84 (s,3H,H-18), 0.79 (s,3H,H-19); EM<br />
(IE + ) m/z (% abundancia relativa): 516(M + )(9), 44(100),<br />
355(39), 373(28), 239(16), 313(14), 498(5), 407(4), 470(3).<br />
EMAR: Calculado C 29 H 41 O 8 (517.2801); Observado<br />
C 29 H 41 O 8 (517.2816).<br />
Método B. El ácido 2-yodoxibenzoico (39 mg, 0.103 mmol),<br />
se disolvió en 1 mL de DMSO. Posteriormente se agregó el<br />
gomfósido I (50 mg, 0.096 mmol) agitando la mezcla de reacción<br />
durante 24 h a temperatura ambiente. Se agregó agua y se<br />
filtró a vacío, el precipitado se lavó con CH 2 Cl 2 que se eliminó<br />
con ligero calentamiento, la fase acuosa se extrajo con<br />
AcOEt y se reunió con el residuo de la evaporación del<br />
CH 2 Cl 2 , la fase orgánica se lavó con NaHCO 3 y con salmuera<br />
hasta pH neutro. La fase orgánica se secó con CaCl 2 , se filtró<br />
y se evaporó a sequedad al vacío. Se purificó por cromatografia<br />
en columna. Al eluir con 3% de acetona en CH 2 Cl 2 , se<br />
obtiene un sólido blanco cristalino con pf de 296-299°C con<br />
un rendimiento de 90%, cuyas características espectroscópicas<br />
son idénticas al producto obtenido en la segunda reacción<br />
(método A) del gomfósido y la brominólisis del derivado estanilado<br />
(3).<br />
Referencias<br />
1. Fonseca, G.; Rodríguez-Hahn, L.; Tablero, M.; Rodríguez, A.;<br />
Arreguín, B. J. Nat. Prod. 1991, 54, 860-862.<br />
2. Rodríguez-Hahn, L.; Fonseca, G. Phytochemistry 1991, 30, 3941-<br />
3942.<br />
3. Cheung, H. T. A.; Chiu, F. C. K.; Watson, T. R.; Wells, R. J. J.<br />
Chem. Soc. Perkin Trans. I 1983, 2827-2835.<br />
4. Cheung, H. T. A.; Watson, T. R. J. Chem. Soc. Perkin Trans. I<br />
1980, 2162-2168.<br />
5. Harborne, J. B.; Introduction to Ecological Biochemistry, 3rd<br />
Ed., Academic Press, London, 1988.<br />
6. Cheung, H. T. A.; Watson, T. R. J. Chem. Soc. Perkin Trans. I<br />
1980, 2169-2173.<br />
7. Cheung, H. T. A.; Watson, T. R. J. Chem. Soc. Perkin Trans. I<br />
1986, 61-65.<br />
8. Frigerio, M.; Santagostino, M. Tetrahedron Lett. 1994, 35, 8019-<br />
8022.<br />
9. David, S.; Thieffry, A. J. Chem. Soc. Perkin Trans. I 1979, 1568-<br />
1573.<br />
10. Brüschweiler, F.; Stöckel, K.; Reichstein, T. Helv. Chim. Acta<br />
1969, 52, 2276-2303.<br />
11. David, S.; Hanessian, S. Tetrahedron 1985, 41, 643-663.
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 97-99<br />
Investigación<br />
Multi-Metallic Oxides as Catalysts for Light Alcohols<br />
and Hydrocarbons from Syn<strong>the</strong>sis Gas<br />
Miguel Pérez, 1 L. Díaz, H. de J. Galindo, J. M. Domínguez and Manuel Salmón 2 *<br />
1 Instituto <strong>Mexican</strong>o del Petróleo, Eje Central Lázaro Cárdenas Nº 152, Delegación Gustavo A. Madero, 07730, México D.F.<br />
2 Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, Coyoacán,<br />
04510 México, D. F. E-mail: salmon@servidor.unam.mx.; Fax (52) 5616 22 03, 5616 22 17.<br />
This contribution is dedicated to <strong>the</strong> memory <strong>of</strong> Dr. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. Una serie de óxidos Cu-Co-Cr soportados con metales alcalinos<br />
(M), fueron preparados por el método de coprecipitación con<br />
nitratos metálicos (Cu II ,Co II ,Cr III ) y (M 2 )CO 3 en soluciones acuosas.<br />
Los productos calcinados fueron usados como catalizadores para la<br />
síntesis de Fisher-Tropsch en la superficie fija de un microreactor de<br />
acero inoxidable. El material fue caracterizado por difracción de rayos<br />
X y el área de superficie específica, tamaño de poro y propiedades<br />
de adsorción-desorción de nitrógeno fueron determinadas. Los<br />
metales alcalinos favorecieron la síntesis de metanol y previnieron las<br />
reacciones de deshidratación, mientras que la formación de hidrocarburos<br />
es independiente de estos metales.<br />
Palabras clave. conversión syngas; catálisis heterogénea; óxidos<br />
tetrametálicos; Cu-Co-Cr (M); alcoholes; hidrocarburos; caracterización<br />
de catalizadores.<br />
Abstract. A series <strong>of</strong> Cu-Co-Cr oxides doped with alcaline metals<br />
(M), were prepared by <strong>the</strong> coprecipitation method with metal nitrates<br />
(Cu II , Co II , Cr III ) and (M) 2 CO 3 in aqueous solution. The calcined<br />
products were used as catalysts for <strong>the</strong> Fisher-Tropsch syn<strong>the</strong>sis in a<br />
stainless-steel fixed bed microreactor. The material was characterized<br />
by x-ray diffraction, and <strong>the</strong> specific surface area, pore <strong>size</strong> and nitrogen<br />
adsorption-desorption properties were also determined. The alkaline<br />
metals favoured <strong>the</strong> methanol syn<strong>the</strong>sis and prevent <strong>the</strong> dehydration<br />
reactions whereas <strong>the</strong> hydrocarbon formation is independent to<br />
<strong>the</strong>se metals.<br />
Key words. Syngas conversion; heterogeneous catalysis; tetrametallic<br />
oxides Cu-Co-Cr (M); alcohols, hydrocarbons; catalyst characterization.<br />
Introduction<br />
Fisher-Tröpsch Syn<strong>the</strong>sis has been used widely for obtaining<br />
different hydrocarbons <strong>of</strong> industrial interest, i.e. olefins, gasoline,<br />
higher alcohols, etc. In those reactions <strong>the</strong>re are some<br />
parameters that influence <strong>the</strong> catalyst selectivity, as for example<br />
temperature, pressure and gas composition, as well as <strong>the</strong><br />
presence <strong>of</strong> CO 2 in <strong>the</strong> feed.<br />
The carbon monoxide hydrogenation is usually carried<br />
out on catalysts based in transition metal oxides, i.e. CoO and<br />
Fe 2 O 3 , which present a variety <strong>of</strong> catalytic properties [1]. The<br />
production <strong>of</strong> light alcohols i.e. methanol, seems favoured by<br />
<strong>the</strong> presence <strong>of</strong> some promoters in <strong>the</strong> catalyst; as for example<br />
alkaline metals [2], while higher alcohols preferentially proceeds<br />
on ternary systems like Ni-Cu-Zn-O type catalysts [3].<br />
The activity <strong>of</strong> Fisher-Tröpsch catalysts for hydrocarbon<br />
production seems unaffected by <strong>the</strong> presence <strong>of</strong> alkaline metals<br />
in <strong>the</strong> catalyst, but <strong>the</strong> oxygenated products formation depend<br />
on <strong>the</strong> concentration <strong>of</strong> alkaline metals in <strong>the</strong> catalysts [4].<br />
In this work, we studied <strong>the</strong> series <strong>of</strong> Cu-Co-Cr oxides<br />
doped with alkaline metals (M), with <strong>the</strong> aim <strong>of</strong> evaluating<br />
<strong>the</strong>ir catalytic properties, as for example <strong>the</strong> selectivity towards<br />
<strong>the</strong> higher alcohols from Fisher-Tröpsch reactions.<br />
Experimental<br />
The catalysts were prepared by <strong>the</strong> coprecipitation method<br />
with metal nitrates ( Cu II , Co II , Cr III ) from Aldrich and 0.66 M<br />
<strong>of</strong> (M) 2 CO 3 in aqueous solution, under controlled temperature<br />
(23ºC) at pH = 9.0.<br />
The gels were filtered and dried at 80ºC, after washing<br />
several times with demineralized water. A part <strong>of</strong> <strong>the</strong> gel precipitate<br />
was mixed vigorously with an alkaline metal chloride<br />
solution (i.e. Na, Li, K, Rb or Cs ) in order to obtain 2% wt <strong>of</strong><br />
each alkaline metal oxide. The materials were dried, extrudated<br />
in 1/8 inch cylinders and finally calcined at 400ºC for 4 h.<br />
in static air atmosphere.<br />
Catalyst Characterization<br />
The x-ray diffraction studies were performed in a Siemens D-<br />
500 diffractometer with CuKα radiation source and Ni-filter.<br />
The x-ray look amorphous, but only three known phases corresponding<br />
to CuO, CoO and Cr 2 O 3 were recorded. The nitrogen<br />
adsorption-desorption (BET and Langmuir) iso<strong>the</strong>rms<br />
were obtained in order to determine <strong>the</strong> specific surface area
98 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Miguel Pérez et al.<br />
Table 1. Catalyst Phase Composition Determined by Atomic<br />
Absorption. Spectroscopy (% wt).<br />
Catalyst CuO CoO Cr 2 O 3 M 2 O<br />
I 36.10 41.06 20.05 Li = 2.11<br />
II 28.10 43.32 25.01 Na = 2.07<br />
III 33.40 43.01 20.12 K = 2.56<br />
IV 30.00 41.05 20.74 Rb = 2.17<br />
V 36.20 41.00 20.74 Cs = 2.04<br />
Table 2. Textural Properties <strong>of</strong> <strong>the</strong> Syn<strong>the</strong><strong>size</strong>d Materials.<br />
Catalyst Surface Area Pore Volumen Pore Diameter<br />
(m 2 /g) (cm 3 /g) (A°)<br />
I 60.7 0.09 269<br />
II 12.3 0.41 291<br />
III 77.5 0.34 176<br />
IV 96.8 0.39 232<br />
V 116.2 0.49 168<br />
Table 3. Syngas Conversion Data.*<br />
Catalyst X A , O X A –r A ( mCo/g.h.) G(X A h/X A , O )<br />
I Cu-Co-Cr-O 5 -Li 2 O 79.01 78.01 0.1189 0.987<br />
II Cu-Co-Cr-O 5 -NaO 86.70 88.00 0.8280 1.014<br />
III Cu-Co-Cr-O 5 -K 2 O 86.82 89.12 0.0829 1.026<br />
IV Cu-Co-Cr-O 5 -Rb 2 O 73.95 76.50 0.1211 1.034<br />
V Cu-Co-Cr-O 5 -Cs 2 O 88.50 88.00 0.0850 0.994<br />
Reactor temp. 350°C, X A , O .≅ initial conversion, –r A ≅ reaction rate, G = induction parameter,<br />
Co = moles <strong>of</strong> CO converted to products.<br />
Table 4. Alkaline Metal Effects on <strong>the</strong> Syngas Conversion<br />
Reactions.<br />
Alkaline Metal R-OH Yield, % mol HC Yield % mol CO 2 Yield %mol<br />
Li 7.0 24.3 33.0<br />
Na 6.0 24.0 28.0<br />
K 6.5 12.4 38.5<br />
Rb 5.0 6.5 18.7<br />
Cs 7.5 13.4 38.2<br />
and <strong>the</strong> pore <strong>size</strong> distribution, which were measured using an<br />
automatic Micromeritics ASAP 2000 spectrometer. NH 3 -TPD<br />
was determined using a Gas Chromatograph Gow-Mac 550P,<br />
fitted with a <strong>the</strong>rmal conductivity detector. The differential<br />
<strong>the</strong>rmal analysis (DTA) were made in a Perkin-Elmer 1700<br />
Analyser, with heating rates <strong>of</strong> 15ºC/min, and continuous He<br />
flow <strong>of</strong> 20 cc/min.<br />
Results and Discussion<br />
The series <strong>of</strong> catalysts were prepared with <strong>the</strong> purpose <strong>of</strong><br />
promoting <strong>the</strong> production <strong>of</strong> both higher alcohols and hydrocarbons,<br />
as suggested by Courty [5]. The addition <strong>of</strong><br />
alkaline metals was expected to modify <strong>the</strong> catalyst properties,<br />
as shown in table 2. Some <strong>of</strong> <strong>the</strong> catalytic properties<br />
Catalyst Testing<br />
A stainless-steel fixed bed microreactor with 7 mm diameter<br />
and 15 cm length was used. The catalyst (i.e. 0.2 g) was preheated<br />
at 400°C. Helium gas was used as <strong>the</strong> carrier gas, with<br />
a flow rate <strong>of</strong> 30 ml/min. The reactor temperature was monitored<br />
by two Chromel-Alumel <strong>the</strong>rmocouples which were<br />
positioned at <strong>the</strong> center <strong>of</strong> <strong>the</strong> reactor. The flow rate was monitored<br />
using a gas digital mass flowmeter. A dynamic on-line<br />
sampling procedure was used for analysis <strong>of</strong> <strong>the</strong> gas phase,<br />
with a Hewlett-Packard 5890 GC, fitted with FID and an integrator<br />
(model HP-3392). The separation <strong>of</strong> products was<br />
achieved using a 5 m x 1/8 inch Porapak-Q column.<br />
The reaction parameters are summarized as follows: 0.2<br />
g, weight <strong>of</strong> catalyst; He (30 ml/min), gas carrier and flow;<br />
pretreatment temperature, 400°C; reaction temperature,<br />
350°C; H 2 /CO ratio = 1 mol/mol total pressure, 40 kg/cm 2 ;<br />
GHSV = 7377 h –1 ; stabilization time, 60 minutes.<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Product Yields, % mol CO<br />
R-OH<br />
HC<br />
CO2<br />
Li Na K Rb Cs<br />
ALKALINE METALS<br />
Fig. 1. Alkaline metal effect on <strong>the</strong> product distribution in Syngas<br />
Reactions.
Multi-Metallic Oxides as Catalysts for Light Alcohols and Hydrocarbons from Syn<strong>the</strong>sis Gas 99<br />
Table 5. Selectivity to Higher Hydrocarbons and Alcohols.*<br />
Hydrocarbons<br />
Alcohols<br />
Catalyst C1 C2= C2 C3= C3 C1 C2 iC3 nC3 nC4<br />
I CuCoCr-Li 4.27 0.27 0.89 1.30 1.62 4.56 1.58 0.97 0.19 0.21<br />
II CuCoCr-Na 11.8 0.17 1.77 1.85 2.16 5.06 1.14 0.33 0.08 0.00<br />
III CuCoCr-K 8.77 13.8 1.49 0.00 0.00 3.95 1.43 0.83 0.67 0.25<br />
IV CuCoCr-Rb 7.73 0.05 0.60 0.37 0.00 3.39 2.77 1.15 0.49 0.00<br />
V CuCoCr-Cs 11.8 0.1 1.81 1.84 1.98 3.92 4.44 1.31 1.34 0.15<br />
* Reaction selectivity measurements at 60 min, reactor temperature, 350°C, pressure, 40 kg/cm 2 , H 2 /HC ratio, 1 mol/mol.<br />
are shown in table 3, where <strong>the</strong> initial activity rate (X a , 0 ) at<br />
350°C is shown, toge<strong>the</strong>r with <strong>the</strong> conversion data after 60<br />
min on stream. The induction parameter was also included<br />
in this table, i.e. G=X A h/X a , 0 , as well as <strong>the</strong> reaction rate<br />
(–r A ).<br />
The activity data after 60 minutes on stream (350ºC) is<br />
reported in table 3. The best results were obtained with Na, K<br />
and Cs as observed in table 3.<br />
In <strong>the</strong> typical Syngas conversion reaction both CO 2 and<br />
hydrocarbons are produced in higher yields with respect to<br />
o<strong>the</strong>r products, i.e. <strong>the</strong> oxygenated derivatives. As observed in<br />
<strong>the</strong> Table 3, <strong>the</strong> higher yields were produced with Cesium as<br />
alkaline promoter.<br />
Apparently <strong>the</strong> inclusion <strong>of</strong> metal alkaline promoter causes<br />
a catalyst modification, with in turn provokes small differences<br />
in <strong>the</strong> hydrocarbon and alcohol production (Figure 1<br />
and Table 4 ), as well as <strong>the</strong> carbon homologation.<br />
The selectivity towards methane formation seems<br />
favoured by all <strong>the</strong> catalysts, yielding <strong>the</strong> best induction<br />
effects with catalysts containing Na and Cs. Also, <strong>the</strong> ethylene<br />
formation is increased when potassium promoter is included<br />
as catalyst component.<br />
Methanol, ethanol and 2-propanol were favoured by <strong>the</strong><br />
catalysts series studied here. Methanol was produced in higher<br />
amounts. It is well known that catalysts containing Cobalt<br />
form, which are active spinels that favour <strong>the</strong> methanol formation<br />
[5], whereas Cu phases act as reducing agents, but <strong>the</strong>y<br />
might change <strong>the</strong> chromate structure and make it easier for<br />
alloying <strong>the</strong> Co with o<strong>the</strong>r elements. In <strong>the</strong> o<strong>the</strong>r way, <strong>the</strong><br />
alkaline ions restrain <strong>the</strong> alcohol dehydration, thus favouring<br />
<strong>the</strong> formation <strong>of</strong> higher oxygenated compounds. Thus, <strong>the</strong><br />
CuCoCr-M (M = alkaline metal) oxides based catalysts, might<br />
have similar properties as o<strong>the</strong>r systems like Cu-Al-Zn-K [6]<br />
and Cu-Ni-K [7]. Never<strong>the</strong>less, <strong>the</strong> limitation <strong>of</strong> <strong>the</strong> experimental<br />
conditions used in this work, must be improved with<br />
<strong>the</strong> use <strong>of</strong> more severe conditions.<br />
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Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 100-102<br />
Guayanólidas de Stevia laxiflora ‡<br />
Alfredo Ortega,* Patricia Mondragón y Emma Maldonado<br />
Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria,<br />
Coyoacán, 04510 México, D. F. México.<br />
Contribución dedicada a la memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. De las partes aéreas de Stevia laxiflora se aislaron dos<br />
flavonas conocidas y tres nuevas guayanólidas cuyas estructuras<br />
están muy relacionadas con la de eupahakonenina B, también presente<br />
en esta planta.<br />
Palabras clave: Stevia laxiflora, Compositae, lactonas sesquiterpénicas,<br />
guayanólidas, flavonas.<br />
Abstract. From <strong>the</strong> aerial parts <strong>of</strong> Stevia laxiflora two known flavones<br />
and three new guaianolides were isolated. Structures <strong>of</strong> <strong>the</strong> guaianolides<br />
are closely related to that <strong>of</strong> eupahakonenine B also present in<br />
this plant.<br />
Key words: Stevia laxiflora, Compositae, sesquiterpene lactones,<br />
guaianolides, flavones.<br />
Introducción<br />
Los ya numerosos estudios químicos que sobre el género Stevia<br />
se han realizado muestran una composición química muy variada.<br />
Se ha mencionado que la mayoría de las especies contienen<br />
derivados del longipineno y que las lactonas sesquiterpénicas,<br />
principalmente guayanólidas y germacranólidas, se<br />
encuentran con frecuencia en el género, lo mismo que flavonoides<br />
y diterpenos, sobre todo del tipo del kaurano [1, 2]. En este<br />
trabajo se describe el aislamiento de flavonas y guayanólidas<br />
como resultado del estudio químico de Stevia laxiflora D. C.<br />
Resultados y discusión<br />
‡ Contribución 1697 del Instituto de Química, UNAM.<br />
De las partes aéreas de S. laxiflora se obtuvo la mezcla de<br />
β-sitosterol y estigmasterol, así como las flavonas pectolinarigenina<br />
(1) [3] y 7,4’-dimetilapigenina (2) [4, 5]. El componente<br />
mayoritario del extracto fue identificado como eupahakonenina<br />
B (3), una guayanólida previamente aislada de S.<br />
setifera [6] a la que se asignó una estereoquímica errónea en<br />
C-1. Esto se corrigió después, cuando se aisló nuevamente de<br />
Eupatorium chinense L. var. hakonense [7] y de Stevia saturaefolia<br />
[8] y S. mercedencis [9]. Nosotros comprobamos la<br />
identidad de nuestro compuesto con 3 al obtener, por oxidación<br />
con reactivo de Jones, el derivado 4 y comparar sus<br />
datos con los descritos [9]. Se obtuvo también el acétonido 5,<br />
cuyo espectro de RMN 1 H (Tabla 1) muestra las señales características<br />
de los metilos del cetal como un singulete que integra<br />
para seis protones en δ 1.43.<br />
Las laxiflóridas A y B (6 y 7) se aislaron como una mezcla<br />
que no pudo ser resuelta, ya que ambos compuestos presentaron<br />
el mismo rf en CCF. Su espectro de IR mostró absorciones<br />
en 1770, 1730, 1692 y 1645 cm –1 , atribuidas respectivamente<br />
a la presencia de γ-lactona-α, β-no saturada, éster α,<br />
β-no saturado, aldehido y dobles enlaces.<br />
El espectro de RMN 1 H muestra dos conjuntos de señales<br />
en una proporción 2:1. En ambos casos, las señales originadas<br />
por los protones de la estructura propia de la guayanólida<br />
aparecen en su mayoría sobrepuestas, total o parcialmente, y<br />
son muy similares a la exhibidas por eupahakonenina B (Tabla<br />
1). Esto es evidencia de que los compuestos 6, 7 y 3 difieren<br />
entre sí únicamente en el grupo éster unido a C-8. Así, el componente<br />
mayoritario de la mezcla, laxiflórida A (6), mostró<br />
señales en δ 6.64 (dc, J = 7, 2 Hz, H-3’), 2.25 (d, J = 2 Hz, H-<br />
5’) y 10.15 (d, J = 7, Hz, H-4’), que indicaron que el éster<br />
sobre C-8 es un tiglato cuyo carbono 4 se encuentra oxidado a<br />
aldehido. La presencia de este tipo de éster sólo se ha descrito<br />
en una heliangólida aislada de Chromolaena glaberrima [10].<br />
El grupo que esterifica a laxiflórida B (7) deriva del angelato,<br />
es el isómero geométrico del descrito para 6 y se caracterizó<br />
por las siguientes señales: un doblete de cuarteto en δ 6.11 (J =<br />
7, 2 Hz, H-3’), un doblete en δ 2.03 (J = 2 Hz, H-5’) y un<br />
doblete en δ 10.05 (J = 7 Hz, H-4’).<br />
Laxiflórida C (8) presentó en su espectro de IR absorciones<br />
debidas a la presencia de γ-lactona y éster α, β-no saturados<br />
en 1762 y 1721 cm –1 , así como las atribuidas a dobles en<br />
1667 y 1640 cm –1 . Se observaron además dos bandas en 1508<br />
y 874 cm –1 , que son características de un furano β-sustituido.<br />
Su espectro de RMN 1 H mostró que este compuesto es también<br />
una guayanólida, con la misma funcionalización que la<br />
presente en 3-7, pero con un grupo éster diferente. Este fue<br />
caracterizado como un β-furoiloxi por las señales en δ 7.91<br />
(dd, J = 1.5, 1 Hz, H-5’), 7.34 (t, J = 1.5 Hz, H-4’) y 6.64 (dd,<br />
J = 1.5, 1 Hz, H-3’). El mismo éster se encuentra presente en<br />
bahifolina, una guayanólida aislada de Bahia oppositifolia [11,
Guayanolidas de Stevia laxiflora 101<br />
Tabla 1. Datos de RMN 1 H de los compuestos 3, 5-8<br />
(80 MHz, CDCl 3 , TMS como referencia interna).<br />
H 3 5 6 7 8<br />
1 3.24 m* 3.16 m* 3.15 m* 3.15 m* 3.16 m*<br />
2 2.40 m 2.45 m 2.48 m 2.48 m 2.48 m<br />
3 5.53* 5.55* 5.50* 5.50* 5.58*<br />
5 2.82 t a 2.81 t a 2.82 t a 2.82 t a 2.83 t a<br />
9 9 9 9 9<br />
6 4.51 t 4.38 t 4.47 t 4.47 t 4.53 t<br />
9 9 9 9 9<br />
7 3.24 m* 3.16 m* 3.15 m* 3.15 m* 3.16 m*<br />
8 5.66 ddd* 5.55 m* 5.68 m* 5.68 m* 5.70 ddd*<br />
5, 5, 3 5, 5, 3<br />
13 6.26 d 6.28 d 6.25 d 6.29 d 6.28 d<br />
3.8 3.8 3.8 3.8 3.8<br />
13' 5.54 d 5.51 d 5.52 d 5.49 d 5.58 d<br />
3 3 3 3 3<br />
14 5.02 s 4.99 s 5.01 s* 5.01 s* 5.02 s<br />
14' 4.88 s 4.86 s 4.85 s* 4.85 s* 4.88 s<br />
15 1.87 s 1.88 s 1.87 s* 1.87 s* 1.89 s<br />
3' 6.84 t 6.74 m 6.64 dq 6.11 dq 6.64 dd<br />
6 7, 2 7, 2 1.5, 1<br />
4' 4.42 d 4.2-4.5 m 10.15 d 10.05 d 7.39 t<br />
6 7 7 1.5<br />
5' 4.34 s 4.2-4.5 m 2.25 d 2.03 d 7.91 dd<br />
2 2 1.5, 1<br />
Extracción y aislamiento. El material vegetal seco y molido<br />
(1.12 kg) se extrajo con hexano y posteriormente con Me 2 CO<br />
para obtener, después de eliminar los disolventes, 36.8 y 56.3<br />
g de extractos, respectivamente. Cada uno de los extractos se<br />
fraccionó mediante cromatografía en columna (CC) de sílica<br />
gel eluida con mezclas de hexano- AcOEt de polaridad creciente.<br />
De las frs. eluidas con hexano-AcOEt 19:1 de ambas<br />
CC se aislaron 117 mg de la mezcla de β-sitosterol y estigmasterol.<br />
Las frs. eluidas con hexano- AcOEt 9:1 y 17:3 de<br />
ambas columnas se reunieron y purificaron por CC (sílica gel,<br />
hexano-Me 2 CO 9:1) y cristalización para obtener 28 mg de<br />
pectolinarigenina (1) pf 205-208°C (AcOEt-hexano); pf 220-<br />
222°C (MeOH) (lit [3]: pf 206-208°C (benceno); pf 217°C<br />
(MeOH)) y 8 mg de 7,4 ’-dimetilapigenina (2) (pf 174-175°C;<br />
lit [4]: pf 168°C; lit [5]: pf 173°C). Las frs. eluidas con hexano-<br />
AcOEt 4:1 de la cromatografía del extracto de Me 2 CO, se<br />
decoloraron con carbón activado y se purificaron por sucesivas<br />
CC (sílica gel, hexano- AcOEt 9:1) hasta obtener pura la<br />
mezcla de laxiflóridas A (6) y B (7) (21 mg). De las frs. eluidas<br />
con hexano- AcOEt 13:7 y 1:1 de la cromatografía del<br />
extracto de Me 2 CO se aislaron, después de sucesivas CC (sílica<br />
gel, hexano-Me 2 CO 4:1 y hexano- AcOEt 9:1 y 4:1), 15 mg<br />
de laxiflórida C (8) y 20 g de eupahakonenina B (3) [6-9]. Las<br />
estructuras de los compuestos conocidos se determinaron por<br />
análisis de sus datos espectroscópicos y comparación con sus<br />
descripciones en la literatura.<br />
Laxiflóridas A y B (6, 7). Aceite incoloro; IR ν máx.<br />
(CHCl 3 ) cm –1 : 1760, 1690, 1645, 1445, 1380, 1050, 1015,<br />
950, 915.<br />
Laxiflórida C (8). Aceite incoloro; IR ν máx. (CHCl 3 ) cm –1 :<br />
1762, 1721, 1667, 1640, 1575, 1508, 1161, 874.<br />
OMe<br />
(*) señales sobrepuestas; (a) señales anchas.<br />
12] y en varios eudesmanos de Maytenus boaria [13]. Los<br />
datos espectróscopicos descritos para estos grupos son muy<br />
semejantes a los del éster de 8.<br />
Con base en lo anterior se propusieron las estructuras 6, 7<br />
y 8 para las laxiflóridas A, B y C, respectivamente. La gran<br />
labilidad de estos nuevos compuestos impidió la obtención de<br />
una mayor cantidad de datos que apoyaran las estructuras<br />
propuestas, las que sin embargo consideramos correctas dada<br />
la similitud de nuestros datos con los de compuestos cuyas<br />
estructuras fueron sólidamente establecidas.<br />
Parte experimental<br />
R'O<br />
R<br />
O<br />
OH O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
O<br />
OR<br />
3 R =<br />
4 R =<br />
5 R =<br />
6 R =<br />
1 R = OMe; R'= H<br />
2 R = H; R'= Me<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
H<br />
O<br />
H<br />
O<br />
O<br />
O<br />
Material vegetal. Las partes aéreas de S. laxiflora D. C. se recolectaron<br />
en los alrededores de Cuernavaca, Morelos, en septiembre<br />
de 1988. Un ejemplar de la planta se depositó en el<br />
Herbario del Instituto de Biología de la UNAM (AOH-209).<br />
7 R =<br />
8 R =<br />
O<br />
H<br />
O<br />
O<br />
H<br />
O
102 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Alfredo Ortega et al.<br />
Obtención del compuesto 4. A una solución de 3 (100<br />
mg) en Me 2 CO (10 ml) se agregó reactivo de Jones, gota a<br />
gota, hasta persistencia del color naranja. La solución se mantuvo<br />
a 0°C durante toda la adición. El reactivo se eliminó por<br />
filtración a través de una columna empacada con bentonita<br />
(tonsil) y eluida con hexano- AcOEt 7:3. Se eliminó el disolvente<br />
y el residuo se purificó por CC (silica gel, hexano-<br />
AcOEt 4:1). Se obtuvieron 68 mg de 4 como un aceite incoloro,<br />
cuyos datos espectroscópicos coinciden con los descritos<br />
[9].<br />
Obtención del compuesto 5. A una solución de 3 (100<br />
mg) en Me 2 CO (10 ml) se agregaron 10 mg de ácido p-toluensulfónico<br />
(la solución se tornó verde). Se dejó reaccionar por<br />
una noche, se neutralizó con NaHCO 3 y se filtró. El producto<br />
se purificó por CC (silica gel. hexano- Me 2 CO 19:1). Se obtuvieron<br />
51 mg del compuesto 5. Cristales incoloros; pf 185-<br />
188°C; IR ν máx. (CHCl 3 ) cm –1 : 1762, 1707, 1659, 1449, 1378,<br />
1251, 1045; EM-IE m/z (rel. int.): 400 [M] + (1); 385 (0.4); 342<br />
(1); 97 (100), 69 (57), 43 (89), 41 (81).<br />
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Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 103-105<br />
Investigación<br />
Anti-inflammatory Active Compounds from <strong>the</strong> n-Hexane Extract<br />
<strong>of</strong> Euphorbia hirta<br />
Mariano Martínez-Vázquez, 1 * Teresa O. Ramírez Apan, 1 María Eugenia Lazcano 1 and Robert Bye 2<br />
1 Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria,<br />
Coyoacán, 04510 México, D. F. México. E mail: marvaz@servidor.unam.mx<br />
2 Jardín Botánico, Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria,<br />
Coyoacán, 04510 México, D.F. México.<br />
Dedicated to <strong>the</strong> memory <strong>of</strong> Dr. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. El extracto hexánico de las partes aéreas de Euphorbia<br />
hirta L. (Euphorbiaceae), así como sus principales constituyentes<br />
triterpénicos; β-amirina (1), 24-metilencicloartenol (2), y β-sitosterol<br />
(3) fueron evaluados como agentes anti-inflamatorios en el modelo<br />
del TPA. Tanto el extracto como los triterpenos aislados mostraron<br />
actividad anti-inflamatoria significativa y dependiente de la dosis.<br />
Con el fin de investigar si los compuestos aislados poseen efectos<br />
aditivos en sus propiedades antiflogistas, se realizaron evaluaciones<br />
de algunas combinaciones duales y triples de los triterpenos. Los<br />
resultados obtenidos mostraron que algunas de estas combinaciones<br />
presentaron valores mas altos de inhibición del edema que aquellos<br />
correspondientes a cada uno de los triterpenos por separado.<br />
Palabras clave. Euphorbia hirta, Euphorbiaceae, triterpenos, β-amirina,<br />
24-metilencicloartenol, β-sitosterol, actividad anti-inflamatoria.<br />
Abstract. The n-hexane extract <strong>of</strong> <strong>the</strong> aerial parts <strong>of</strong> Euphorbia hirta<br />
L. (Euphorbiaceae) and its main triterpenes, β-amyrin (1), 24-methylencycloartenol<br />
(2), and β-sitosterol (3) were evaluated for antiinflammatory<br />
effects in mice. Both <strong>the</strong> extract and <strong>the</strong> triterpenes<br />
exerted significant and dose-dependent anti-inflammatory activity in<br />
<strong>the</strong> TPA-induced ear model. Some dual and triplet combinations <strong>of</strong><br />
<strong>the</strong> triterpenes were tested as anti-inflammatory agents. The results<br />
showed that <strong>the</strong> combinations were higher in magnitude as antiinflammatory<br />
agents than those produced by each triterpene alone.<br />
Keywords. Euphorbia hirta, Euphorbiaceae, triterpenes, 24-methylencycloartenol,<br />
β-amyrin, β-sitosterol, anti-inflammatory activity.<br />
Introduction<br />
Euphorbia hirta (Euphorbiaceae) is a pantropic herbaceous<br />
wild plant which has been widely used in several countries as<br />
antidiarrheic, antidiuretic and expectorant, and also as a remedy<br />
for bronchitis, asthma, intestinal ailments <strong>of</strong> children and<br />
for <strong>the</strong> treatment <strong>of</strong> various skin diseases [1]. In México, it<br />
grows in <strong>the</strong> Sierra Norte de Puebla region, where is used by<br />
<strong>the</strong> native people under <strong>the</strong> names <strong>of</strong> hierba de la golondrina<br />
or sabañonxihuit for <strong>the</strong> treatment <strong>of</strong> cancer and skin diseases<br />
[2]. It has been published <strong>the</strong> analgesic, antipyretic and antiinflammatory<br />
activities <strong>of</strong> a lyophilized aqueous extract <strong>of</strong> E.<br />
hirta [3]. In this report we describe <strong>the</strong> anti-inflammatory<br />
activity <strong>of</strong> a n-hexane extract <strong>of</strong> E. hirta as well as <strong>the</strong> isolation<br />
and identification <strong>of</strong> <strong>the</strong> compounds responsible <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
anti-inflammatory effect on <strong>the</strong> 12-O-tetradecanoyl phorbol<br />
acetate (TPA)-induced mouse ear edema test [11]. Fur<strong>the</strong>rmore,<br />
in order to investigate a possible addition <strong>of</strong> <strong>the</strong>ir<br />
effects, several combinations <strong>of</strong> <strong>the</strong> active principles isolated<br />
also were tested.<br />
Discussion<br />
The three triterpenes: β-amyrin (1), 24-methylencycloartenol<br />
(2), and β-sitosterol (3), isolated from E. hirta were examined<br />
for <strong>the</strong>ir inhibitory effects on TPA-induced inflammation in<br />
mice. The inhibitory effects were compared with those <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
commercially available anti-inflammatory drug indomethacin<br />
(table 1). All <strong>of</strong> <strong>the</strong> triterpene alcohols markedly inhibited <strong>the</strong><br />
TPA-induced inflammation, within a range <strong>of</strong> 0.1-0.3 mg per<br />
ear at <strong>the</strong> 50% inhibitory dose, being β-amyrin (1) <strong>the</strong> most<br />
potent, since it exhibited <strong>the</strong> strongest inhibitory effect (0.12<br />
mg per ear). These data are in complete agreement with those<br />
published for <strong>the</strong> anti-inflammatory activities <strong>of</strong> 1, 2 and 3,<br />
tested in o<strong>the</strong>r models, such as carageenen- and ethyl phenyl<br />
propiolate-induced edema in rats [4-6]. Based on <strong>the</strong>se results,<br />
it was shown that <strong>the</strong> skeleton <strong>of</strong> <strong>the</strong> tested compounds has no<br />
influence on <strong>the</strong> anti-inflammatory activity, since <strong>the</strong> three<br />
compounds tested were active.<br />
The presence <strong>of</strong> 1, 2 and 3 in E. hirta leads to <strong>the</strong> question<br />
if <strong>the</strong>ir affect could be additive. Obviously, in <strong>the</strong> n-hexane
104 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Mariano Martínez-Vázquez et al.<br />
Table 1. Inhibitory effects by E. hirta extract, compounds 1-3<br />
and indomethacin.<br />
Compound ED 50 (mg/ear) Vmax Km<br />
n-hexane extract 0.70 (r = 0.96)<br />
β-amyrin (1) 0.12 (r = 0.998) 13.64 1.23 × 10 –1<br />
24-methylen-cycloartenol (2) 0.26 (r = 0.987) 9.56 8.72 × 10 –2<br />
β-sitosterol (3) 0.14 (r = 0.989) 8.33 5.07 × 10 –3<br />
indomethacin 0.20 (r = 0.989)<br />
r: correlation coefficient<br />
extract <strong>the</strong>ir activities are diminished, since it showed <strong>the</strong><br />
higher ED 50 value. Probably this behavior could be due to <strong>the</strong><br />
presence <strong>of</strong> o<strong>the</strong>r components in <strong>the</strong> extract. Then, in order to<br />
answer <strong>the</strong> formulated question, several dual and triplet combinations<br />
<strong>of</strong> pure triterpenes were tested. The results are<br />
shown in table 2.<br />
Taking into account that <strong>the</strong> triterpenes tested exert <strong>the</strong>ir<br />
anti-inflammatory effects by interacting reversibly with one<br />
population <strong>of</strong> receptors, and that <strong>the</strong>ir affect is proportional to<br />
<strong>the</strong> number <strong>of</strong> receptors occupied, we used <strong>the</strong> Seegers’s<br />
methodology [7] to estimate <strong>the</strong> activities <strong>of</strong> <strong>the</strong> different<br />
combinations (V calculated), and compare <strong>the</strong>se values with<br />
those experimentally observed (V experimental).<br />
The results shown in table 2 clearly indicate that almost all<br />
<strong>the</strong> dual combinations except one were additive, at least on <strong>the</strong><br />
concentrations used; among <strong>the</strong> two triplet combinations only<br />
one showed an additive pr<strong>of</strong>ile. On <strong>the</strong> o<strong>the</strong>r hand, all <strong>the</strong> dual<br />
combinations at 0.25 mg per ear, presented higher values than<br />
a simple addition <strong>of</strong> effects <strong>of</strong> each triterpene. Since inhibitors<br />
<strong>of</strong> TPA-induced inflammation have demonstrated <strong>the</strong>ir inhibitory<br />
activities against tumor promotion, <strong>the</strong>se triterpenoids,<br />
specially 1, and <strong>the</strong> dual combinations described here are<br />
expected to be potent anti-tumor agents [6].<br />
Experimental section<br />
Materials and Methods. Animals. Groups <strong>of</strong> six male CD-1<br />
mice weighing 25-30 g were used. The animals were provided<br />
by Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de<br />
México. All animals were maintained in suitable nutritional<br />
and environmental conditions through <strong>the</strong> experiments.<br />
Plant material. E. hirta was collected in San Nicolás de los<br />
Ranchos Puebla, in September <strong>of</strong> 1994. A voucher has been<br />
deposited at <strong>the</strong> Herbario Nacional, Universidad Nacional Autónoma<br />
de México. (MEXU 1516) Air dried and powdered<br />
whole plant was extracted successively with hexane and<br />
MeOH at room temperature. The solvents were removed<br />
under reduced pressure.<br />
Chromatography <strong>of</strong> <strong>the</strong> bioactive n-hexane extract (17.4<br />
g) on Si gel (250 g) using n-hexane with increasing proportions<br />
<strong>of</strong> EtOAc gave a mixture <strong>of</strong> β-amyrin and 24-methylencycloartenol,<br />
which was separated by fractional crystallization<br />
from acetone and methanol, affording 232 mg <strong>of</strong> β-amyrin<br />
and 59 mg <strong>of</strong> 24-methylen cycloartenol. From <strong>the</strong> subsequent<br />
fractions 525 mg <strong>of</strong> β-sitosterol were obtained.<br />
The identities <strong>of</strong> β-amyrin, 24-methylencycloartenol and<br />
β-sitosterol were confirmed by comparison <strong>of</strong> <strong>the</strong>ir physical<br />
and spectroscopic properties (IR, MS, 1 H and 13 C-NMR) with<br />
<strong>the</strong> data reported in <strong>the</strong> literature [8-10].<br />
Anti-inflammatory activity. The 12-O-tetradecanoyl phorbol<br />
acetate (TPA) ear was performed as already described [11].<br />
Groups <strong>of</strong> 6 male CD-1 mice (25-39 g) were anaes<strong>the</strong>tized<br />
with Ketalar® and 10 µl <strong>of</strong> an ethanolic solution containing<br />
<strong>the</strong> irritant (25 µg <strong>of</strong> TPA, Sigma) and <strong>the</strong> appropriate amount<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong> substances under testing were applied to <strong>the</strong> inner surface<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong> right ear <strong>of</strong> mice (surface: about 1 cm 2 ), <strong>the</strong> left ear<br />
remaining untreated. Control animals received only <strong>the</strong> irritant<br />
and vehicle. Four hours later <strong>the</strong> animals were killed by cervical<br />
dislocation and plug (9 mm in diameter) was removed<br />
from both <strong>the</strong> treated and <strong>the</strong> untreated ear. The difference in<br />
weight between <strong>the</strong> two plugs was taken as a measure <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
edematous response [12].<br />
Statistical analysis. All data are represented as mean ± standard<br />
error mean (SEM) or as percentages. The analysis <strong>of</strong><br />
variance (ANOVA) and <strong>the</strong> Dunnet’s test were used to compare<br />
several groups with a control. P values <strong>of</strong> 0.05 or less<br />
were considered significant. ED 50 values were evaluated<br />
according to a linear regression model, plotting log dose versus<br />
percentage or activity. Assuming that <strong>the</strong> drugs tested all<br />
exert <strong>the</strong>ir anti-inflammatory effects by interacting reversibly<br />
with one population <strong>of</strong> receptors, and that <strong>the</strong>ir effects is proportional<br />
to <strong>the</strong> number <strong>of</strong> receptors occupied, <strong>the</strong> relationships<br />
between <strong>the</strong> effect observed, V, and <strong>the</strong> dose <strong>of</strong> <strong>the</strong> drug<br />
given, A, is presented by equation 1<br />
V = V max .A/K+A (1).<br />
Table 2. Data <strong>of</strong> inhibition for <strong>the</strong> combinations <strong>of</strong> compounds<br />
1-3.<br />
Combination dose Inhibition V V<br />
(mg/ear) (%) (calculated) (experimental)<br />
2 + 3 0.025 28.13* 6.61 4.14<br />
0.25 82.93** 8.25 12.20<br />
1 + 2 0.025 26.69* 3.6 3.88<br />
0.25 87.53** 9.39 12.88<br />
1 + 3 0.025 20.05 0.76 2.92<br />
0.25 65.04** 8.56 9.56<br />
1 + 2 + 3 0.017 21.14 7.28 3.12<br />
* p < 0.05; ** p < 0.01<br />
0.17 56.64 6.45 8.36
Anti-inflammatory Active Compounds from <strong>the</strong> n-Hexane Extract <strong>of</strong> Euphorbia hirta 105<br />
References<br />
HO<br />
Figura 1.<br />
HO<br />
1<br />
The parameters which characterize this equation, and<br />
which can be estimated from <strong>the</strong> observations are V max , <strong>the</strong><br />
maximum effect which is <strong>the</strong>oretically attained when all<br />
receptors are occupied by an infinite dose <strong>of</strong> <strong>the</strong> drugs, and K,<br />
<strong>the</strong> dissociation constant for <strong>the</strong> drug-receptor complex.<br />
In <strong>the</strong> present study estimates <strong>of</strong> Vmax and K were determined<br />
by a regression linear transformation <strong>of</strong> equation 1. In<br />
order to obtain response metameters, (V experimental), which<br />
increase with increasing doses <strong>of</strong> <strong>the</strong> drugs, <strong>the</strong> difference<br />
between <strong>the</strong> mean response observed in <strong>the</strong> vehicle-treated mice<br />
and <strong>the</strong> response observed in <strong>the</strong> drug-treated mice was taken.<br />
Under <strong>the</strong> assumptions stated earlier and under <strong>the</strong><br />
assumption that <strong>the</strong> drugs act additively, <strong>the</strong> activities (V calculated)<br />
<strong>of</strong> dual and triple drug combinations may be predicted<br />
by <strong>the</strong> following equations.<br />
HO<br />
3<br />
2<br />
1. Yoshida, T.; Chen, L.; Shingu, T.; Okuda, T. Chem. Pharm. Bull.<br />
1988, 36, 2940-2949.<br />
2. Martínez. M. A.; Evangelista, V.; Mendoza, M.; Morales, G.;<br />
Toledo, G. Wong Catálogo de Plantas Útiles de la Sierra Norte de<br />
Puebla, México. Instituto de Biología UNAM pp 110. 1995.<br />
3. Lanhers, M.C.; Fleurentin, J.; Dorfman, P.; Mortier, F.; Pelt, J.<br />
M. Planta Med. 1991, 57, 225-231.<br />
4. Yasukawa, K.; Takido, M.; Takenchi, M. Chem. Pharm. Bull.<br />
1989, 37, 1071-1073.<br />
5. Yasukawa, K.; Takido, M.; Matsumoto, T.; Takeuchi, M.; Nakagawa,<br />
S. Oncology 1991, 48, 72-76.<br />
6. Akihisa, T.; Yasukawa, K.; Oinuma, H.; Kasahara, Y.; Yamanouchi,<br />
S.; Takido, M.; Kumaki, K.; Tamura, T. Phytochemistry<br />
1996, 43, 1255-1260.<br />
7. Seegers, J. M.; Jager, L. P.; Zandberg, P.; Van Noordwijk, J.<br />
Arch. Int. Pharmacology 1981, 251, 237-254.<br />
8. De Pascual, J.; Urones, J. G.; Marcos, Y. S.; Basabe, P.; Sexmero,<br />
Ma. J.; Fernández, R. Phytochemistry 1987, 26, 1767-1776.<br />
9. Knight, S. A. Org. Mag. Res. 1974, 6, 603-611.<br />
10. Wright, J. L. C.; Shimizu, S.; Smith, D. G.; Walter, J. A.; Idler,<br />
D.; Khalil, W. Can. J. Chem. 1978, 50, 1898-1903.<br />
11. Tubaro, A.; Dri, P.; Delbello, G.; Zilli, C.; Della Loggia R.<br />
Agents Actions 1985, 17, 341-349.<br />
12. Della Loggia R.; Tubaro, A.; Sosa, S.; Becker, H.; Saar, St.;<br />
Isaac, O. Planta Med. 1994, 60, 516-520.<br />
Vab = A.V max a.K b + B.V max b.K a /K a .K b + A.K b + Bk a<br />
Vabc = A.V max a.K b .K c + B.V max b.K a K c + C.V max c.K a .K b /<br />
K a .K b .K c + A.K b .K c + B.K a .K c + Ck a .K b<br />
In which for drugs a, b and c respectively: K a , K b and K c =<br />
<strong>the</strong> dissociation constant <strong>of</strong> <strong>the</strong> drug-receptor complex. V max a,<br />
V max b and V max c = <strong>the</strong> maximum effect. A, B and C = <strong>the</strong> dose.<br />
V ab and V abc are <strong>the</strong> effects <strong>of</strong> <strong>the</strong> dual and triple combinations,<br />
respectively. The differences between <strong>the</strong> measured<br />
effects <strong>of</strong> each combination and <strong>the</strong> expected effects were<br />
tested at <strong>the</strong> 5% level <strong>of</strong> significance using <strong>the</strong> estimate <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
standard error <strong>of</strong> <strong>the</strong> mean response observed. The effect <strong>of</strong> a<br />
combination is classified as additive when <strong>the</strong> mean response<br />
observed does not differ significantly from its expectation.<br />
Acknowledgments<br />
This work has been supported by CONACYT Project (25494/N)
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 106-109<br />
Investigación<br />
Fotoadiciones de etanol a 6b-angeloiloxifuranoerem<strong>of</strong>il-10bH,9-ona<br />
y sus derivados<br />
Manuel Jiménez-Estrada*, Ricardo Reyes-Chilpa, Eugenia Cerqueda e Isabel Saad<br />
Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México. Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, Coyoacán,<br />
04510 México, D.F. Teléfono: (52)56-22-44-30; Fax (52)56-16-22-17; E-mail: manuelj@servidor.unam.mx<br />
Dedicado a la memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. Para identificar los grupos funcionales capaces de ser fotoexcitados,<br />
la 6β-angeloiloxi-furanoerem<strong>of</strong>il-10βH-9-ona (aislada de<br />
Senecio praecox) fue sujeta a una fotoadición de etanol, en presencia<br />
de benz<strong>of</strong>enona como sensibilizador. Se concluyó que el grupo carbonilo<br />
en C-9 es requerido para la reacción, y que el doble enlace<br />
C 11 -C 12 - es el más reactivo.<br />
Palabras clave: fotólisis, fotoadición, erem<strong>of</strong>ilona, sensibilizador.<br />
Abstract. In order to identify <strong>the</strong> functional groups able to be photoexcitated,<br />
<strong>the</strong> 6β-angeloyloxyfuranoeremophil-10βH-9-one (isolated<br />
from Senecio praecox) was subjected to ethanol photoaddition in<br />
<strong>the</strong> presence <strong>of</strong> benzophenone as sensitizer. It was concluded that <strong>the</strong><br />
C-9 carbonyl group is required for <strong>the</strong> reaction, and that <strong>the</strong> C 11 C 12<br />
double bond is <strong>the</strong> most reactive.<br />
Key words: photolysis, photoaddition, eremophilone, sensitizer<br />
Introducción<br />
Del tallo de Senecio praecox (Familia Compositae, Tribu Senecioneae)<br />
se obtiene principalmente el 6β-angeloiloxifuranoerem<strong>of</strong>il-10βH-9-ona<br />
(1) [1-3]. Este compuesto contiene grupos<br />
funcionales que pueden ser excitados electrónicamente debido a<br />
la energía lumínica que absorben principalmente de la región<br />
ultravioleta del espectro electromagnético, llevándolos a estados<br />
excitados de triplete y de singulete. Estos estados de alta energía<br />
se pueden alcanzar por reacciones químicas y/o por procesos enzimáticos<br />
en las células y organelos, en ausencia de luz [4]. Los<br />
metabolitos secundarios alcanzan estos estados excitados in vivo,<br />
y probablemente juegan un papel importante en los procesos de<br />
la vida de las plantas [5], por lo que resulta interesante conocer el<br />
comportamiento fotoquímico de estos metabolitos. El etanol, al<br />
ser excitado fotoquímicamente, es capaz de generar radicales<br />
libres. Estas especies químicas reactivas causan variados efectos<br />
sobre las células, las enzimas y las moléculas de los procesos<br />
vitales; por ello resulta interesante conocer su efecto sobre los<br />
productos naturales. En esta ocasión se informa de las fotoadiciones<br />
de etanol al compuesto 1 y derivados en presencia o<br />
ausencia de un fotosensiblizador (benz<strong>of</strong>enona).<br />
Resultados y discusión<br />
El compuesto 1 se obtuvo de los tallos del extracto metanólico<br />
de Senecio praecox [6] mediante procedimientos convencionales.<br />
Las condiciones de las fotorreacciones se muestran en la<br />
Tabla 1 y se llevaron a cabo en un equipo fotoquímico Rayonet.<br />
Se encontró que la doble ligadura del angelato en algunos<br />
casos se isomeriza de trans a cis . Se hidrogenó dicha doble<br />
ligadura con Pd/C (5%) y se obtuvo 2, que al someterlo a irradiación<br />
se observó la formación de mezclas complejas de productos.<br />
Sin embargo, cuando 1 se sometió a irradiación en<br />
etanol con lámparas de 350 nm en presencia de un fotosensibilizador<br />
(benz<strong>of</strong>enona) se obtuvieron cuatro compuestos, que<br />
se caracterizaron como 3, 4, 5 y 6 (Fig. 1). Por otra parte,<br />
1<br />
H<br />
O<br />
9<br />
O<br />
EtOH<br />
350 nm<br />
H O O<br />
Ph<br />
H<br />
O<br />
O<br />
OR'<br />
H<br />
O<br />
O<br />
OR<br />
Ph<br />
15<br />
OAng<br />
OH<br />
OR<br />
Figura 1.<br />
1<br />
3 4 4a 5<br />
R OAng OAng H<br />
R' H Ac H<br />
6 6a<br />
R H Ac
Fotoadiciones de etanol a 6β-angeloiloxifuranoerem<strong>of</strong>il-10βΗ,9-ona y sus derivados 107<br />
H O O<br />
EtOH<br />
350 nm<br />
H O O<br />
OH<br />
H O O OH<br />
sens.<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
2<br />
7<br />
7a<br />
H<br />
OH<br />
O<br />
H<br />
O<br />
O<br />
OAng<br />
Figura 2.<br />
8 9<br />
cuando 2 se irradió en las mismas condiciones que 1 se formaron<br />
7 y 7a (Fig. 2). El desplazamiento químico de la señal<br />
correpondiente a H-10 indica que 6 y 7a son epímeros.<br />
Los fotoproductos indican que hay una reacción inicial<br />
del etanol, que por efecto del sensibilizador [7] pasa a un estado<br />
excitado de triplete y lo tranforma al radical libre (Fig. 3),<br />
el cual por adición al doble enlace [8] del anillo furánico,<br />
provoca la ruptura homolítica del enlace C-O del angelato. En<br />
la Fig. 3 se muestra la formación de los diferentes radicales<br />
libres que se generan y que podrían explicar la formación de<br />
los productos.<br />
Para conocer el efecto que tiene el carbonilo en C-9 sobre<br />
el resto de la molécula, 1 se redujo con NaBH 4 y se obtuvo 8<br />
(no se determinó la estereoquímica de los centros quirales formados).<br />
Al irradiar 8 en las condiciones indicadas en la tabla<br />
3, solo se forma el compuesto 1.<br />
Finalmente, el compuesto 1 se redujo a la cetona 9 con<br />
polvo de Zn. 9 se sometió al efecto de la luz ultravioleta<br />
durante 8.5 h y se transformó a 6 y 7a. En resumen, la presencia<br />
del grupo carbonilo en C-9 favorece la activación electrónica<br />
de 1 y permite que el doble enlace C(11)-C(12) [9] del<br />
anillo furánico sea capaz de adicionar los radicales libres formados<br />
y por una posterior eliminación de átomos de hidrógeno<br />
se llega a los fotoproductos. Asimismo, el carbonilo induce<br />
una corriente electrónica a través del anillo furánico para activar<br />
alílicamente al enlace C(6)-OAng. En el caso del producto<br />
5, la ruptura fue en el enlace O-Ang. La reconversión del alcohol<br />
8 al compuesto original en las condiciones de fotorreacción<br />
sugiere que en la naturaleza este sistema electrónico debe<br />
participar en procesos oxido-reductivos.<br />
Parte experimental<br />
Los puntos de fusión se determinaron en un aparato Fisher-Jones<br />
y no están corregidos. Las cromatografías en columna (cc) se<br />
efectuaron en alúmina Alcoa F-20 (80-200), silicagel 60 Merck<br />
(70-230) y cromataplacas de silicagel F-254 Merck de 2 mm de<br />
espesor. Los espectros de UV se determinaron en hexano,<br />
metanol y etanol en un espectr<strong>of</strong>otómetro, UV 160V Shimadzu.<br />
Los espectros de IR se hicieron en película y en solución, en un<br />
espectr<strong>of</strong>otómetro IR Nicolet FT-IR 55X. Los espectros de<br />
RMN se hicieron en espectrómetros Varian Gemini-200 o<br />
Varian VXR-300S. Los desplazamientos químicos estan dados<br />
en ppm (δ) referidos al TMS. Los espectros de masas se determinaron<br />
en un espectrómetro Hewlett-Packard modelo 5945A, a<br />
70 eV. Las irradiaciones se hicieron en un reactor fotoquímico<br />
Rayonet NORPR-100 con lámparas a 253.7, 300 y 350 nm. Las<br />
soluciones se burbujearon con argón, la temperatura se mantuvo<br />
entre 20° y 25°C con un recirculador de agua.<br />
Hidrogenación de 1. Una solución del compuesto 1 (2g) en<br />
AcOEt (75 ml) se hidrogenó en presencia de Pd/C (5%) (200<br />
mg) hasta que terminó la absorción de hidrógeno, se filtró el<br />
catalizador, se evaporó el disolvente quedando el derivado<br />
hidrogenado (2), como un residuo aceitoso, Rf 0.53 (AcOEt-<br />
C 6 H 6 , l:9); UV (EtOH) λ max (log ε) 220 (3.51), 283 (3.7)<br />
nm; IR (CHCl 3 ) ν max 1730, 1675, 1620, 1540 cm –1 ; RMN 1 H<br />
(CDCl 3 , 200 MHz) δ 7.38 (m, l H, H-12), 6.24 (s, l H, H-6),<br />
2.74 (d, J = 5 Hz, l H, H-10), 2.39 (m, J = 6Hz, l H, H-17)<br />
2.06 (d, J = l Hz, 3 H, Me-11), l.19 (d, J = 2Hz, 3H, Me-17),<br />
C 6 H 5<br />
O<br />
C 6 H 5<br />
hν<br />
350 nm<br />
C 6 H 5<br />
O<br />
C 6 H 5<br />
*<br />
3<br />
EtOH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
C 6 H 5 C 6 H 5<br />
Figura 3.
108 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Manuel Jiménez-Estrada et al.<br />
Tabla 1. Datos referentes a la fotólisis de 1.<br />
Cantidad Disolvente Sensibil. λ (nm) t (h) δ H-18 Observ.<br />
(mg) (ml) (mg)<br />
100 a (10) - 254 11 6.84 ++<br />
100 b (10) - 254 11 6.85 ++<br />
100 + j (100) c (10) - 254 11 - +<br />
100 e (10) - 254 8 - +<br />
- 350 7 6.85 ++<br />
100 f (300) - 300 8 - +<br />
100 c (10) - 300 8 - +<br />
- 350 12 6.86 ++<br />
100 f (10) i (50) 300 8 - +<br />
- 350 12 - +<br />
100 f (10) - 300 8 - +<br />
100 d (10) - 350 12 6.87 ++<br />
100 b (10) - 300 8 - +<br />
- 350 12 6.85 ++<br />
100 + j (100) c (10) - 300 11 - +<br />
100 + k (10) g (10) - 300 24 - +<br />
100 f (10) i (50) 350 11 - +<br />
a: AcOEt; b: Me 2 CO; c: C 6 H 6 ; d: CHCl 3 ; e: EtOH; f: C 6 H 12 ; g: CCl 4 ; h): THF; i:<br />
acet<strong>of</strong>enona; j: anhídrido maleico; k: peróxido de benzoílo; + : sin cambio; ++: isomerización.<br />
1.10 (s, 3 H, Me-5), 0.9 (d, J = 6 Hz, 3 H, Me-4).<br />
Fotólisis de 1 en etanol en presencia de benz<strong>of</strong>enona. A una<br />
solución de 1 (500 mg) en etanol (300 ml) se le agregó benz<strong>of</strong>enona<br />
(100 mg). Después de 1.5 h de irradiación con lámparas<br />
de 350 nm se evaporó el disolvente, y se obtuvo un<br />
residuo aceitoso amarillento (las fotorreacciones se controlaron<br />
por cromatografía en capa fina). Los fotoproductos se<br />
separaron por cromatografía en columna con alúmina Alcoa<br />
F-20 (150 g) y como eluyentes hexano-C 6 H 6 -AcOEt, en polaridad<br />
creciente. De las fracciones eluidas con hexano-C 6 H 6<br />
25:75 hasta C 6 H 6 (100%) cristalizó el fotoproducto 3, que se<br />
purificó por cromatografía preparativa en capa fina, eluyendo<br />
con una mezcla de C 6 H 6 -AcOEt, 9:1. Se recristalizó de hexano;<br />
cristales blancos (5.9% de rend.), pf 189-90°C; UV<br />
(EtOH) λ max (log ε) 220 (4.4), 285 (3.4) nm; IR (CHCl 3 ) ν max<br />
3590, 1660, 1600 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 200 MHz) δ 7.33<br />
(m, 10 H, Ar-H), 4.0 (s, 2 H, H-1, H-2), 3.55 (d, J = 9Hz, 1 H,<br />
H-10), 2.5 (OH), 2.42 y 2.26 (dd, J = 6, J=18 Hz, 2 H, H-6’,<br />
H-6), 0.95 (d, J = 1.5Hz, 3H, Me-11), 0.78 (d, J = 9 Hz, 3 H,<br />
Me-4) y 0.75 ppm (s, 3 H, Me-5); EMIE m/z (int. rel): 232 M +<br />
(73). Anal C 80.18%, H 7.4%, calcd para C 28 H 32 O 3 , C<br />
80.73%, H 7.74%. Al eluir con C 6 H 6 -AcOEt (95:5), se obtuvieron<br />
dos productos que se separaron por cromatoplaca eluyendo<br />
dos veces con C 6 H 6 -AcOEt-hexano (6:3:1). 4 es un<br />
aceite amarillo de Rf 0.49 (C 6 H 6 -AcOEt, 7:3); 11% de<br />
rendimiento; UV (EtOH) λ max (log ε) 221 (4.0), 292 (3.8) nm;<br />
IR (CHCl 3 ) ν max 3595, 1710, 1675, 1620, 1555 cm –1 ; RMN<br />
1H (CDCl 3 , 200 MHz) δ 6.23 (s, 1 H, H-6), 5.98 (c, J = 12, J =<br />
24 Hz, 1 H), 4.85 (c, J = 12 J = 24 Hz, 1 H, H-base del alcohol,<br />
H-21), 2.58 (d, J = 6, 5 Hz, 1 H, H-10), l.95 (d, J = 1.5<br />
Hz, 3 H, Me-11), 1.5 (d, J = 9 Hz, 3 H, Me-21), 1.0 (s, 3 H,<br />
Me-5), 0.84 (d, J = 9Hz, 3 H, Me-4). EMIE m/z (int. rel.): 374<br />
M + (40). El producto 5 (6.3%) cristalizó de acetona, cristales<br />
Tabla 3. Datos referentes a la fotólisis de 9.<br />
Cantidad Disolvente Sensibil. λ (nm) t (h) Observ.<br />
(mg) (ml) (mg)<br />
50 b (10) - 300 10 &<br />
100 b (10) - 350 22 &<br />
11 c (10) - 350 22 &<br />
30 e (5) - 254 5 &<br />
50 e (10) n (5) 254 4 +++<br />
100 e (10) - 300 6 &<br />
100 e (10) n (10) 300 6 &<br />
100 e (10) - 350 22 &<br />
100 e (10) n (10) 350 18 +++<br />
50 f (10) - 254 8.5 &<br />
50 f (10) - 300 10 +++<br />
50 f (10) n (5) 300 10 +++<br />
100 f (10) n (5) 350 22 &<br />
Las letras tienen el mismo significado de las Tablas 1 y 2. n: benz<strong>of</strong>enona; &: identificación<br />
de 1.<br />
Tabla 2. Datos referentes a la fotólisis de 2.<br />
Cantidad (mg) Disolvente λ (nm) t (h) Observ.<br />
100 f (10) 254 7 +<br />
350 6 +++<br />
100 h (10) 254 7 +<br />
350 6 +++<br />
100 m (10) 350 7 +<br />
350 6 +++<br />
Las letras tienen el mismo significado de la Tabla 1. m: metanol; +++: formación de va -<br />
rios productos.<br />
blancos, pf 131-133°C; UV (EtOH) ν max (log ε) 228 (3.4), 290<br />
(3.3) nm; IR (CHCl 3 ) λ max 3610, l675, 1620, 1550 cm –1 ; RMN<br />
1H (CDCl 3 , 200MHz) δ 7.32 (m, 1 H, H-12), 4.92 (s, 1 H, H-<br />
6), 2.58 (d, J = 3, 6 Hz, 1 H, H-10), 2.3 (OH), 2.06 (d, J =l .5<br />
H, 3H, Me-11), 1.10 (s, 3 H, Me-5) y 0.83 ppm (d, J = 10 Hz,<br />
3 H, Me-4). EMIE m/z (int. rel.) 248 M + (25). La continuación<br />
de la cromatografía principal con C 6 H 6 -AcOEt (9:1) hasta<br />
C 6 H 6 -AcOEt (4:1), condujo a la obtención de 6 (91%), aceite,<br />
Rf 0.31 (C 6 H 6 -AcOEt, 7:3); UV (EtOH) λ max (log ε) 230<br />
(3.5), 291 (3.8) nm; IR (CHCl 3 ) ν max : 3959, 1665, 1615, 1550<br />
cm –1 ; RMN 1 H (CCl 4 + D 2 O): δ 4.82 (c, J = 6 Hz, 1 H), 3.2 (d,
Fotoadiciones de etanol a 6β-angeloiloxifuranoerem<strong>of</strong>il-10βΗ,9-ona y sus derivados 109<br />
J = 6 Hz, 1 H, H-10), 2.52, 2.39 (dd, J = l.7, J = 3.6 Hz, 2H,<br />
H-6’, H-6), 1.98 (d, J = l Hz, 3 H, Me-11), 1.5 (d, J = 7 Hz, 3<br />
H, Me), 0.92 (d, J = 6Hz, 3 H, Me-4), 0.74 (s, 3 H, Me-5).<br />
Fotólisis del derivado hidrogenado 2. Se llevó a cabo en las<br />
condiciones descritas para el compuesto 1 utilizando 2 (500<br />
mg), etanol (300 ml) y benz<strong>of</strong>enona (100 mg). Los productos<br />
se separaron por CC y CPCF, para obtener un aceite, 7: Rf<br />
0.96 (C 6 H 6 -AcOEt 7:3); IR (CHCl 3 ) λ max 3590, 1730, 1675,<br />
1600, 1545 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 200 MHz) δ 6.22 (s, 1 H,<br />
H-6), 4.95 (c, J = 12 Hz, H-base OH), 2.79 (d, ancho, H-10),<br />
2.59 (OH), 2.25 (d, J = 1.5 Hz, 3H, Me-11), 1.08 (s, 3H, Me-<br />
5), 0.93 (d, J = 6 Hz, 3 H, Me-4); 7a (aceite), presentó el<br />
mismo Rf que 6; IR (CHCl 3 ) λ max 3595, 1660 cm –1 ; RMN 1 H<br />
(CDCl 3 , 200 MHz) δ 4.86 (c, J = 8Hz, H-base OH), 2.88 (d, J<br />
= 6 Hz, 1 H, H-10), 1.54 (d, J = 7 Hz, 3H, Me-base de OH),<br />
1.06 (s, 3 H, Me-5), 0.93 (d, J = 6Hz, 3H, Me-4).<br />
Derivado acetilado de 4. El compuesto 4 (38 mg) se disolvió<br />
en 1 ml de piridina y se le agregó anhídrido acético (1 ml). La<br />
mezcla se calentó en baño maría durante una hora, después de<br />
lo cual se extrajo con acetato de etilo. La fase orgánica se lavó<br />
con HCl (10%) y con agua hasta neutralidad, se secó con<br />
sulfato de sodio anhídro y se evaporó a sequedad, para obtener<br />
4a, como un aceite, Rf 0.50 (C 6 H 6 -AcOEt 9:1). IR (CHCl 3 )<br />
λ max 1735, 1675, 1600, 1550 cm –1 ; RMN 1 H (CCl 4 , 200 MHz)<br />
δ 6.23 (s, 1 H, H-6), 5.95 (c, J = 6Hz, 1 H, H-l8), 2.64 (d, J =<br />
6Hz, 1 H, H-10), 2.01 (d, J = 1.5 Hz, 3 H, Me-11), 2.0 (s, 3 H,<br />
Me-21), l.08 (s, 3 H, Me-5), 0.91 (d, J = 6Hz, 3 H, Me-4).<br />
Derivado acetilado de 6. El compuesto 6 (30 mg) se acetiló<br />
en la forma usual. Al evaporar el disolvente se obtuvo 6a, un<br />
aceite café, Rf 0.39 (C 6 H 6 -AcOEt, 9:1); IR (CHCl 3 ) λ max<br />
1710, 1660, 1555, 1505 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 200 MHz) δ<br />
5.9 (c, J = 12 Hz, 1 H, H-16), 2.6 (d, J = 6Hz, 1 H, H-10),<br />
2.52, 2.40 (dd, J = 16 J = 3.4 Hz, 2H, H-6´, H-6), 2.0 (s, 3 H,<br />
Me), 1.98 (d, J = 1 Hz, 3H, Me-11), 1.58 (d, J = 9Hz, 3 H,<br />
Me-16), 0.9 (d, J = 9 Hz, 3 H, Me-4), 0.77 ppm (s, 3 H, Me-<br />
5).<br />
Obtención del 6b-Angeloiloxi-9-hidroxi-10bH-furanoerem<strong>of</strong>ilano<br />
8. El compuesto 1 (2 g) se disolvió en metanol (75<br />
ml), se le agregó en frío una solución de NaBH 4 (2 g) en<br />
metanol (25 ml) la mezcla se agitó 2 h a temperatura ambiente.<br />
Se vertió en hielo y se extrajo con clor<strong>of</strong>ormo; la fase orgánica<br />
se lavó con ácido clorhídrico (10%) y con agua hasta<br />
neutralidad, se secó con sulfato de sodio anhídro y se evaporó<br />
el disolvente. La purificación se hizo por CC usando alúmina<br />
Alcoa F-20 (80 g) y como eluyentes hexano-C 6 H 6 en polaridad<br />
creciente. En las fracciones eluídas con hexano-C 6 H 6<br />
(2:3), se obtuvo 8. Se recristalizó de acetona-pentano, cristales<br />
blancos pf 110-12°C; UV (EtOH) (log ε) λ max 223 (3.7) nm;.<br />
IR (CHCl 3 ) ν max 3600, 1710, 1645 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 ,<br />
200 Mz) δ 7.10 (m, 1 H, H-12), 6.60 (s, 1H, H-6), 6.10 (c, J =<br />
7 Hz, 1 H, H-18), 4.96 (d, J = 7Hz, 1 H, H-9), 2.10 (OH), 1.82<br />
(d, J = 1.5 Hz, 3 H, Me-11), 0.99 (s, Me-5), 0.97 (d, J = 7 Hz,<br />
Me-4).<br />
Obtención de 9. El compuesto 1 (2 g) se disolvió en piridina<br />
(14 ml) y se le adicionó Zn (15 g). Se sometió a agitación vigorosa,<br />
calentando (8 h) en el baño de vapor y se dejó a temperatura<br />
ambiente (14 h), se filtró y diluyó en agua, se extrajo<br />
con clor<strong>of</strong>ormo. La fase orgánica se lavó con ácido clorhídrico<br />
(10%) y con agua hasta neutralidad, se secó con sulfato de<br />
sodio anhídro y se evaporó el disolvente. Se cristalizó de éter<br />
isopropílico, cristales blancos, pf 109-110°C; UV (EtOH) λ max<br />
(log ε) 280 (3.5) nm; IR (CHCl 3 ) ν max 1660, 1600, 1530 cm –1 ;<br />
RMN 1 H (CDCl 3 , 200 Mz) δ 7.38 (m, 1 H, H-12), 3.0, 2.4 (dd,<br />
J = 18, 2 Hz, H-6’, H-6), 2.0 (d, J = 1.5 Hz, 3 H, Me-11), 1.08<br />
(s, 3 H, Me-5), 0.9 (d, J=7Hz, 3H, Me-4); EMIE m/z (int. rel.)<br />
232 M + (34).<br />
Fotoadición de 9. Una solución de 9 (430 mg) en etanol (260<br />
ml) y benz<strong>of</strong>enona (85 mg) se irradió (350 nm) durante 8.5 h.<br />
Los fotoproductos se separaron por CC, empleando sílice (20<br />
g) y eluyendo con hexano-C 6 H 6 -AcOEt en polaridad creciente.<br />
Al eluir con C 6 H 6 -AcOEt 95:5, se obtuvo la mezcla de<br />
fotoproductos 6 y 7a isómeros. IR (CHCl 3 ) λ max 3580, 1655,<br />
1545 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 200 MHz) δ 4.93 (c, J = 10 Hz,<br />
1 H, H-16), 4.10 (c, J = 10 Hz, 1 H, H-16), 3.55 (OH), 2.9, 2,2<br />
(d d, J = 24, 7.0 Hz, 2 H, H-6’,H-6), 2.0 (d, J = 1.5 Hz, 3 H,<br />
Me-11), l.55 (d, J = 12 Hz, 3 H, Me-16), l.05 (s, 3 H, Me-5),<br />
0.87 (d, J = 10 Hz, 3 H, Me-4).<br />
Referencias y notas<br />
1. Ortega, A.; Romero, M.; Díaz, E. Rev. Latinamer. Quím. 1975, 6,<br />
136-142.<br />
2. Bohlmann, F.; Zdero, C. Chem. Ber. 1976,109, 819-825.<br />
3. Samek, Z.; Harmatha, J.; Novotny, L.; Sorm, F. Coll. Czech.<br />
Chem. Comm. 1969, 34, 2792-2808.<br />
4. Cilento, G. Experientia, 1988, 44, 572-572.<br />
5. Jiménez-Estrada, M.; Medina, F., Navarro, O. A.; Reyes-Chilpa,<br />
R.; Macías, G.; Guerrero, R. C. Current Topics in Phytochemistry<br />
(Life Sci. Adv) 1995, 14, 7-15<br />
6. Cerqueda García E. Tesis Pr<strong>of</strong>esional. QFB, 1981, Fac. de Química,<br />
UNAM. México. D.F.<br />
7. Yamashita, T.; Watanabe, M.; Kojima, R.; Shiragami, T.; Shima,<br />
K.; Yasuda, M. J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry, 1998,<br />
118, 165-171.<br />
8. Turro N.J., Modern Molecular Photochemistry, Benjamin/Cummings<br />
CA, 1978, p 362.<br />
9. Kropp, P.J. Organic Photochemistry, 1979, Padwa, A. Ed.<br />
Marcel Dekker Inc., New York, Vol. 4, Chap. 1, p.1.
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 110-112<br />
Investigación<br />
Reaction <strong>of</strong> 4(7)-Aminobenzimidazole with Ethyl 2-Alkylmalonates<br />
in 1,2,4-Trichlorobenzene<br />
Lucía E. Valle-Aguilera, 1 * Marco M. González-Chávez, 1 and Roberto Martínez 2 *<br />
1 Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí,<br />
Av. Dr. Manuel Nava 6, Zona Universitaria, San Luis Potosí, S. L. P., México<br />
2 Instituto de Química [1], Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria,<br />
Coyoacán 04510, México, D. F. e-mail: robmar@servidor.unam.mx<br />
Dedicado a la memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn.<br />
Resumen. La reacción del 4-(7)-aminobencimidazol (2) con malonato<br />
de etilo o 2-alilmalonato de etilo, utilizando el 1,2,4-triclorobenceno<br />
como disolvente, produce benzodiazepin-4,6-dionas y acetamido<br />
bencimidazoles. Sin embargo, la reacción de (2) con el 2-metilmalonato<br />
de etilo, o con derivados de 2-propilo o 2-butilo, produce,<br />
además de compuestos similares a los anteriores, un tercer compuesto<br />
identificado como una dihidroxiquinolina.<br />
Abstract. The reaction <strong>of</strong> 4-(7)-aminobenzimidazole (2) with ethyl<br />
malonate or ethyl 2-allylmalonate, using 1,2,4-trichlorobenzene as<br />
<strong>the</strong> reaction solvent produces benzodiazepin-4,6-diones and acetamidobenzimidazoles.<br />
However, reaction <strong>of</strong> (2) with ethyl 2-methylmalonate<br />
as well as <strong>the</strong> 2-butyl and 2-propyl derivatives, produced<br />
unknown dihydroxyquinolines in addition to benzodiazepin-4,6-<br />
diones and acetamidobenzimidazoles.<br />
Introduction<br />
Since <strong>the</strong> discovery that 4,5,6,7-tetrahydro-5-methylimidazo[4,5,1-jk][1,4]benzodiazepin-1-(1H)-one<br />
derivatives,<br />
dessigned with <strong>the</strong> acronym TIBO derivatives, display potent<br />
anti-HIV (human immunodeficiency virus, <strong>the</strong> causative agent<br />
<strong>of</strong> AIDS) activity [2], <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> new 1,4-benzodiazepines<br />
has been <strong>the</strong> subject <strong>of</strong> intense study in many laboratories.<br />
Some <strong>of</strong> <strong>the</strong> most interesting novel developments<br />
include benzodiazepines (1) containing additional substituents<br />
in <strong>the</strong> tricyclic moiety [3]. Recently, as part <strong>of</strong> our research for<br />
new compounds with possible anti-HIV activity, we reported<br />
[4] that condensation <strong>of</strong> 4(7)-aminobenzimidazole (2) with<br />
ethyl 2-alkylmalonates (3) produces 4,5,6,7-tetrahydro-5-<br />
alkylimidazo[1,5,4-ef][1,5]benzodiazepine-4,6-diones (4),<br />
structurally similar to (1), and 2-alkyl-4(7)-(2’-ethoxycarbonyl)acetamidobenzimidazoles<br />
(5a-e). However, in order to<br />
improve <strong>the</strong> yields <strong>of</strong> compounds (4a-e ) (see Table 1), <strong>the</strong><br />
condensation was carried out using 1,2,4-trichlorobenzene<br />
(TCB)[5] as solvent (Fig. 1). We wish to report herein <strong>the</strong><br />
results <strong>of</strong> this modification.<br />
Results and Discussion<br />
Refluxing a mixture <strong>of</strong> 4-(7)-aminobenzimidazole (2) and<br />
ethyl malonate (3a) in 1,2,4-trichlorobenzene gave <strong>the</strong> benzodiazepinone<br />
(4a) and <strong>the</strong> imidazole amide (5a) in yields significantly<br />
different than those obtained without TCB (54% vs<br />
19% and 6% vs 54%, respectively). On <strong>the</strong> o<strong>the</strong>r hand, reaction<br />
<strong>of</strong> ethyl 2-methylmalonate (3b) with (2) produced three<br />
compounds: a benzodiazepin-4,6-dione (4b), an acetamidobenzimidazole<br />
(5b) and <strong>the</strong> hi<strong>the</strong>rto unknown dihydroxy-<br />
Table 1. Product Distribution (%) <strong>of</strong> Reaction <strong>of</strong> 4(7)-aminobenzimidazole<br />
(2) with Ethyl 2-alkylmalonates (3).<br />
Compound R 4 5 6<br />
( * ) ( * ) ( * )<br />
a H 54 6 0<br />
( 19 ) ( 54 ) ( 0 )<br />
b CH 3 ** 30 23 22<br />
c C 3 H 7 8 21 53<br />
( 12 ) ( 38 ) ( 0 )<br />
d C 4 H 9 14 17 35<br />
( 13 ) ( 51 ) ( 0 )<br />
e C 3 H 5 12 41 0<br />
* Yield obtained in previous work [4]<br />
** This substituent was not used in previous work<br />
( 20 ) ( 33 ) ( 0 )
Reaction <strong>of</strong> 4(7)-Aminobenzimidazole with Ethyl 2-Alkylmalonates in 1,2,4-Trichlorobenzene 111<br />
Fig. 1. Products <strong>of</strong> Reaction <strong>of</strong> 4(7)-aminobenzimidazole (2) with Ethyl 2-alkylmalonates (3).<br />
quinoline (6b) in 30%, 23% and 22% yield, respectively. The<br />
formation <strong>of</strong> <strong>the</strong> dihydroxyquinoline 6b can be rationalized as<br />
a malonamide type syn<strong>the</strong>sis [6] from (5b) as a possible intermediate,<br />
since <strong>the</strong> aforementionated method uses aniline and<br />
malonic ester derivatives as starting materials.<br />
As an extension <strong>of</strong> <strong>the</strong>se studies we examined <strong>the</strong> reactions<br />
<strong>of</strong> ethyl 2-propylmalonate (3c) and ethyl 2-butylmalonate (3d)<br />
with (2). The reaction <strong>of</strong> (2) with (3c) gave (4c), (5c) and (6c)<br />
in 8%, 21% and 53% yield, respectively, whereas reaction <strong>of</strong><br />
(2) with 3d produced (4d), (5d) and (6d) in 14%, 17% and 35%<br />
yields. However, reaction <strong>of</strong> (2) with ethyl 2-allylmalonate (3e),<br />
resulted only in <strong>the</strong> obtention <strong>of</strong> benzodiazepin-4,6-dione (4e,<br />
12%) and <strong>the</strong> acetamidobenzimidazole (5e, 41%). All structures<br />
were fully supported by <strong>the</strong>ir spectroscopic data. It is noteworthy<br />
that <strong>the</strong> 1 H-NMR spectra <strong>of</strong> compounds (6b) and (6d)<br />
showed <strong>the</strong> characteristic signals for both <strong>the</strong> enol (6) and<br />
dienol (6’) form <strong>of</strong> <strong>the</strong>se compounds [6] (Fig. 2).<br />
In summary, <strong>the</strong> reaction <strong>of</strong> 7(4)-aminobenzimidazole (2)<br />
with ethyl 2-alkylmalonates, when <strong>the</strong> alkyl is a methyl,<br />
propyl or butyl group, using TCB as <strong>the</strong> reaction solvent, produces<br />
three compounds: benzodiazepin-4, 6-diones, acetamidobenzimidazoles<br />
and dihydroxyquinolines. On <strong>the</strong> o<strong>the</strong>r<br />
hand, when <strong>the</strong> 2-alkyl substituent is a hydrogen or an allyl<br />
group, <strong>the</strong> reaction gives benzodiazepin-4,6-diones and<br />
acetamidobenzimidazoles as <strong>the</strong> only products.<br />
Experimental<br />
All melting points are uncorrected. The IR spectra were recorded<br />
on a Nicolet FT-55X spectrophotometer. 1 H-NMR spectra<br />
were determined on a Varian FT-200 and Varian FT-300 instrument,<br />
obtained with <strong>the</strong> pulse sequence included as part <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
spectrometer’s s<strong>of</strong>tware; samples were dissolved in hexadeuterio-methyl<br />
sulfoxide or deuteriotrifluoroacetic acid solutions<br />
tetramethylsilane as <strong>the</strong> internal standard. Column chromatography<br />
was carried out using silica gel 230-400 mesh (Merck<br />
Fig. 2. Enol (6) and dienol (6’) form <strong>of</strong> dihydroxyquinolines.
112 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Lucía E. Valle-Aguilera et al.<br />
Kieselgel 60 F 254 ). Thin layer chromatography was carried out<br />
using silica gel 60, 0.25 mm (Merck Kieselgel 60 PF 254 ). All<br />
<strong>the</strong> solvents used were dried over appropriate drying agent.<br />
The starting 4-(7)-aminobenzimidazole (2) was prepared<br />
following a reported procedure [7]. The ethyl 2-alkylmalonates<br />
(3a-e) were purchased from Aldrich. The 4,5,6,7-tetrahy-<br />
dro-5-alkylimidazo[1,5,4-ef][1,5]benzodiazepine-4,6-<br />
diones,(4a,c,d,e) and 4(7)-(2’-ethoxycarbonyl-2’-alkyl)acetamido<br />
benzimidazoles, (5a,c,d,e) have been previously prepared<br />
[4] and <strong>the</strong>ir structures were confirmed by <strong>the</strong>ir physical<br />
and spectral data.<br />
Reaction <strong>of</strong> 4-(7)-Aminobenzimidazole 2 with Ethyl malonate<br />
3a.<br />
A solution <strong>of</strong> ethyl malonate (3a, 288 mg, 1.8 mmoles) in<br />
TCB (3.0 ml) was added to 200 mg (1.5 mmoles) <strong>of</strong> 2 dissolved<br />
in hot ethanol. The mixture was stirred at 175°C for 3 h<br />
and after this time <strong>the</strong> solvent was removed in vacuo. The<br />
resulting oil was separated by flash chromatography (silica<br />
gel, chlor<strong>of</strong>orm: ethanol, 70:30) to yield 4a (162 mg, 54%; mp<br />
280-282°C; lit. 278-279°C [4]) and 5a (22 mg, 6%; mp 169-<br />
171°C; lit. 170-171°C [4]) in pure form.<br />
Reaction <strong>of</strong> 4-(7)-Aminobenzimidazole 2 with Ethyl 2-<br />
methylmalonate 3b.<br />
Compound 2 (200 mg, 1.5 mmoles) was allowed to react<br />
with 3b (313 mg, 1.8 mmoles) according with <strong>the</strong> procedure<br />
described above to give compounds 4b (97 mg, 30%), 5b (90<br />
mg, 23%) and 6b (78 mg, 22%) in pure form.<br />
4,5,6,7-Tetrahydro-5-methylimidazo[1,5,4-ef][1,5]benzodiazepine-4,6-dione,<br />
4b.<br />
Mp 249-251°C; IR (KBr) 3291, 1703, 1638 cm –1 ; 1 H<br />
NMR (DMSO-d 6 , 200 MHz) δ 10.41 (1H, bs, NH), 8.25 (1H,<br />
s, H-2), 7.90 (1H, d, J = 7.8 Hz, H-8), 7.30 (1H, d, J = 7.9 Hz,<br />
H-10), 7.15 (1H, dd, J = 7.8, 7.9 Hz, H-9), 4.20 (1H, q, J = 6.9<br />
Hz, H-5), 1.45 (3H, d, J = 6.9 Hz, CH 3 -C5). Anal. C, 61.41;<br />
H, 4.21, calcd for C 11 H 9 N 3 O 2 , C, 61.39; H, 4.22.<br />
4(7)-(2’-ethoxycarbonyl-2’-methyl)acetamidobenzimidazole,<br />
5b.<br />
Mp 292-293°C; IR (KBr) 3283, 1736, 1660 cm –1 ; 1 H<br />
NMR (DMSO-d 6 , 200 MHz) δ 12.60 (1H, s, NH-3), 10.15<br />
(1H, bs, NH-CO), 8.20 (1H, s, H-2), 7.90 (1H, d, J o = 7.9 Hz,<br />
H-5), 7.27 (1H, d, J o = 7.8 Hz, H-7), 7.16 (1H, dd, J o = 7.8,<br />
7.9 Hz, H-6), 4.15 (2H, q, J = 7.2 Hz, OCH 2 -CH 3 ), 4.10 (1H,<br />
q, J = 7.0 Hz, H-3’), 1.3 (3H, d, J = 6.9 Hz, CH 3 -C3’), 1.15<br />
(3H, t, J = 7.2 Hz, CH 3 -CH2O). Anal. C, 59.89; H, 5.41, calcd<br />
for C 13 H 14 N 3 O 3 , C, 59.99; H, 5.42.<br />
6,8-Dihydroxy-7-methyl-1H-imidazo[4,5-h]quinoline,<br />
6b.<br />
Mp 239-241°C; IR (KBr) 3246, 1708, 1628 cm –1 ; 1 H<br />
NMR (DMSO-d 6 , 200 MHz) 6: δ 10.80 (bs, 1H, OH), 8.29 (s,<br />
H-2), 7.62 (d, J o = 8.5 Hz, H-5), 7.29 (d, J o = 8.5 Hz, H-4),<br />
5.30(bs, NH-CO), 1.44 (s, CH 3 -C7); 6’: δ 11.80 (bs, 1H, OH),<br />
8.40 (s, H-2), 7.78 (d, J o = 8.7 Hz, H-5), 7.34 (d, J o = 8.7 Hz,<br />
H-4), 2.03(3H, s, CH 3 -C7). Anal. C, 61.34; H, 4.20, calcd for<br />
C 11 H 19 N 3 O 2 , C, 61.39; H, 4.22.<br />
Reaction <strong>of</strong> 4-(7)-Aminobenzimidazole 2 with Ethyl 2-<br />
propylmalonate 3c.<br />
Compound 2 (200 mg, 1.5 mmoles) was allowed to react<br />
with 3c (364 mg, 1.8 mmoles) according with <strong>the</strong> procedure<br />
described above, to produce compounds 4c (28 mg; 8% mp<br />
184-186°C; lit. [4].<br />
185-186°C), 5c (89 mg; 21%, oil; lit. [4] oil) and 6c in<br />
(194 mg, 53%).<br />
6,8-Dihydroxy-7-propyl-1H-imidazo[4,5-h]quinoline, 6c.<br />
Mp 309-311°C; IR (KBr) 3246, 1706, 1626 cm –1 ; 1 H<br />
NMR (DMSO-d 6 , 200 MHz) 6’: δ 11.90 (1H, bs, OH-C6),<br />
10.02 (1H, bs, OH-C8), 8.36 (1H, s, H-2), 7.75 (1H, d, J o =<br />
8.5 Hz, H-5), 7.28 (1H, d, J o = 8.5 Hz, H-4), 2.58 (2H, t, J =<br />
7.5 Hz, CH 2 -C7), 1.38 (2H, m, CH 2 -CH 3 ), 0.89 (3H, t, J = 7.8<br />
Hz, CH 3 -CH 2 ). Anal. C, 64.24; H, 5.40, calcd for<br />
C 13 H 13 N 3 O 2 , C, 64.18; H, 5.38.<br />
Reaction <strong>of</strong> 4-(7)-Aminobenzimidazole 2 with Ethyl 2-<br />
butylmalonate 3d.<br />
Compound 2 (200 mg, 1.5 mmoles) was allowed to react<br />
with 3d (385 mg, 1.8 mmoles), according with <strong>the</strong> procedure<br />
described above, to give compounds 4d (53 mg; 14%, mp<br />
327-328°C; lit. [4] >300°C), 5d (72 mg; 17%, oil, lit. [4] oil)<br />
and 6d in (135 mg, 35%).<br />
6,8-Dihydroxy-7-butyl-1H-imidazo[4,5-h]quinoline, 6d.<br />
Mp 326-328°C; IR (KBr) 3242, 1706, 1624 cm –1 ; 1 H<br />
NMR (DMSO-d 6 , 200 MHz) 6: δ 10.80 (bs, OH), 8.32 (s, H-<br />
2), 7.61 (d, J o = 8.5 Hz, H-5), 7.28 (d, J o = 8.5 Hz, H-4), 5.30<br />
(bs, NH-CO), 3.30 (m, CH 2 -C7), 1.50 (m, CH 2 -), 1.23 (m,<br />
CH 2 -CH 3 ), 0.76 (t, J = 7.8 Hz, CH 3 ); 6’: δ 11.20 (bs, OH),<br />
8.41 (s, H-2), 7.75 (d, J o = 8.7 Hz, H-5), 7.38 (d, J o = 8.7 Hz,<br />
H-4), 3.30 (m, CH 2 -C7), 2.65 (CH 2 -), 1.8 (CH 2 -CH 3 ), 0.93 (t,<br />
J = 7.8 Hz, CH 3 ). Anal. C, 65.33; H, 5.85, calcd for<br />
C 14 H 15 N 3 O 2 , C, 65.35; H, 5.87.<br />
Reaction <strong>of</strong> 4-(7)-Aminobenzimidazole 2 with Ethyl 2-<br />
allylmalonate 3e.<br />
Compound 2 (200 mg, 1.5 mmoles) was allowed to react<br />
with 3e (360 mg, 1.8 mmoles) according with <strong>the</strong> procedure<br />
described above, to produce compounds 4e (42 mg; 12%, mp<br />
248-249°C; lit. [4] 240-241°C) and 5e (176 mg, 41%, oil; lit.<br />
[4] oil).<br />
References<br />
1. Contribution No.1695 from Instituto de Química, UNAM<br />
2. Pauwels, R.; Andries, K.; Desmyter, J.; Schols, D.; Kukla, M. J.;<br />
Breslin, H. J.; Raeymaeckers, A.; Van Gelder, J.; Woestenborghs,<br />
R.; Heykants, J.; Schellekens, K.; Janssen, M. A. C.; De Clercq,<br />
E.; Janssen, P. A. J. Nature 1990, 343, 470-474.<br />
3. Kukla, M. J.; Breslin, H. J; Pauwels, R.; Fedde, C. L.; Miranda,<br />
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5. Ramos, T.; Avendaño, C.; Elguero, J. J. Heterocyclic Chem.<br />
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7. Marcos, A.; Pedregal C.; Avendaño, C. Tetrahedron, 1991, 46,<br />
7459-7464
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 113-117<br />
Investigación<br />
Síntesis de derivados del 1-N-aminoindol en medios no acuosos a partir de la<br />
1,4-dihidrocinolina obtenida por electrólisis en celda redox de flujo continuo ‡<br />
Bernardo A. Frontana-Uribe 1 * y Claude Moinet 2<br />
1 Instituto de Química-UNAM. Circuito Exterior, Ciudad Universitaria Coyoacán, 04510 México D.F.<br />
E-mail: frontanau_ba@hotmail.com, Fax: (5) 6162203<br />
2 Laboratoire d’Électrochimie et Organométalliques UMR CNRS 6509. Université de Rennes I Campus Beaulieu<br />
35042 Rennes Cedex<br />
En memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn, impulsora del área de electrosíntesis orgánica<br />
en el Instituto de Química de la UNAM<br />
Resumen. En este trabajo se describe la síntesis de derivados del 1-<br />
N-aminoindol en medios anhidros a partir de la 1,4-dihidrocinolina 4.<br />
Esta se obtiene mediante la electrólisis de la 2-(orto-nitr<strong>of</strong>enil)-etilamina<br />
1a en celda redox de flujo continuo. Los productos de contracción<br />
del ciclo de la cinolina en 1-N-aminoindol se obtienen en<br />
rendimiento bajo, pero demuestran la posibilidad de llevar a cabo esta<br />
reacción en medios totalmente orgánicos, sin la necesidad de la adición<br />
de agua en el medio de reacción, como está descrito en trabajos<br />
precedentes.<br />
Abstract. This work decribes <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> 1-N-aminoindol derivatives<br />
in organic anhydrous media from 1,4-dihydrocinnoline. 1,4-<br />
dihydrocinnoline 4 is obtained by electrolysis <strong>of</strong> 2-(orto-nitrophenyl)-ethylamine<br />
1a in a continuous flow redox cell. The cinnoline<br />
ring contraction products are obtained in low yield, but <strong>the</strong>y show <strong>the</strong><br />
possibility to carry out <strong>the</strong> reaction in organic media without water<br />
addition, as it was noted in previous works.<br />
Introducción<br />
En un trabajo anterior describimos que la electrólisis de 2-<br />
(orto-nitr<strong>of</strong>enil)-etilaminas N-substituidas 1, usando una celda<br />
redox de flujo continuo, permite obtener satisfactoriamente los<br />
1-N-aminoindoles N-substituidos 5’[1]. La única excepción a<br />
este comportamiento se observó con la 2-(orto-nitr<strong>of</strong>enil)-<br />
etilamina 1a, la cual produce en rendimiento moderado la 1,4-<br />
dihidrocinolina 4 (Fig. 1).<br />
Algunos derivados de los 1-N-aminoindoles N-substituidos<br />
5’ han demostrado poseer propiedades biológicas interesantes<br />
como antidepresores [2], en el tratamiento de la enfermedad de<br />
Alzheimer [3], así como en la síntesis de productos heterocíclicos<br />
[4]. La transformación de 1,4-dihidrocinolinas<br />
4 en 1-N-aminoindoles N-substituidos<br />
5’ en medios no acuosos no se encuentra<br />
descrita en la literatura, de aquí el interés de<br />
explorar diferentes vías de acceso al ciclo<br />
del 1-N-aminoindol 5 y poder substituir la<br />
amina primaria con una función específica<br />
requerida.<br />
La reacción electroquímica de formación<br />
de N-aminoindoles N-substituidos 5’<br />
‡ Contribución 1698 del Instituto de Química de<br />
la UNAM.<br />
NO 2<br />
1a R = H<br />
Figura 1.<br />
NH R<br />
Electrólisis<br />
Redox<br />
procede en medios anhidros orgánicos usando MeOH (HPLC)<br />
y AcOLi/AcOH glacial (0.5 M) como electrolito soporte. Este<br />
hecho permitió proponer como hipótesis, que la contracción<br />
del ciclo de la 1,4-dihidrocinolina 4 se realiza en estas condiciones<br />
mediante la especie diaziridínica 7 para formar los N-<br />
aminoindoles N-substituidos 5’ (Fig. 2) [5]. Estas especies<br />
diaziridínicas han sido descritas como intermediarios en la<br />
contracción o expansión de ciclos heterocíclicos por métodos<br />
fotoquímicos o térmicos [6]. En este trabajo intentamos utilizar<br />
la 1,4-dihidrocinolina 4 electrogenerada a partir del compuesto<br />
1a, como sintón de 1-N-aminoindoles N-substituidos 5’<br />
en medios orgánicos, tratando de activar la contracción del<br />
ciclo de seis miembros con reactivos electr<strong>of</strong>ílicos.<br />
2<br />
NO<br />
NH R<br />
R=H<br />
N<br />
3<br />
N<br />
OH<br />
R<br />
- H 2 O<br />
R=H<br />
+ H +<br />
- H 2 O<br />
N<br />
5'<br />
NHR<br />
N<br />
N<br />
N Oxidación N<br />
4 al aire 9<br />
H
114 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Bernardo A. Frontana-Uribe y Claude Moinet<br />
3<br />
Figura 2.<br />
N<br />
OH<br />
N<br />
- H 2 O<br />
R + H+<br />
Vía A<br />
O<br />
+<br />
+ H 2O<br />
N<br />
N R Medios<br />
4'<br />
acuosos NH NH R<br />
H<br />
6<br />
Vía B<br />
Medios - H + - H 2 O<br />
orgánicos<br />
H<br />
N<br />
N R<br />
7<br />
5' N H H +<br />
NHR<br />
La 1,4-dihidrocinolina 4 se encuentra en equilibrio químico<br />
con los 1-N-aminoindoles 5 cuando se someten a un medio<br />
ácido acuoso a reflujo (Fig. 3) [7]. Este equilibrio se da en<br />
función de los substituyentes de la 1,4-dihidrocinolina así<br />
como de las condiciones experimentales. Esta reacción puede<br />
desplazarse en el sentido de la formación del indol 5, si la<br />
amina primaria generada se consume para formar un derivado<br />
como 5’. Las reacciones normalmente empleadas para desplazar<br />
el equilibrio son: la acetilación [2,8] o la formilación [9].<br />
Sin embargo, las condiciones drásticas y en algunos casos la<br />
lentitud de la reacción complican la transformación.<br />
Figura 3.<br />
4<br />
R<br />
N<br />
H<br />
N<br />
H 3O<br />
Reflujo<br />
5<br />
N<br />
NH 2<br />
R<br />
RX<br />
N<br />
5'<br />
H NR<br />
R<br />
El compuesto 1a se electroliza en una celda redox de<br />
flujo continuo como está descrito precedentemente [1]. El<br />
polarograma trazado después de la electrólisis, en donde la solución<br />
circula sólo una vez por los electrodos, muestra la desaparición<br />
casi total de 1a y la aparición de la onda polarográfica<br />
característica de la 1,4-dihidrocinolina 4 (E½ = –1.35 V<br />
Gráfica. 1). Después del tratamiento, separación y purificación<br />
de la solución electrolizada, se aislan la 1,4-dihidrocinolina<br />
4 y la cinolina 9 con un rendimiento respectivo de 45%<br />
y 30% (Fig. 5). La cinolina se obtiene de la oxidación al aire<br />
de la 1,4-dihidrocinolina, ya que ésta primera presenta una<br />
señal polarográfica a –0.48 V que no se observa al final de la<br />
electrólisis.<br />
La reacción de la 1,4-dihidrocinolina 4 con cloruro de<br />
acetilo y trietilamina en THF seco a reflujo, conduce a tres<br />
productos mayoritarios (Fig. 6). El producto buscado de la<br />
contracción del ciclo de la cinolina, el N-acetil-1-N-aminoindol<br />
12, sólo se obtiene con un rendimiento del 15%.<br />
La acilación del nitrógeno de la posición 1 del ciclo de la<br />
1,4-dihidrocinolina 4, debe de disminuir la nucle<strong>of</strong>ilia de este<br />
átomo impidiendo la contracción del ciclo vía el intermediario<br />
diaziridínico 7 (vide supra). Para que el nitrógeno de la posición<br />
1 esté en condiciones de llevar a cabo la contracción del<br />
ciclo, es necesario que si éste se acila, la reacción pueda revertirse<br />
para dejar libre este átomo. Para ello es necesario que<br />
el contra-ión del reactivo acilante esté presente durante todo el<br />
proceso de la reacción. En el caso del uso de cloruro de acetilo<br />
y trietilamina esto no ocurre ya que el ión cloruro es capturado<br />
por la sal de amonio cuaternaria que se forma durante la desprotonación<br />
de la 1,4-dihidrocinolina, formando una sal que<br />
se deposita en el fondo del matraz de reacción. Como resultado,<br />
el nitrógeno acilado de la posición 1 no puede participar<br />
en ningún equilibrio y se favorece la doble acilación de la 1,4-<br />
dihidrocinolina (producto 11).<br />
El método tradicional de preparación de 1-N-aminoidoles<br />
N-substituidos 5’ involucra la preparación del 1-N-amino indol<br />
5 mediante la reacción de la hidroxilamina del ácido sulfónico y<br />
el indol. La funcionalización de 5, solo permite obtener rendimientos<br />
moderados del 1-N-aminoindol N-substituido 5’ [10].<br />
Resultados y discusión<br />
La 2-(orto-nitr<strong>of</strong>enil)-etilamina 1a se sintetiza directamente a<br />
partir del orto-nitr<strong>of</strong>enilacetonitrilo 8, mediante la reducción<br />
selectiva de la función nitrilo con el complejo borano-sulfuro<br />
de dimetilo (CH 3 ) 2 S:BH 3 , haciendo una variación al método<br />
descrito por Brown (Fig. 4) [15].<br />
Figura 4.<br />
8<br />
CH 2 CN<br />
(CH 3) 2S:BH 3<br />
NO 2<br />
1a<br />
CH 2 CH 2 NH 2<br />
NO 2<br />
Fig. 5. Control polarográfico efectuado durante la electrólisis de 1a<br />
15 mM en celda redox de flujo continuo en un medio hidroalcohólico<br />
(80% MeOH 20% tampón acético-acetato 2.5 M pH = 4.7).<br />
Velocidad de variación de potencial 5 mVs –1 , tiempo de caida de la<br />
gota t = 2 s. a) Señales antes de la electrólisis b) Señales después<br />
electrólisis.
Síntesis de derivados del 1-N-aminoindol en medios no acuosos a partir de la 1,4-dihidrocinolina… 115<br />
N<br />
N<br />
COCH3<br />
10 7%<br />
diacilación del N-aminoindol generado (producto 13). Una<br />
cantidad estequiométrica de anhídrido acético o bién la modificación<br />
de las condiciones de reacción podrían mejorar estos<br />
resultados preliminares.<br />
Conclusión<br />
Figura 6.<br />
4<br />
N<br />
H<br />
N<br />
CH3COCl<br />
Trietilamina<br />
THF Reflujo<br />
14 h<br />
4<br />
COCH3<br />
11 45%<br />
A fin de modificar las condiciones de reacción, se intentó<br />
la experiencia con un reactivo de acilación más suave como el<br />
anhídrido acético y sin trietilamina. En este caso el ion acetato<br />
es liberado. Este puede desprotonar a la 1,4-dihidrocinolina 4<br />
generando ácido acético que es soluble en el THF, capaz de<br />
participar en el equilibrio de acilación-desacilación del nitrógeno<br />
de la posición 1 de la 1,4-dihidrocinolina 4. Después de<br />
la reacción a temperatura ambiente de la 1,4-dihidrocinolina 4<br />
disuelta en anhídrido acético como disolvente y con una cantidad<br />
catalítica de ácido p-toluensulfónico, se aislaron los productos<br />
correspondientes a la contracción del ciclo en un 29%<br />
y los productos de acilación del producto de partida (Fig. 7).<br />
Si bien en estas condiciones la cantidad de N-acetil N-<br />
aminoindoles aumentó al doble, aún fueron obtenidos en cantidades<br />
apreciables los productos de monoacilación y diacilación<br />
de la 1,4-dihidrocinolina 4 (productos 10 y 11). El<br />
empleo del anhídrido acético como disolvente provoca la<br />
Figura 7.<br />
4<br />
CH 3 COOCOCH 3<br />
N T.A. 48 hrs<br />
N<br />
APTS cat<br />
H<br />
N<br />
N<br />
COCH3<br />
N<br />
12 15%<br />
NCOCH3<br />
H<br />
N 10 8%<br />
N<br />
COCH 3<br />
N<br />
N COCH 3<br />
COCH 3<br />
N<br />
NCOCH 3<br />
H<br />
11 15%<br />
12 20%<br />
N<br />
13 9%<br />
N<br />
H 3 COC COCH 3<br />
La reacción electroquímica redox en celda de flujo continuo<br />
de la 2-(orto-nitr<strong>of</strong>enil)-etilamina 1a es una vía de acceso útil<br />
y eficiente a la 1,4-dihidrocinolina 4. Debe ser posible aumentar<br />
el rendimiento de la electrosíntesis de la 1,4-dihidrocinolina<br />
4, si se realiza el trabajo de la reacción en una linea de<br />
vacío y/o bajo condiciones libres de oxígeno para evitar su<br />
oxidación al aire.<br />
La reacción de acetilación de la 1,4-dihidrocinolina 4 en<br />
medios orgánicos anhidros y a temperatura ambiente permite<br />
obtener, aún en rendimientos modestos, el producto de contracción<br />
del ciclo de seis miembros, el N-acetil N-aminoindol<br />
12. Este producto se obtiene en condiciones mucho más<br />
suaves que las empleadas en medios acuosos ácidos descritos<br />
en la literatura [7,8,9]. Si bien el mecanismo de contracción<br />
del ciclo en medios totalmente orgánicos no está completamente<br />
elucidado, los resultados obtenidos no están en contradicción<br />
con la hipótesis de un paso vía un sistema diaziridínico.<br />
Los rendimientos deben poderse mejorar seleccionando<br />
convenientemente los reactivos, disolventes y las condiciones<br />
de dilución.<br />
Parte experimental<br />
Reactivos y soluciones. Todos los reactivos provienen de Aldrich<br />
Chemical Co. o de Acros Organics Co. Estos fueron<br />
empleados sin otra purificación a excepción del THF (este fue<br />
destilado de benz<strong>of</strong>enona-sodio) empleado en la reducción con<br />
(CH 3 ) 2 S:BH 3 . El metanol puro empleado en las electrosíntesis<br />
fue Merck. Las soluciones tampón se prepararon con agua<br />
desmineralizada. Cuando fue necesario, los productos obtenidos<br />
se purificaron en columna “flash” sobre gel de sílice<br />
(Acros 0.030-0.075 mm de diámetro). Las cromatografías en<br />
capa fina fueron realizadas con placas de aluminio recubiertas<br />
de gel de sílice (Macherey-Nagel Alugram Sil G/UV 254).<br />
Equipos de análisis. Los espectros de RMN 1 H (200 MHz) y<br />
13C (50 MHz) fueron registrados en un equipo Bruker DPI<br />
200 FT. Los desplazamientos químicos (δ) se expresan en<br />
partes por millón (ppm) respecto al TMS y las constantes de<br />
acoplamiento (J) en Hertz. Los espectros de infrarrojo se<br />
adquirieron empleando como soporte KBr con las técnicas de<br />
película o pastilla en un espectr<strong>of</strong>otómetro Nicolet 205 FT-IR.<br />
Los espectros de masas de alta resolución se realizaron mediante<br />
la técnica de impacto electrónico (70 eV, I = 300 µA,<br />
aceleración = 3 KV) con un espectrómetro de alta resolución<br />
Varian MAT 311. Los puntos de fusión se determinaron en un<br />
equipo K<strong>of</strong>ler y no están corregidos.
116 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Bernardo A. Frontana-Uribe y Claude Moinet<br />
a) Contra-electrodo<br />
b) Membrana catiónica<br />
c) Cátodo poroso<br />
d) Separador poroso<br />
e) Ánodo Poroso<br />
E 1 ,E 2 = Fuentes de poder<br />
Flujo de la solución<br />
a<br />
b<br />
E 1 E 2<br />
c<br />
d<br />
e<br />
R-NO<br />
Cátodo poroso:<br />
R<br />
Reacciones que ocurren<br />
en los electrodos porosos<br />
Ánodo Poroso:<br />
NO 2<br />
+4e - +4H + -H 2 O<br />
1 R 1'<br />
NHOH<br />
-2e - -2H +<br />
NHOH<br />
NO<br />
Figura 8.<br />
R-NO 2<br />
R<br />
1' R 2<br />
Celda y equipo de electroquímica. La celda electroquímica<br />
empleada para la electrosíntesis de la 1,4-dihidrocinolina 4 es<br />
una celda tipo redox de flujo continuo y se empleó según la metodología<br />
descrita (Fig. 8) [11]. La celda está equipada con dos<br />
electrodos de fieltro de grafito Le Carbon Lorraine (5,2 cm de<br />
diámetro, 12 cm de espesor) consecutivos y de polaridad opuesta.<br />
Dos fuentes de poder (0-30 V, 3 A) permiten imponer la intensidad<br />
de corriente necesaria en los dos circuitos eléctricos. La<br />
intensidad de corriente necesaria se deduce de la ley de Faraday<br />
considerando la cantidad de substrato que atraviesa los electrodos<br />
por segundo; para la misma intensidad de corriente (I 1 = I 2 )<br />
en los dos circuitos eléctricos, la intensidad de corriente catódica<br />
es el doble de la intensidad anódica. Las electrólisis se controlaron<br />
registrando el polarograma de la solución electrolizada.<br />
Para los estudios polarográficos se empleó una celda de<br />
tres electrodos y un potenciostato EG&G Princeton Applied<br />
Reserch modelo 362 acoplado a un graficador XY Kipp &<br />
Zonen. Los estudios electroanalíticos se realizaron en el<br />
mismo medio de electrólisis, solución hidroalcohólica metanol/tampón<br />
acético 2.5 M 4:1. La velocidad de variación del<br />
potencial fue de 5 mVs –1 y el tiempo de caida de la gota (τ) de<br />
2 s. Todos los valores de potencial descritos están referidos al<br />
electrodo estandar de calomel.<br />
2-(orto-nitr<strong>of</strong>enil)-etilamina 1a. Un matraz bola de 250 ml de<br />
tres bocas se conectó a refrigerante con trampa de CaCl 2 , una<br />
entrada de nitrógeno y un embudo isobárico de adición de 50<br />
ml. El sistema se mantiene bajo corriente de nitrógeno y se<br />
agrega, con ayuda de una jeringa, la solución de borano (4 mol<br />
por mol de substrato, 10 ml 0.1 mol). La solución de borano se<br />
agita magnéticamente enfriando el matraz bola en un baño de<br />
hielo. El THF seco (30 ml) y el orto-nitr<strong>of</strong>enilacetonitrilo 8 (4<br />
g 0.025 mol) se colocan en el embudo isobárico, y se adicionan<br />
lentamente a la solución de borano (se observa un ligero burbujeo<br />
de H 2 ). Después de la adición, se retiran el embudo y el<br />
baño de hielo y una vez que la mezcla se encuentra a temperatura<br />
ambiente, ésta se calienta a reflujo durante 12 h. (La reacción<br />
debe ser cuidadosamente vigilada al principio del calentamiento<br />
para evitar un sobrecalentamiento debido a la exotermicidad<br />
de la reacción y debe hacerse dentro de la campana ya<br />
que hay liberación (CH 3 ) 2 S). Posteriormente la solución se<br />
coloca en un baño de hielo y se adiciona lentamente una solución<br />
de HCl 1 N hasta obtener un pH < 1. (Operación a realizar<br />
con cuidado, ya que si hay una gran cantidad de borano que no<br />
reaccionó, puede ocurrir un fuerte desprendimiento de H 2 ). Se<br />
retira el baño de hielo y se adicionan 30 ml de H 2 O, de la mezcla<br />
se destila el THF y se mantiene a reflujo durante 2 h.<br />
Después de enfriar a temperatura ambiente, la solución es<br />
alcalinizada con una solución saturada de NaOH hasta pH ><br />
12. La extracción con acetato de etilo (4 × 30 ml) permite aislar<br />
la 2-(orto-nitr<strong>of</strong>enil)-etilamina 1a, la cual es un aceite amarillo<br />
(aceite [12]); 3.6 g 86%. La amina se usa inmediatamente<br />
en la siguiente reacción sin mayor purificación (pureza por<br />
RMN 1 H > 95%). IR (KBr): 3296, 2938, 2868, 1664, 1609,<br />
1525, 1442, 1351, 786, 743 cm –1 . RMN 1 H (CDCl 3 ); δ J = Hz:<br />
7.82 (dd, 1H, J = 8.2, 1.6; H-3’), 7.48 (ddd, 1H, J = 8.3, 6.6,<br />
1.4; H-5’) 7.35-7.22 (m, 2H; H-4’, H-6’), 2.95 (s, 4H; 2 ×<br />
CH 2 ), 1.3 (ancho s, 2H, int.-D 2 O; NH 2 ).<br />
1,4-dihidrocinolina 4. Usando la técnica de electrólisis redox<br />
descrita precedentemente [1], fue electrolizada la 2-(ortonitr<strong>of</strong>enil)-etilamina<br />
1a (1.65 g 9 mmol) disuelta en una solución<br />
hidroalcohólica (600 ml de metanol/tampón acético 2.5<br />
M 4:1). Después del tratamiento y separación de los productos<br />
mediante cromatografía “flash” (éter de petróleo/AcOEt<br />
80:20), se aisla la 1,4-dihidrocinolina 4 y esta se recristaliza<br />
de una mezcla de éter/éter de petróleo. El producto 4 se<br />
obtiene como cristales color crema p.f. 81-82°C (81-82.5°C<br />
[13]); 0.56 g 45%. IR (KBr): 3306, 1602, 1468, 1434, 1298,<br />
1252, 1191, 1036, 1014, 825, 790, 749, 706 cm –1 . RMN 1 H<br />
(CDCl 3 ); δ J = Hz: 7.65 (s, 1H, int.-D 2 O; N-H), 7.12 (ddd, 1H,<br />
J = 8.7, 6.7, 2.4; H-7), 7.05-6.9 (m, 2H; H-6, H-5), 6.76 (t, 1H,<br />
J = 2.9; H-3), 6.66 (d, 1H, J = 7.8; H-8), 3.31 (d, 2H, J = 2.9;<br />
CH 2 ). RMN 13 C (CDCl 3 ); δ ppm: 140.0, 136.1, 127.5, 126.9,<br />
122.5, 115.0, 111.8, 27.1; EMAR I.E. (70 eV); m/z (int. rel.):<br />
[M] + 132.0688 (54), [M-1] + 131 (100), 104 (5.52), 77 (22), 66<br />
(4.2), 51 (13.7) 39 (4.7); C 8 H 8 N 2 [M] + calculado a 132.0687.<br />
Cinolina 9. De la reacción de obtención de la 1,4-dihidrocinolina<br />
4, después de la separación por cromatografía “flash”
Síntesis de derivados del 1-N-aminoindol en medios no acuosos a partir de la 1,4-dihidrocinolina… 117<br />
(éter de petróleo/AcOEt 80:20), la cinolina 9 se obtiene como<br />
un aceite café (aceite café [14]); 0.35 g 30%. IR (KBr): 3057,<br />
1581, 1492, 1417, 1298, 1392, 1138, 1091, 845, 749, cm –1 ;<br />
RMN 1 H (CDCl 3 ); δ ppm J = Hz: 9.25 (d, 1H, J = 5.9; H-3),<br />
8.44 (dm, 1H, J = 7.6; H-8), 7.8-7.6 (m, 4H; H-7, H-6, H-5,<br />
H-4). RMN 13 C (CDCl 3 ); δ 150.5, 144.7, 131.0, 130.5, 129.4,<br />
126.4, 125.8, 122.5. EMAR I.E. (70 eV); m/z (int. rel.):<br />
[M+1] + 131 (9.23), [M] + 130.0530 (100), 102 (65.1), 76<br />
(38.8), 75 (11.6), 74 (9.4), 63 (7.4), 51 (12.7), 50 (22.3) 28<br />
(13); C 8 H 6 N 2 [M] + calculado a 130.0531.<br />
1-N-acetil-1,4-dihidrocinolina 10. La 1,4-dihidrocinolina 4<br />
(0.360 g 2.72 mmol) y 10 ml de THF seco se colocan en un<br />
matraz bola de 50 ml equipado con un refrigerante y una trampa<br />
de CaCl 2 . A esta solución se adicionan el cloruro de acetilo (0.2<br />
ml 0.214 g 2.27 mmol) y la trietilamina (0.380 ml 0.274 g 2.72<br />
mmol); la solución se agita magnéticamente y se calienta a<br />
reflujo durante 4 h. Una vez a temperatura ambiente, el precipitado<br />
de Et 3 N + Cl – se separa por filtración y el THF se elimina en<br />
el evaporador rotatorio. Finalmente la mezcla de productos se<br />
purifica por cromatografía “flash” (éter de petróleo/AcOEt<br />
90:10), aislando el compuesto 10 como un aceite incoloro;<br />
0.025 g 7%; RMN 1 H (CDCl 3 ); δ ppm J = Hz: 8.14 (dd, 1H, J =<br />
8.2, 1.2), 7.3-7.15 (m, 2H), 7.1 (ddd, 1H, J = 7.5, 7.5, 1.4; H-7),<br />
7.01 (dd, 1H, J = 7.5, 0.9; H-5), 3.35 (d, 2H, J = 2.9; CH 2 ), 2.45<br />
(s, 3H, COCH 3 ); RMN 13 C (CDCl 3 ); δ ppm: 171.6, 145.6,<br />
134.6, 127.3, 127.29, 126.1, 121.3, 120.5, 28.7, 23.6.<br />
1,2-diacetil-1,2-dihidrocinolina 11. El compuesto 11 formado<br />
junto con los productos 10 y 12 es un aceite incoloro;<br />
0.250 g 45%. IR (KBr): 3568, 3366, 3076, 2928, 2850, 1699,<br />
1618, 1566, 1484, 1456, 1372, 1110, 1080, 1032, 902, 777,<br />
709, 586 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 ); δ ppm J = Hz: 7.4 (d, 1H, J<br />
= 7.1; H-3), 7.32-7.1 (m, 4H), 6.17 (d, 1H, J = 6.5; H-4), 2.15<br />
(s, 3H; COCH 3 ), 2.05 (ancho s, 3H; COCH 3 ); RMN 13 C<br />
(CDCl 3 ); δ ppm: 173.6, 171.1, 135.5, 129.3, 128.3, 128.0,<br />
127.7, 125.6, 124.5, 112.15, 21.1, 20.2; EMAR I.E. (70 eV);<br />
m/z (int. rel.): [M] + 216.0900 (1), [M + -CH2CO] + 174 (17),<br />
131 (100), 102 (4), 77 (20), 43 (30); C 12 H 12 N 2 O 2 [M] + calculado<br />
a 216.0898.<br />
1-N-indoil-N-acetamida 12 (Dos confórmeros). El compuesto<br />
12 formado junto con los productos 10 y 11 se obtiene<br />
en forma de cristales blancos p.f. 139-140°C (141-142°C<br />
[10]); 0.070 g 15%. IR (KBr): 3252, 2021, 1673, 1528, 1459,<br />
1370, 1267, 1221, 1<strong>003</strong>, 743 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 ); δ ppm J<br />
= Hz: 9.08 (s, int.-D 2 O;NH), 8.37 (s, int.-D 2 O; NH), 7.67-7.43<br />
(m), 7.35-6.99 (m), 6.94 (d, 1H, J = 3.4; H-2), 6.77 (d, 1H, J =<br />
3.4; H-2), 6.5 (d, 1H, J = 3.5; H-3), 6.39 (d, 1H, J = 3.5; H-3),<br />
1.8 (s, 3H; COCH 3 ), 1.69 (s, 3H; COCH 3 ); RMN 13 C<br />
(CDCl 3 ); δ ppm: 170.4, 170.2, 136.04, 135.7, 128.7, 128.1,<br />
126.55, 126.36, 123.5, 122.6, 121.4, 121.2, 121.1, 120.5,<br />
108.7, 108.6, 102.5, 102.2, 20.45, 18.6.<br />
1,4-dihidrocinolina 4 (0.300 g 2.62 mmol) a 5 ml de anhídrido<br />
acético recién destilado el cual se usa como disolvente. Se adicionó<br />
a la solución una cantidad catalítica de ácido-p-toluensulfónico<br />
y la mezcla se deja en agitación magnética a temperatura<br />
ambiente durante 48 h. Después de la adicion de H 2 O (15<br />
ml), se alcaliniza la solución con una solución saturada de<br />
NaOH hasta pH > 12 y los productos orgánicos se extraen con<br />
CH 2 Cl 2 (4 × 20 ml). La fase orgánica se seca con MgSO 4 y se<br />
concentra en el evaporador rotativo. La mezcla de productos se<br />
separa mediante cromatografía “flash” (éter de petróleo/AcOEt<br />
90:10). El compuesto 13 se obtiene en forma de cristales blancos<br />
p.f. 99-100°C (98.5-99.5°C[10]); 0.030 g 9%. IR (KBr):<br />
3436, 3126, 3110, 1733, 1364, 1217, 1196, 993, 770 cm –1 ;<br />
RMN 1 H (CDCl 3 ); δ ppm J = Hz: 7.62 (dd, 1H, J = 7.6,1; H-7),<br />
7.32-7.12 (m, 2H; H-5, H-6), 7.09 (dd, 1H, J = 7.7,1; H-4),<br />
6.98 (d, 1H, J = 3.5; H-2), 6.62 (dd, 1H, J = 3.5,0.8; H-3), 2.3<br />
(s, 6H; COCH 3 ), 1.52 (s, 2H, int.-D 2 O; H 2 O).<br />
Agradecimientos<br />
B. A. Frontana-Uribe agradece a la DGAPA-UNAM por el<br />
financiamiento otorgado para realizar sus estudios doctorales<br />
en Francia, así como al laboratorio de electroquímica orgánica<br />
de la Universidad de Rennes I Francia, por las facilidades<br />
otorgadas para llevar a cabo este trabajo.<br />
Referencias<br />
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430.<br />
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K. Arzneim. Forsch/Drug Res. 1980, 30, 919.<br />
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Smith, C. P.; Petko, W. W.; Cornfeldt, M.; Wilker, J. C.; Blitzer,<br />
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J. Med. Chem. 1996, 39, 570-581.<br />
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Somei, M.; Matsubara, M.; Natsume, M. Chem. Pharm. Bull.<br />
1975, 23, 2891-2898; Shen, J-K.; Katayama, H.; Takatsu, N.;<br />
Shiro, I. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 1993, 2087-2097.<br />
5. Frontana-Uribe, B. A. Tesis de Doctorado, Université de Rennes<br />
I, Francia 1999.<br />
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9. Ames, D. E.; Novitt, B. J. Chem. Soc. C 1970, 1700-1701.<br />
10. Somei, M.; Natsume, M. Tetrahedron Letters 1974, 461-462.<br />
11. Lamoreux, C.; Moinet, C. Bull. Soc. Chim. Fr. 1988, 59-65;<br />
Lamoreux, C.; Moinet, C.; Tallec, A. Electrochim. Acta 1986, 31,<br />
1-12; Moinet, C. J. physique IV 1994, 4, C1-175 - C1-184.<br />
12. Muchowski, J. M. Can J. Chem 1971, 49, 2023-2028.<br />
13. Belford, L. S.; Allen, G.; Bruce, J. M. J. Chem. Soc. 1963, 2867-<br />
2870.<br />
14. Maier, G. Chem. Ber. 1969, 102, 3310.<br />
15. Brown, H. C.; Heim, P. J. Org. Chem. 1973, 38, 912-916.<br />
N-acetil-1-N-indoil-N-acetamida 13 (Hidrato). En un matraz<br />
bola de 50 ml equipado con una trampa de CaCl 2 se adiciona la
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 118-122<br />
Investigación<br />
Expansión 5 fi 6 de compuestos heterocíclicos por el método<br />
de Stork–De Selms<br />
Marta E. Albores y Luis A. Maldonado*[1]<br />
División de Estudios de Posgrado, Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México,<br />
Circuito Escolar, Ciudad Universitaria. Coyoacán 04510, México D.F. Teléfono: (52)56 22 44 49; Fax: 56 16 22 17;<br />
E-mail: lammg@servidor.unam.mx<br />
Dedicado a la memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. Se describe la construcción de los sistemas anulares de cromona,<br />
tiocromona y 4-quinolona por la expansión de acetatos de enol<br />
heterocíclicos apropiados, con dibromocarbeno generado por el método<br />
de Seyferth. También se informa del uso de este método para la<br />
síntesis del acetato de 2-bromo-1-naftilo y del intento de síntesis del<br />
anillo de flavona.<br />
Palabras clave: expansión de anillos, reacción de Stork–De Selms,<br />
síntesis, heterociclos.<br />
Abstract. The construction <strong>of</strong> <strong>the</strong> chromone, thiochromone and 4-<br />
quinolone ring systems by ring expansion <strong>of</strong> appropriate 5-membered<br />
heterocyclic enol acetates, with dibromocarbene generated by<br />
Seyferth’s method, is described. The use <strong>of</strong> <strong>the</strong> method for <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis<br />
<strong>of</strong> 2-bromo-1-naphthyl acetate and an attempted syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong><br />
<strong>the</strong> flavone ring are also reported.<br />
Key words: ring expansion, Stork–De Selms reaction, syn<strong>the</strong>sis, heterocycles.<br />
Introducción<br />
La expansión de cetonas cíclicas por tratamiento de los aductos<br />
de sus éteres de enol y dihalocarbenos (2a) con sales de plata<br />
para dar las homoenonas α-halogenadas 3 fue descrita simultáneamente<br />
en 1962 por Birch y por Parham [2]. En 1966 Stork y<br />
De Selms independientemente, sugirieron substituir en la reacción<br />
anterior a los éteres de enol 1a por los acetatos de enol 1b<br />
ya que estos generalmente se pueden obtener más fácil y regioespecíficamente<br />
que los primeros, aumentando así considerablemente<br />
el potencial práctico de esta transformación [3] (Fig. 1).<br />
Además, en este último caso la saponificación de los aductos 2b<br />
genera ciclopropilcarbinoles cuyas bases conjugadas pueden<br />
facilitar la reacción de expansión, haciendo más versátil esta<br />
reacción. Esto resulta importante si tomamos en cuenta que los<br />
aductos biciclo[n.1.0]alcanos intermediarios se expanden espontáneamente<br />
solo si n posee valores iguales a 3 o inferiores.<br />
A pesar de lo interesante de esta transformación, el método<br />
de Stork–De Selms prácticamente no se ha utilizado en síntesis<br />
orgánica, por lo que nos pareció de interés investigar el<br />
comportamiento de nuevos sustratos en esta reacción a fin de<br />
evaluar la generalidad del procedimiento y explorar su versatilidad<br />
en el campo de la química heterocíclica. Los resultados<br />
aquí presentados constituyen una primera fase de nuestros estudios<br />
en este campo.<br />
Resultados y discusión<br />
Los acetatos de enol estudiados en esta investigación fueron<br />
los compuestos 5a-5d preparados como se indica en la Figura<br />
2. Aunque el compuesto 5a no es heterocíclico, fue incluído<br />
en este estudio por su semejanza estructural con los otros sustratos<br />
5b-5d.<br />
O<br />
Y<br />
Y X X<br />
O<br />
X<br />
(CH 2 )x<br />
(CH 2 )x<br />
(CH 2 )x<br />
(CH 2 )x<br />
1a, Y = OR<br />
1b, Y = OAc<br />
2a, Y = OR<br />
2b, Y = OAc<br />
3<br />
Figura 1.
Expansión 5 → 6 de compuestos heterocíclicos por el método de Stork–De Selms 119<br />
Figura 2.<br />
El compuesto 5a se obtuvo a partir de 1-indanona [4] por<br />
tratamiento con acetato de isopropenilo y catálisis ácida,<br />
mientras que los compuestos heterocíclicos conocidos 5b-5d<br />
se prepararon por ciclación-descarboxilación-acetilación<br />
simultáneas de los ácidos o-carboxifenilheteroacéticos 4b-4d,<br />
siguiendo técnicas apropiadas ya conocidas (ver parte experimental).<br />
La caracterización de estos compuestos se hizo por los<br />
métodos espectroscópicos usuales y así sus espectros de IR<br />
muestran las bandas de absorción características de los<br />
acetatos de enol en 1770, 1625 y 1200 cm –1 . Sus espectros de<br />
RMN 1 H presentan, además de las señales correspondientes a<br />
los hidrógenos aromáticos (señal múltiple en δ 7.0-7.6), una<br />
señal sencilla en δ 2.2-2.3 asignada al CH 3 del grupo acetato y<br />
una señal en δ 5.60-7.85 para el hidrógeno vinílico. Como era<br />
de esperar, el desplazamiento químico de esta señal a menor<br />
campo aumenta con la electronegatividad del sustituyente Z, y<br />
así el compuesto 5a presenta esta señal como un triplete (J =<br />
4.5 Hz) en δ 5.60, mientras que los compuestos 5c, 5d y 5b la<br />
presentan como señales sencillas en δ 7.35, 7.50 y 7.85,<br />
respectivamente.<br />
Como los esteres de enol son inestables en medios básicos,<br />
los métodos convencionales de generar dihalocarbenos<br />
que emplean estas condiciones (CHX 3 / NaOH o t-BuOK), no<br />
se pueden usar aquí. Por lo tanto, se utilizó el método de<br />
Seyferth [5] que emplea como reactivos a los trihalometilfenilmercurios<br />
en condiciones neutras y anhidras, y que ha<br />
mostrado ser especialmente útil para una gran variedad de sustratos<br />
inestables en condiciones alcalinas.<br />
Cuando se calentó a la temperatura de reflujo una solución<br />
de 5a en benceno con un equivalente de tribromometilfenilmercurio<br />
por varias horas, se obtuvo una mezcla compleja<br />
de productos de la cual fue posible aislar en bajo rendimiento<br />
(~ 15 %) y caracterizar (ver más adelante) al producto esperado<br />
de la ciclopropanación y expansión: el acetato de 2-bromo-<br />
1-naftilo 6. En este experimento también se pudieron aislar<br />
Figura 3.<br />
O<br />
5a<br />
Z<br />
OAc<br />
5a Z = CH2, R = H<br />
5b Z = O, R = H<br />
5c Z = S, R = H<br />
5d Z = NAc, R = H<br />
5e Z = O, R = C6H5<br />
1) C 6H 5HgCBr 3<br />
(C 6H 6) ∆<br />
2) Ac 2O<br />
R<br />
6<br />
OAc<br />
CO 2 H<br />
Z<br />
R<br />
4b Z = O, R = H<br />
4c Z = S, R = H<br />
4d Z = NH, R = H<br />
4e Z = O, R = C6H5<br />
Br<br />
CO 2H<br />
pequeñas cantidades de materia prima y de 2-bromo-1-naftol<br />
(en un rendimiento combinado de ~ 5 %), pero no el aducto<br />
intermediario como era de esperar. Aparentemente, parte del<br />
producto de expansión es convertido en el fenol correspondiente,<br />
el cual resulta inestable durante el proceso de aislamiento.<br />
Por lo tanto, el crudo de reacción se acetiló (Ac 2 O y<br />
piridina) antes de la purificación cromatográfica obteniéndose<br />
el compuesto 6 en un satisfactorio 73 % de rendimiento (Fig.<br />
3). En este segundo experimento se usó además 1.2 equivalentes<br />
de tribromometilfenilmercurio, conservándose esta última<br />
relación para los otros sustratos.<br />
La caracterización de 6 se hizo por los métodos espectroscópicos<br />
usuales y por comparación directa con una muestra<br />
auténtica preparada por bromación del 1-naftol en presencia<br />
de t-butilamina, seguido de acetilación [6].<br />
Utilizando las condiciones de reacción anteriores para la<br />
adición del dibromocarbeno (1.2 equivalentes de tribromometilfenilmercurio),<br />
pero omitiendo la reacción de acetilación,<br />
los acetatos de enol heterocíclicos 5b-5d produjeron<br />
entonces los compuestos heterocíclicos de 6 miembros 7b-7d<br />
en rendimientos aceptables de 55-70 % (Fig. 4).<br />
5b, 5c, 5d<br />
Figura 4.<br />
C 6H 5HgCBr 3<br />
(C 6H 6) ∆<br />
Es importante hacer notar que para el caso del sustrato<br />
5d, el producto de expansión obtenido 7d perdió el grupo N-<br />
acetilo durante el trabajo de la reacción.<br />
Los espectros de IR de estos compuestos ya no presentan<br />
las bandas de absorción características de los acetatos de enol,<br />
apareciendo en su lugar una banda de carbonilo en 1650 cm –1<br />
(para 7b), en 1635 cm –1 (para 7c) o en 1620 cm –1 (para 7d).<br />
Estos datos están de acuerdo con los descritos para cromonas,<br />
tiocromonas y 4-quinolonas respectivamente [7]. Los espectros<br />
de RMN 1 H de 7b-7d no resultaron definitivos para asignar<br />
sus estructuras, ya que solo se observan señales complejas<br />
entre δ 7.4-8.2 para los hidrógenos aromáticos que se sobreponen<br />
a la señal sencilla del hidrógeno vinílico heterocíclico.<br />
Por lo tanto, como afortunadamente estos tres compuestos son<br />
conocidos [8-10], se decidió preparar cada uno de ellos para<br />
compararlos directamente con los productos obtenidos por<br />
nosotros, resultando en cada caso ser idénticos.<br />
Se ha informado que el benz<strong>of</strong>urano reacciona con diclorocarbeno<br />
para dar en bajo rendimiento el éter 2,2-bis(3-cloro-<br />
3,4-cromenílico), mientras que el benzoti<strong>of</strong>eno es inerte al<br />
diclorocarbeno aun en presencia de un gran exceso de este<br />
[11]. Además de que nuestros experimentos demuestran que<br />
la reactividad del doble enlace del sistema heterocíclico se<br />
incrementa con la presencia del grupo acetato (lo cual era de<br />
O<br />
Z<br />
Br<br />
7b, Z = O<br />
7c, Z = S<br />
7d, Z = NH
120 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Marta E. Albores y Luis A. Maldonado<br />
esperar), creemos que también eliminan la sugerencia hecha<br />
de que la probable formación de un aducto entre los electrones<br />
libres del azufre del benzoti<strong>of</strong>eno y el dihalocarbeno sea la<br />
causante de su no reactividad en esta reacción.<br />
También se encuentra descrito que la reacción de algunos<br />
indoles 2,3-disubstituídos con dihalocarbenos produce indoleninas<br />
en lugar de (o además de) los productos de expansión<br />
del anillo heterocíclico [12]. Por el resultado obtenido con 5d,<br />
es probable que esta reacción lateral se pueda evitar utilizando<br />
como sustratos los acetatos de enol apropiados.<br />
Puesto que el sistema heterocíclico de cromona (7b) se<br />
encuentra ampliamente distribuído en productos naturales<br />
como las flavonas, las is<strong>of</strong>lavonas y los rotenoides, se intentó<br />
utilizar el método aquí descrito para preparar la 3-brom<strong>of</strong>lavona<br />
8a (Fig. 5).<br />
5e<br />
Figura 5.<br />
Con este fin se preparó el sustrato requerido, el 3-acetoxi-<br />
2-fenilbenz<strong>of</strong>urano 5e como indica la Figura 2. Desafortunadamente<br />
en las condiciones de reacción que fueron eficientes<br />
para los otros sustratos aquí estudiados, el compuesto 5e<br />
resultó inerte recuperándose inalterado casi en su totalidad (90<br />
%). Aparentemente la posibilidad de deslocalización de la<br />
doble ligadura del acetato de enol en el grupo fenilo, sumado al<br />
efecto estérico del mismo, disminuye la reactividad del doble<br />
enlace impidiendo la reacción con el dibromocarbeno. En un<br />
último intento por contrarrestar los efectos anteriores se trató<br />
de preparar la 3-fluor<strong>of</strong>lavona 8b, para lo cual en la reacción<br />
anterior se cambió el dibromocarbeno por el difluorocarbeno,<br />
ya que este es más pequeño y reactivo. Se calentó entonces 5e<br />
con 10 equivalentes de clorodifluoroacetato de sodio a la temperatura<br />
de ebullición de la diglima [13], pero una vez más se<br />
recuperó de nuevo el sustrato inalterado (87 %).<br />
En conclusión, se puede decir que a pesar de algunas limitaciones<br />
debidas al factor estérico y a la necesidad de estudiar<br />
más ejemplos, el método aquí presentado puede ser muy<br />
conveniente en la síntesis de cromonas, tiocromonas y 4-quinolonas.<br />
Asímismo, se debe hacer notar que la 3-bromocromona<br />
(7b) puede ser una materia prima adecuada para preparar<br />
is<strong>of</strong>lavonas mediante reacciones tipo Stille [14] o Suzuki<br />
[15] y el sistema de 4-quinolona (7d) se encuentra presente en<br />
algunos compuestos de interés farmacológico como el ácido<br />
nalidíxico y los antibióticos quinolónicos [16].<br />
O<br />
O<br />
X<br />
8a X = Br<br />
8b X = F<br />
Parte experimental<br />
1-Acetoxi-indeno 5a. Una mezcla de 13.2 g (0.1 mol) de 1-<br />
indanona [4], 20 g (22 ml, 0.2 mol) de acetato de isopropenilo<br />
y 0.1 g de ácido p-toluensulfónico se calentaron a la temperatura<br />
de reflujo durante 17 h, mientras se eliminaba la acetona<br />
formada por destilación a través de una columna Vigreaux de<br />
12 cm de largo y 1.5 cm de diámetro. Se agregó 10 g más de<br />
acetato de isopropenilo (11 ml, 0.1 mol) y se continuó la destilación<br />
hasta completar 24 h de calentamiento. Se enfrió la<br />
mezcla de reacción, se diluyó con Et 2 O y se lavó con solución<br />
saturada de NaHCO 3 . Después del trabajo usual, el aceite de<br />
residuo se destiló a presión reducida para dar 12.2 g (70 % de<br />
rendimiento) de 5a; peb 150º/1. IR (película) ν max 1775, 1600,<br />
1200 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 60 MHz) δ 7.15 (s, 4H), 5.65 (t,<br />
J = 4.5 Hz, 1H), 2.80 (s, 2H), 2.25 (s, 3H).<br />
Ácido o-carboxifeniloxiacético 4b. Se preparó oxidando el<br />
ácido o-formilfeniloxiacético [17] por cualquiera de los 2 siguientes<br />
métodos.<br />
a) Con KMnO 4 : En un vaso de precipitados de 50 ml se<br />
disolvió 1 g (5.5 mmol) del ácido o-formilfeniloxiacético en<br />
10 ml de una solución acuosa de KHCO 3 (1.7 g, 17 mmol).<br />
Se agitó magnéticamente mientras se agregó gota a gota en<br />
aproximadamente 1 h, una solución de KMnO 4 (1 g, 6.3<br />
mmol) en 16 ml de agua. El color del oxidante desaparece<br />
rápidamente formándose el precipitado café de MnO 2 . Una<br />
vez terminada la adición se continuó agitando por 30 min<br />
más y se filtró a través de una capa de celita. La torta de<br />
MnO 2 se lavó con agua caliente (3 x 3 ml), los filtrados<br />
reunidos se enfriaron en un baño de hielo y se aciduló con<br />
H 2 SO 4 al 20 %. El sólido blanco que precipitó se filtró, se<br />
lavó con agua fría y se dejó secar al aire para dar 0.8 g del<br />
diácido 4b, pf 184-189º. Este producto crudo se usó para la<br />
reacción de ciclación, aunque por cpf (5 ml de CHCl 3 -5 gotas<br />
de AcOH, 5 eluciones) se determinó que contiene ~ 5 % de<br />
materia prima.<br />
b) Con Ag 2 O: En un vaso de precipitados de 30 ml se disolvió<br />
NaOH (1 g, 25 mmol) en 5 ml de agua. Se agregó gota<br />
a gota con agitación magnética una solución de AgNO 3 (2 g,<br />
11.7 mmol) en 5 ml de agua y se continuó agitando por 5 min.<br />
A la suspensión de Ag 2 O así obtenida se le agregó en pequeñas<br />
porciones el ácido o-formilfeniloxiacético sólido (1 g, 5.5<br />
mmol) en un tiempo de ~ 10 min y se siguió agitando a temperatura<br />
ambiente por 30 min. Se filtró por celita, se lavó la<br />
torta de plata con agua caliente (4 × 3 ml), se enfrió en un<br />
baño de hielo y se aciduló con solución de H 2 SO 4 al 20 %. El<br />
sólido blanco que precipitó se filtró, se lavó con agua fría y se<br />
dejó secar al aire para dar 1 g (91 % de rendimiento) de 4b, pf<br />
192-193º. El pf informado para este compuesto es de 190º y<br />
también 191.5-192º [18].<br />
Ácido o-carboxifeniltioacético 4c. Se preparó de ácido tiosalicílico<br />
y ácido cloroacético según el procedimiento informado<br />
[19]; pf 217-218º.
Expansión 5 → 6 de compuestos heterocíclicos por el método de Stork–De Selms 121<br />
Ácido o-carboxifenilaminoacético (N-(o-carboxifenil)glicina)<br />
4d. Se preparó de ácido antranílico y ácido cloroacético<br />
según la referencia [20]. El producto crudo se usó como tal en<br />
la siguiente reacción, a pesar de contener ~ 5 % de ácido<br />
antranílico (detectado por cpf eluyendo con 5 ml de CHCl 3 -5<br />
gotas de AcOH, 4 eluciones). El producto puro se puede obtener<br />
cristalizando de MeOH, pf 218-220º.<br />
Obtención de 5b-5d. Para el caso de 5b-5c se usó el método<br />
de Cagniant y Kirsch [21]; para 5d se usó el método de Nenitzescu<br />
[20].<br />
Método de Cagniant y Kirsch: El ácido o-carboxifenilheteroacético<br />
apropiado (4b-4c, 25 mmol, ~ 5 g) se disolvió en<br />
Ac 2 O (25 ml) y AcOH (5 ml), se agregó AcONa recién fundido<br />
(3-3.5 g, 36.3-42.6 mmol) y la suspensión se calentó a la<br />
temperatura de reflujo por 8-10 h. Se dejó enfriar, se evaporaron<br />
los volátiles (Ac 2 O-AcOH) con ayuda de la bomba de<br />
vacío y un baño de agua caliente, se dejó enfriar y se agregó<br />
hielo picado. Después de 2 h, se extrajo con AcOEt, se lavó<br />
con solución saturada de NaHCO 3 (¡precaución!, se forma<br />
espuma) y se trabajó de la forma usual. El residuo obtenido se<br />
purificó como se indica para cada caso.<br />
3-Acetoxibenz<strong>of</strong>urano 5b. Se purificó por destilación a presión<br />
reducida, peb 150º/15 (informado [22]: peb 110º/0.1).<br />
Rendimiento: 62 %. IR (película) ν max 1770, 1625, 1220-1250<br />
cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 90 MHz) δ 7.85 (s, 1H), 7.6-7.0 (m,<br />
4H), 2.2 (s, 3H).<br />
3-Acetoxibenzoti<strong>of</strong>eno 5c. Se purificó por destilación a presión<br />
reducida, peb: 164º/15 (informado [19]: peb 165º/18).<br />
Rendimiento: 78 %. IR (película) ν max 1775, 1615, 1200-1230<br />
cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 60 MHz) δ 7.35 (s, 1H), 7.7-7.1 (m,<br />
4H), 2.2 (s, 3H).<br />
3-Acetoxi-N-acetilindol 5d. Se siguió el método de Nenitzescu<br />
sin modificaciones, pero las aguas madres de la cristalización se<br />
cromatografiaron en columna de alúmina usando C 6 H 6 como<br />
eluyente, pf 76-78º (informado [20]: pf 82º). Rendimiento: 75<br />
%. IR (KBr) ν max 1740, 1690, 1395, 1360, 1340, 1320, 1230,<br />
1210 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 90 MHz) δ 8.2 (m, 1H), 7.3-7.7<br />
(señal compleja, 4H), 2.5 (s, 3H), 2.3 (s, 3H).<br />
Método general para las reacciones de expansión. Bajo<br />
atmósfera de nitrógeno, se calentó a la temperatura de reflujo<br />
durante 10-12 h, una solución en C 6 H 6 del acetato de enol (1<br />
eq) y el tribromometilfenilmercurio (1.2 eq). Se dejó enfriar y<br />
el sólido café así formado (bromuro de fenilmercurio) se filtró,<br />
se lavó con C 6 H 6 caliente y los filtrados combinados se<br />
evaporaron a sequedad en el rotavapor. Los productos crudos<br />
se purificaron por cromatografía en columna seguido de cristalización<br />
de los disolventes adecuados.<br />
Acetato de 2-bromo-1-naftilo 6. Para la reacción de expansión<br />
se usaron 3.5 g (20.1 mmol) de 5a, 12.8 g (24.1 mmol) de<br />
tribromometilfenilmercurio y 100 ml de C 6 H 6 . En este caso el<br />
crudo de la reacción de expansión se acetiló en las condiciones<br />
usuales de Ac 2 O y piridina antes de la purificación cromatográfica.<br />
Rendimiento: 3.8 g (73 %), pf 86-87 ºC. IR<br />
(KBr) ν max 1775, 1600, 1200 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 60<br />
MHz) δ 7.9-7.3 (m, 6H), 2.4 (s, 3H).<br />
3-Bromocromona 7b. Para la reacción de expansión se usaron<br />
1.12 g (6.4 mmol) de 5b, 4.1 g (7.7 mmol) de tribromometilfenilmercurio<br />
y 30 ml de C 6 H 6 . Rendimiento: 0.99 g (63 %), pf 92-<br />
94º (informado [8] pf: 93º y 96-97º). IR (KBr) ν max 3050, 1650,<br />
1600, 760 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 90 MHz) δ 8.0-7.2 (m, 5H).<br />
3-Bromotiocromona 7c. Para la reacción de expansión se<br />
usaron 1.56 g (8.5 mmol) de 5c, 5.4 g (10.2 mmol) de tribromometilfenilmercurio<br />
y 40 ml de C 6 H 6 . Rendimiento: 1.25 g<br />
(64 %), pf 140º (informado [9]: pf 142-143º ). IR (KBr) ν max<br />
3040, 1635, 1590, 740-800 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 , 90 MHz)<br />
δ 8.0-7.2 (m, 5H).<br />
3-Bromo-4-quinolona 7d. Para la reacción de expansión se<br />
usaron 2.17 g (10 mmol) de 5d, 6.4 g (12 mmol) de tribromometilfenilmercurio<br />
y 50 ml de C 6 H 6 . Rendimiento: 1.23 g (55<br />
%), pf 286-288º (informado [10]: pf 288-289º). IR (KBr) ν max<br />
3450, 3030, 1620, 1595, 750 cm –1 ; RMN 1 H (CDCl 3 -DMSO,<br />
90 MHz) δ 8.8 (señal ancha, NH, intercambia con D 2 O), 8.0-<br />
7.2 (m, 5H).<br />
Obtención de muestras auténticas. Se prepararon siguiendo<br />
las indicaciones de la literatura.<br />
Acetato de 2-bromo-1-naftilo 6: Por bromación de 1-<br />
naftol [6], seguido de acetilación.<br />
3-Bromocromona 7b: Por dibromación de la cromanona<br />
seguido de dehidrobromación con piperidina [8].<br />
3-Bromotiocromona 7c: Por dibromación de la tiocromanona<br />
y deshidrobromación térmica [9].<br />
3-Bromo-4-quinolona 7d: Por bromación de la 4-quinolona<br />
[10].<br />
3-Acetoxi-2-fenilbenz<strong>of</strong>urano 5e: Se usó un método similar<br />
al empleado para preparar 5a pero sin aislar los intermediarios.<br />
Una mezcla de ácido 2-clor<strong>of</strong>enilacético (3 g, 17.5<br />
mmol), salicilaldehído (2 g, 16.3 mmol) y K 2 CO 3 anhidro (4.8<br />
g, 34.7 mmol) en dioxano seco (100 ml) se calentaron a reflujo<br />
durante 8 h. Se dejó enfriar, se diluyó con agua y se extrajo<br />
con C 6 H 6 . La fase orgánica se lavó con solución saturada de<br />
NaHCO 3 y se aciduló la fase acuosa con H 2 SO 4 al 20 %. Se<br />
extrajo con Et 2 O, se trabajó de la forma usual y el residuo se<br />
disolvió en acetona (20 ml) y se oxidó con exceso de reactivo<br />
de Jones. Se dejó 2 h a temperatura ambiente, se agregó isopropanol<br />
hasta desaparición del color del oxidante, se diluyó<br />
con agua y se extrajo con Et 2 O. Después del trabajo usual, el<br />
diácido crudo se calentó durante una noche a la temperatura<br />
de reflujo con Ac 2 O (20 ml), AcOH (4 ml) y AcONa recién<br />
fundido (4 g, 48.5 mmol). Se dejó enfriar, se evaporó el exceso<br />
de Ac 2 O con ayuda de la bomba de vacío y un baño de<br />
agua caliente, se diluyó con agua y se extrajo con Et 2 O. Después<br />
del trabajo usual se obtuvo un material sólido que se cro-
122 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Marta E. Albores y Luis A. Maldonado<br />
matografió en columna para dar 2.43 g de 2-fenilbenz<strong>of</strong>urano<br />
y 1.2 g de 5e, pf. 86-87°C. La obtención del 2-fenilbenz<strong>of</strong>urano<br />
se puede justificar por la presencia de ácido 2-(o-formilfeniloxi)-fenilacético<br />
en el crudo de reacción durante la reacción<br />
de ciclación debido a una oxidación incompleta con el reactivo<br />
de Jones. IR (KBr) ν max 1760, 1200 cm –1 ; RMN 1 H<br />
(CDCl 3 , 60 MHz) δ 7.9-7.1 (m, 10H), 2.3 (s, 3H).<br />
Agradecimientos<br />
Se agradece a la Q. Alejandrina Acosta por la determinación<br />
de los espectros de RMN 1 H y a las Q. Graciela Chávez y<br />
Marisela Gutiérrez por los espectros de IR.<br />
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Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria.<br />
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C.D. Rev. Roum. Chem. 1967, 12, 105-108.<br />
21. Cagniant, P.; Kirsch, G. C.R. Acad. Sci., Ser. C 1976, 282, 993-<br />
996.<br />
22. Carvalho, Ch.F.; Sargent, M.V. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1<br />
1984, 1605-1612.
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 123-126<br />
Investigación<br />
Preparación de N-Metil-3-arilpirrolidinas mediante reacciones<br />
de cicloadición dipolares [3+2]<br />
Guillermo Negrón, 1 * Aydeé Fuentes, 2 Moisés Romero, 2 Gustavo Madrid, 3 Raymundo Cruz 3 *<br />
1 Area de Química Aplicada, Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco, Av. San Pablo 180,<br />
C.P. 02200, México, D.F., México.<br />
2 Facultad de Química, UAEM. Toluca, Edo. de México, México C.P. 050000, México.<br />
3 Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, Coyoacán,<br />
04510 México D.F., México.<br />
En memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. Las reacciones de cicloadición [3+2] entre iluros de azometino<br />
generados por acción del LDA sobre el N-óxido de trimetilamina<br />
y varios derivados de la α-asarona, permite la obtención de las<br />
pirrolidinas correspondientes.<br />
Abstract. The [3+2] cycloaddition reaction between azomethine<br />
ylide generated by deprotonation <strong>of</strong> trimethylamine N-oxide with<br />
LDA and various α-asarone derivatives to afford <strong>the</strong> corresponding<br />
pyrrolidines is described.<br />
Introducción<br />
Las pirrolidinas son subunidades estructurales que se encuentran<br />
formando parte de una gran variedad de substancias naturales<br />
y sintéticas con actividad biológica [1]. Se sabe por<br />
ejemplo que algunas 3-arilpirrolidinas presentan actividad<br />
dopaminérgica [2]. Esta actividad se asemeja a la de la dopamina<br />
(metabolito de L-dopa) que al llegar al cerebro se metaboliza<br />
enzimáticamente vía la L-dopa descarboxilasa [3]. En<br />
general, la levodopa se usa como un vasodilatador, ya que aumenta<br />
el ritmo cardíaco al aumentar las contracciones cardíacas<br />
y el volumen sistólico, pero también actúa principalmente<br />
en los receptores adrenérgicos del sistema nervioso simpático.<br />
Por esta razón se emplea en el tratamiento del síndrome de<br />
Parkinson [4].<br />
La racloprida es un compuesto pirrolidínico muy conocido<br />
por su actividad antagonista del receptor dopamina D 2 .<br />
En la literatura encuentra descrito su uso como una substancia<br />
radi<strong>of</strong>armacéutica en la técnica de tomografía de emisión<br />
de positrón, conocida por sus siglas en inglés PTE [5,<br />
6,7].<br />
Los derivados de las pirrolidinas son compuestos atractivos<br />
de síntesis por sus propiedades biológicas y han sido sintetizados<br />
mediante (i) construcción del anillo pirrolidínico y<br />
(ii) modificaciones del anillo nitrogenado. Dentro de los métodos<br />
de síntesis [8,9] podemos mencionar: fotociclización de N-<br />
cloroaminas, aminaciones reductivas de 1,4-dicetonas, ciclizaciones<br />
catalizadas por metales y reacciones de cicloadición<br />
dipolares-1,3.<br />
El primer iluro de azometino Y no activado generado por<br />
tratamiento del N-óxido de trimetilamina (1) con LDA capaz<br />
de reaccionar con olefinas no activadas, formando pirrolidinas<br />
(2), fue descrito en la bibliografía por Roussi y colaboradores<br />
[10,11] en 1983 (Fig. 1).<br />
Discusión y resultados<br />
Continuando con nuestra actual línea de investigación, referente<br />
a la preparación de compuestos nitrogenados con actividad<br />
biológica potencial, decidimos abordar la síntesis de las<br />
N-Metil-3-arilpirrolidinas utilizando como dienófilo al iluro de<br />
azometino Y y como dipolarófilo a la α-asarona (3c) y algu-<br />
+<br />
N<br />
O -<br />
1<br />
Figura 1.<br />
LDA/THF<br />
-78oC - 0 oC<br />
N +<br />
-OLI<br />
I<br />
N<br />
Y<br />
N<br />
+<br />
-<br />
R 1 R 2<br />
2<br />
R 1 R 2
124 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Guillermo Negrón et al.<br />
nos derivados comerciales análogos de 3c: éter metílico del<br />
isoeugenol (3a) y (E)- 3,4-dimetoxi-1-isopropenilbenceno<br />
(3b). La α-asarona (3c) es un producto natural aislado de una<br />
planta nativa de la península de Yucatán, México llamada<br />
Yumel Guatteria gaumeri y que resulta ser interesante desde<br />
el punto de vista biológico, por su actividad hipocolesterolemiante<br />
[12], no obstante sus efectos secundarios hepatotóxicos.<br />
El dipolarófilo 2-(1-trans-propenil)-4,5-dimetoxi-N,Ndimetilanilina<br />
(3d), se preparó mediante nitración directa de<br />
(3b), seguida de una reducción y posterior alquilación [13].<br />
Las reacciones de cicloadición se llevaron a cabo entre el N-<br />
óxido de trimetilamina (1) recién sublimado, los alquenos<br />
(3a)-(3d) y el diisopropilamiduro de litio (LDA), en tetrahidr<strong>of</strong>urano<br />
anhidro a 0°C, observándose la formación de las<br />
trans-pirrolidinas correspondientes (4a)-(4d), en rendimientos<br />
moderados (Fig. 2), las cuales se evaluarán posteriormente en<br />
actividad biológica.<br />
N<br />
R 1<br />
R<br />
+<br />
1<br />
N<br />
O -<br />
LDA/THF<br />
R 2<br />
R R 2 3 R 3<br />
3a R 1 = H; R 2 = OCH 3 ; R3 = OH 4a R 1 = H; R 2 = OCH 3 ; R 3 = OH (45%)<br />
3b R 1 = H; R 2 = R 3 = OCH 3 4b R 1 = H; R 2 = R 3 = OCH 3 (34%)<br />
3c R 1 = R 2 = R 3 = OCH 3 4c R 1 = R 2 = R 3 = OCH 3 (67%)<br />
3d R 1 = (CH 3 ) 2 N; R 2 = R 3 = OCH 3 4d R 1 = (CH 3 ) 2 N; R 2 = R 3 = OCH 3 (19%)<br />
Figura 2.<br />
Con el objeto de estudiar el comportamiento de los derivados<br />
de la α asarona (3c), pero ahora como dipolos, se prepararon<br />
los N-óxidos de 2-(1-trans-propenil)-4,5-dimetoxi-N,Ndimetilanilina<br />
(5) y el N-óxido de su compuesto reducido, el<br />
N,N-dimetil-(2-propil-4,5-dimetoxifenil)amina (6), los cuales<br />
se hicieron reaccionar con difenilacetileno y trans estilbeno<br />
respectivamente. En la primera reacción, se aisló como único<br />
producto la amina desmetilada 2-(1-trans-propenil)-4,5-dimetoxi-N-metilanilina<br />
(7). Este tipo de desmetilaciones se ha observado<br />
anteriormente en reacciones de cicloadición de los N-<br />
óxidos de azúcares [14]. En la segunda reacción se obtuvo<br />
como producto mayoritario al producto de dimerización [15],<br />
la piperazina (8) y trazas de la pirrolidina (9) (Fig. 3).<br />
magnética nuclear de hidrógeno (RMN- 1 H) se realizaron en un<br />
equipo Varian Gemini FT-200A a 200 MHz y Varian Unity a<br />
300 MHz, usando tetrametilsilano (TMS) como referencia<br />
interna. El desplazamiento químico (δ) está dado en ppm. El<br />
disolvente empleado fue clor<strong>of</strong>ormo deuterado (CDCl 3 ) a<br />
excepción de los N-óxido y las pirrolidinas obtenidas, las cuales<br />
fueron disueltas en metanol deuterado. Los espectros de resonancia<br />
magnética nuclear de carbono-13 (RMN 13 C) fueron<br />
determinados en un equipo Varian Unity 500 (125 MHz), utilizando<br />
metanol deuterado, a menos que se indique otro disolvente<br />
y usando TMS como referencia interna. Los espectros de<br />
masas (EM) de baja resolución fueron realizados en un aparato<br />
JEOL JMS-AX505HA por impacto electrónico a 70 eV.<br />
1,4-Dimetil-3-(3-hidroxi-4-metoxifenil)pirrolidina (4a). En<br />
un matraz de bola de 100 ml de una boca, provisto de agitación<br />
magnética y un tapón de hule, se pesan rápidamente<br />
0.375 g (5 mmol) de N-óxido de trimetilamina (1) e inmediatamente<br />
el matraz es purgado con argón. El matraz se coloca<br />
en un baño de hielo-sal y por medio de una cánula se adiciona<br />
todo el LDA preparado (17.5 mmol en 45 ml de THF) y se<br />
deja por unos segundos para después agregar 0.153 ml (1<br />
mmol, 164 mg) de (3a). La mezcla se deja en agitación a 0°C<br />
por 1 hr. Al término de este tiempo se agrega a la mezcla un<br />
poco de agua destilada y se realizan extracciones con acetato<br />
de etilo. La fase orgánica se seca con Na 2 SO 4 anhídro y se<br />
evapora a sequedad bajo presión reducida a no más de 50°C.<br />
El producto crudo de la reacción se purifica por cromatografía<br />
en columna de sílica gel, con un sistema eluyente de hexano/acetato<br />
de etilo en proporciones de 9:1, 8:2, 6:4 y 5:5. Se<br />
obtienen 100 mg de pirrolidina (4a) pura como un líquido<br />
aceitoso (45%). IR ν max (película): 3421, 2790, 2842, 2884<br />
cm –1 . RMN 1 H (MeOH-d 3 ): δ 0.99 (d, 3H, J = 2.1 Hz,<br />
CHCH 3 ), 1.89 (s, 1H, OH), 2.46 (s, 3H, NCH 3 ), 2.42-2.51 (m,<br />
1H, CHCHCH 3 ), 2.70-2.90 (m, 2H, NCH 2 CH-CH 3 ), 3.01-3.10<br />
(m, 2H, NCH 2 -CH-Ph) 3.33-3.42 (m, 1H, PhCHCH), 3.82 (s,<br />
3H, CH 3 O), 6.60-6.66 (m, 2H, ArH), 6.85 (s, 1H, ArH). EM:<br />
m/z (%): 221 [M + ] (75), 57 (100).<br />
CH 3O<br />
-<br />
O<br />
+<br />
N<br />
OCH 3<br />
PhC<br />
LDA<br />
CPh<br />
CH 3O<br />
N<br />
H<br />
OCH 3<br />
5 7<br />
Parte experimental<br />
Los puntos de fusión se determinaron en un aparato Fisher-<br />
Johns y no están corregidos. Los espectros de infrarrojo (IR) se<br />
determinaron en espectr<strong>of</strong>otómetros Perkin-Elmer 283-3,<br />
Nicolet FT-SX y Nicolet 55-X, en solución de clor<strong>of</strong>ormo, a<br />
menos que se indique otra forma. Los espectros de resonancia<br />
O<br />
-<br />
+<br />
N<br />
CH3O<br />
OCH3<br />
6<br />
Figura 3.<br />
H<br />
C<br />
Ph<br />
LDA<br />
Ph<br />
C<br />
H<br />
CH3O<br />
OCH3<br />
OCH3<br />
N<br />
N<br />
OCH3<br />
8<br />
+<br />
Ph<br />
CH3O<br />
Ph<br />
N<br />
OCH3<br />
9
Preparación de N-Metil-3-arilpirrolidinas mediante reacciones de cicloadición dipolares [3+2] 125<br />
1,4-Dimetil-3-(3,4-dimetoxifenil)pirrolidina (4b). En un<br />
matraz de bola de 100 ml de una boca, provisto de agitación<br />
magnética y un tapón de hule, se pesan rápidamente 0.375 g<br />
(5 mmol) de N-óxido de trimetilamina (1) e inmediatamente el<br />
matraz es purgado con argón. El matraz se coloca en un baño<br />
de hielo-sal y por medio de una cánula se adiciona todo el<br />
LDA preparado (17.5 mmol en 45 ml de THF) y se deja por<br />
unos segundos para después agregar 0.17 ml (1 mmol) de<br />
(3b). La mezcla se deja en agitación a 0°C por 1 h. Al término<br />
de este tiempo, se agrega a la mezcla un poco de agua destilada<br />
y se realizan extracciones con acetato de etilo. La fase<br />
orgánica se seca con Na 2 SO 4 anhídro y se evapora a sequedad<br />
bajo presión reducida a no más de 50°C. El producto crudo de<br />
la reacción se purificó por cromatografía en columna de sílica<br />
gel, con un sistema eluyente de hexano/acetato de etilo en proporciones<br />
de 9:1, 8:2, 6:4 y 5:5. Cabe señalar que la pirrolidina<br />
obtenida es bastante lábil al calor y a la luz, por lo que la<br />
columna se forra con papel aluminio. Se obtienen 80 mg de<br />
(4b) como cristales blancos puros (34%). No se determinó p.f.<br />
por la razón antes mencionada, además este producto es extremadamente<br />
higroscópico. Por tal razón, la pirrolidina obtenida<br />
se guarda en refrigeración, bajo atmósfera de argón. IR ν max<br />
(película): 2774, 2835, 1422 cm –1 . RMN 1 H (MeOH-d 3 ): δ<br />
1.03 (d, 3H, J = 3.2 Hz, CHCH 3 ), 2.29 (c, 1H, CHCHCH 3 ),<br />
2.20-2.35 (m, 1H, CH 3 CHCH), 2.41-2.48 (m, 1H, CHCHPh),<br />
2.76-2.89 (m, 2H, NCH 2 CHCH 3 ), 2.96-3.06 (m, 2H,<br />
NCH 2 CH-Ph), 3.81 (s, 3H, CH 3 O), 3.79 (s, 3H, OCH 3 ), 6.78<br />
(s, 1H, ArH), 6.80 (s, 1H, ArH), 6.81 (s, 1H, ArH). EM: m/z<br />
(%): 235 [M + ] (38), 57 (100).<br />
1,4-Dimetil-3-(2,4,5-trimetoxifenil)pirrolidina (4c). En un<br />
matraz de bola de 100 ml de una boca, provisto de agitación<br />
magnética y un tapón de hule, se pesan rápidamente 0.375 g<br />
(5 mmol) de N-óxido de trimetilamina (1) e inmediatamente el<br />
matraz es purgado con argón. El matraz se coloca en un baño<br />
de hielo-sal y por medio de una cánula se adiciona todo el<br />
LDA preparado (17.5 mmol en 45 ml de THF) y se deja por<br />
unos segundos para agregar α-asarona 210 mg (1 mmol) de<br />
(3c). La mezcla se deja en agitación a 0°C por 1 hr. Al término<br />
de este tiempo se agrega a la mezcla un poco de agua destilada<br />
y se realizan extracciones con acetato de etilo. La fase<br />
orgánica se seca con Na 2 SO 4 anhídro y se evapora a sequedad<br />
bajo presión reducida a no más de 50°C. El producto crudo de<br />
la reacción se purifica por cromatografía en columna de sílica<br />
gel, con un sistema eluyente de hexano/acetato de etilo en proporciones<br />
de 9:1, 8:2, 6:4 y 5:5. Se obtienen 180 mg de la pirrolidina<br />
pura (4c) (67%). IR ν max (película): 2833, 2781 cm –1 .<br />
RMN 1 H (MeOH-d 3 ): δ 0.99 (d, 3H, J = 2.1 Hz, CHCH 3 ),<br />
2.28-2.40 (m, 2H, NCH 2 CHCH 3 ), 2.36 (s, 3H, NCH 3 ), 2.64-<br />
2.70 (m, 1H, CHCHCH 3 ), 2.84-2.96 (m, 2H, NCH 2 CH-CH 3 ),<br />
3.18-3.29 (m, 1H, CHCH-Ph), 3.76 (s, 3H, OCH 3 ), 3.77 (s,<br />
3H, CH 3 O), 3.80 (s, 3H, CH 3 O), 6.61 (s, 1H, ArH), 6.88 (s,<br />
1H, ArH). EM: m/z (%): 265 [M + ] (60), 57 (100).<br />
2-(1-trans-Propenil)-4,5-dimetoxi-N,N-dimetilanilina (3d).<br />
En un matraz redondo de 100 mL se hace reaccionar una mezcla<br />
de la 2-(1-trans-propenil)-4,5-dimetoxianilina (1.16 g, 6.07<br />
mmol) y paraformaldehído (1.83 g , 61.0 mmol) en ácido acético<br />
(37 mL) a 25°C. Bajo atmósfera de nitrógeno, se adicionó en<br />
una porción cianoborohidruro de sodio (1.85 g, 29.85 mmol).<br />
La mezcla se agita a 25°C por 18 h. Al término de este tiempo,<br />
se agrega con cuidado hidróxido de sodio al 25% (en un baño<br />
de hielo) hasta un pH = 11 y se hacen extracciones con acetato<br />
de etilo (4 × 40 mL). La fase orgánica se seca con sulfato de<br />
sodio anhidro y después de filtrarse se evapora a sequedad bajo<br />
presión reducida. El residuo obtenido se purifica por cromatografía<br />
en columna usando como eluyente una solución de<br />
hexano-acetato de etilo (4:1), obteniéndose 0.776 g (59%) del<br />
compuesto (3d) como un sólido blanco con un p.f. 23-24°C. IR<br />
ν max 2830, 2783, 1941, 1507, 1454, 1101 cm –1 . RMN 1 H δ 1.92<br />
(dd, J = 1.73 Hz, J = 6.6 Hz, 3H), 2.69 (s, 6H), 3.88 (s, 6H),<br />
6.05 (cd, J = 6.6 Hz, J trans = 15.4 Hz, 1H), 6.64 (s, 1H, H-6),<br />
6.75 (cd, J = 1.8 Hz, J trans = 15.4 Hz, 1H), 6.96 (s,1H, H-3).<br />
EM: m/z (%) 221 [M + ] (93), 206 (100), 192 (30), 178 (18).<br />
1,4-Dimetil-3-[2-(N,N-dimetilamino)-4,5-dimetoxifenil]pirrolidina<br />
(4d). En un matraz redondo de 100 mL de una<br />
boca, provisto de agitación magnética y tapón de hule, bajo<br />
atmósfera inerte, se colocan 0.375 g. (5.0 mmoles) de N-<br />
óxido de trimetilamina (1) disuelto en 20 mL de THF, se<br />
enfria a 0°C en un baño de hielo-sal y por medio de una<br />
cánula se gotea una solución de LDA, previamente preparada<br />
(17.5 mmoles en 45 mL de THF anhidro), y se deja reaccionar<br />
por 15 seg para adicionar enseguida, mediante una<br />
jeringa, 0.221 g de (3d) disueltos en 3 mL de THF anhidro.<br />
La mezcla se agita a 0°C por 18 h. Al término de este tiempo,<br />
se agrega una solución concentrada de cloruro de amonio (20<br />
mL), se separan las fases y la acuosa se extrae con acetato de<br />
etilo (2 × 20 mL). La fase orgánica combinada se seca sobre<br />
sulfato de sodio anhidro, se filtra y se evapora a presión<br />
reducida. El residuo se purifica por cromatografía en columna<br />
de sílica gel, usando un sistema de elución 1:1 de acetato de<br />
etilo-metanol, obteniéndose 0.053 g (19%) de (4d) como un<br />
aceite café-rojizo. IR ν max 2940, 2838, 2782, 1514, 1456<br />
cm –1 . RMN 1 H δ 0.97 (d, J = 6.3 Hz, 3H), 2.30 (m, 1H, H-4),<br />
2.38 (dd, 3 J= 8.4 Hz, 2 J = 9.3 Hz, 1H, H-2), 2.40 (s, 3H), 2.58<br />
(s, 6H), 2.64 (dd, 3 J = 8.4 Hz y 2 J = 9.6 Hz, 1H, H-5’), 2.94<br />
(dd, 2 J = 9.6 Hz y 3 J = 8.7 Hz, 1H, H-5) 2.98 (dd, 2 J = 9.3 Hz<br />
y 3 J = 8.7 Hz, 1H, H-2’), 3.67 (c, 3 J = 8.7 Hz, 3 J = 8.4 Hz y<br />
3J = 8.7 Hz, 1H, H-3), 3.79 (s, 3H), 3.80 (s, 3H), 6.81 (s, 1H),<br />
6.93 (s, 1H). RMN 13 C δ: 18.0 (CH 3 -C-4), 42.9 (CH 3 -N),<br />
43.9 (C-4), 46.20 (C-3), 46.69 (N(CH 3 ) 2 ), 56.6 (-OCH 3 ), 56.9<br />
(-OCH 3 ), 65.2 (C-5), 65.3 (C-2), 106 (C-3’), 112 (C-6’),<br />
132.6 (C-1’), 147.9 (C-5’), 148.2 (C-4’), 149 (C-2’). EM: m/z<br />
(%): 278 [M + ] (100), 263 (8), 234 (50), 220 (55), 206 (50),<br />
192 (40), 178 (10).<br />
Agradecimientos<br />
Los autores agradecen al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología,<br />
Conacyt (Proyecto No 1348-E9206), a la ANUIES
126 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Guillermo Negrón et al.<br />
(Convenio No 60105) por su apoyo financiero, y a los señores<br />
F. J. Pérez, L. Velasco y R. Gaviño por su asistencia técnica.<br />
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11. Beugelmans, R.; Benadjila-Iguertsira, L.; Chastanet, J.; Negrón,<br />
G.; Roussi, G. Can. J. Chem. 1985, 63, 725-734.<br />
12. Díaz, F.; Muñoz, H.; Labarrios, F.; Chamorro, G.; Salazar, M.;<br />
Morelos, M.E.; Tamariz, J. Med. Chem. Res. 1993, 3, 101-109.<br />
13. Fuentes, M.A. Tesis de Maestría, Universidad Autónoma del<br />
Estado de Morelos, 1998.<br />
14. Chastanet, J.; Fathallah, H.; Negrón, G.; Roussi, G. Heterocycles<br />
1992, 34, 1565-1572.<br />
15. Madrid, G. Tesis de Licenciatura, Universidad Autónoma del<br />
Estado de México, 1995.
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 127-132<br />
Investigación<br />
Lewis Acid Catalyzed Transformations <strong>of</strong> Z-Ligustilide<br />
María Yolanda Rios 1 and Guillermo Delgado 2 *<br />
1 Centro de Investigaciones Químicas de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Avenida Universidad 1001.<br />
Cuernavaca, Morelos, México.<br />
2 Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México. Circuito Exterior, Ciudad Universitaria.<br />
Coyoacán, 04510 México, D. F. Teléfono: (52)-56-22-44-46; Fax: (52)-56-16-22-17; E-mail: delgado@servidor.unam.mx<br />
This paper is dedicated to <strong>the</strong> memory <strong>of</strong> Dr. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. Se investigaron algunas reacciones de Z-ligustílida (1), un<br />
constituyente bioactivo de la planta medicinal Ligusticum porteri,<br />
catalizadas por ácidos de Lewis. Estas reacciones produjeron mezclas<br />
variables de Z-butilidenftálida (7), E-butilidenftálida (8), n-butilftálida<br />
(13), y ftálidos diméricos lineales novedosos (9-12) como productos<br />
principales. La formación de los dímeros procedió en rendimientos<br />
bajos y con regio- y situ- selectividad. La O- y C- complejación<br />
competitiva inicial del ácido de Lewis con Z-ligustílida promueve la<br />
formación de cationes en C(8), C(6) y C(7), los cuales son estabilizados<br />
por la adición de la olefina C(6’)-C(7’) de una segunda unidad de<br />
la materia prima para generar los cationes en C(6’)-C(7’). Isomerizaciones<br />
subsecuentes y la eliminación del catalizador conducen a los<br />
productos diméricos 9-12. Los rendimientos y estructuras de los productos<br />
son dependientes de las variaciones de las condiciones de<br />
reacción y del catalizador empleado.<br />
Palabras clave. ftálidas, Z-ligustílida, Ligusticum porteri, ácidos de<br />
Lewis, dimerizaciones, catálisis ácida, ftálidos diméricos lineales,<br />
reacciones carbocatiónicas.<br />
Abstract. Some Lewis acid mediated reactions <strong>of</strong> Z-ligustilide (1), a<br />
bioactive constituent <strong>of</strong> <strong>the</strong> medicinal species Ligusticum porteri,<br />
were investigated. These reactions provided varying mixtures <strong>of</strong> Z-<br />
butylidenephthalide (7), E-butylidenephthalide (8), n-butylphthalide<br />
(13), and novel linear dimeric phthalides (9-12) as <strong>the</strong> main products.<br />
The formation <strong>of</strong> <strong>the</strong> dimers occurred in low yields and with regioand<br />
situ- selectivity. Initial competitive O- and C- complexation <strong>of</strong><br />
<strong>the</strong> Lewis acid with Z-ligustilide promoted <strong>the</strong> formation <strong>of</strong> carbocations<br />
at C(8), C(6) and C(7), which were stabilized by <strong>the</strong> addition <strong>of</strong><br />
<strong>the</strong> C(6’)-C(7’) olefin <strong>of</strong> a second unit <strong>of</strong> <strong>the</strong> starting material, to provide<br />
cations at C(6’) and C(7’). Subsequent isomerizations and elimination<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong> catalyst afforded <strong>the</strong> dimeric products 9-12. The yields<br />
and structure <strong>of</strong> <strong>the</strong> products are quite dependent on variations <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
reaction conditions and <strong>the</strong> catalyst employed.<br />
Key words. phthalides, Z-ligustilide, Ligusticum porteri, Lewis<br />
acids, dimerizations, acid catalysis, linear dimeric phthalides, carbocationic<br />
reactions.<br />
Introduction<br />
Phthalides are a relatively small group <strong>of</strong> acetogenins<br />
that have been isolated mainly from<br />
umbelliferous plants [1] used in traditional<br />
medicine in different parts <strong>of</strong> <strong>the</strong> world [2],<br />
and <strong>the</strong> variety <strong>of</strong> pharmacological properties<br />
associated with <strong>the</strong>m [3,4] have stimulated<br />
interest for <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> phthalide analogs<br />
[5]. Z-ligustilide (1) may be considered as <strong>the</strong><br />
biogenetic precursor <strong>of</strong> a series <strong>of</strong> natural<br />
racemic dimeric compounds derived from [π4s<br />
+ π2s] and [π2s + π2s] cycloadditions, and<br />
recent work has led to <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> diligustilide<br />
(2) [6,7] and tokynolide B (3) [6]<br />
from 1. It is interesting to note that <strong>the</strong> relatively<br />
unexpected chemical reactivity <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
dimeric phthalides reflects <strong>the</strong>ir particular<br />
molecular architecture [7,8]. For instance, base<br />
8 n-Pr<br />
4<br />
3<br />
O<br />
1<br />
7 O<br />
1<br />
n-Pr<br />
O<br />
HO<br />
H<br />
COOCH 3<br />
O<br />
n-Pr<br />
4<br />
Figure 1.<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
2<br />
n-Pr<br />
O<br />
HO<br />
H<br />
COOCH 3<br />
O H<br />
n-Pr<br />
5<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
O<br />
6<br />
H<br />
3<br />
HO<br />
O<br />
O<br />
O<br />
n-Bu<br />
COOCH 3<br />
n-Pr
128 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) María Yolanda Rios and Guillermo Delgado<br />
treatment <strong>of</strong> 2 afforded <strong>the</strong> pentacyclic compounds 4-6 via intramolecular<br />
condensations and competitive equilibrations<br />
[9]. Although some Diels-Alder reactions may be promoted<br />
by Lewis acid (LA) catalysis [10], attempts to catalyze <strong>the</strong><br />
relay syn<strong>the</strong>sis <strong>of</strong> 2 using 1 as diene and dienophile were<br />
unsuccessful, as previously informed [7]. Instead, <strong>the</strong> Lewis<br />
acid catalyzed reaction <strong>of</strong> 1 afforded complex reaction mixtures,<br />
and some polymeric material. Here we report <strong>the</strong> structures<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong> reaction products and <strong>the</strong> proposed mechanisms<br />
for <strong>the</strong>ir formation.<br />
Figure 2.<br />
n-Pr<br />
7 O<br />
O 8<br />
O<br />
n-Pr<br />
O<br />
Results and Discussion<br />
Treatment <strong>of</strong> 1 with LiClO 4 in THF did not transform <strong>the</strong> starting<br />
material at room temperature, even at long reaction periods.<br />
When <strong>the</strong> reaction mixture was refluxed for several hours,<br />
Z-butylidenephthalide 7 [11] was obtained as <strong>the</strong> main product.<br />
Similar result was obtained with Et 2 AlCl in CH 2 Cl 2 , which<br />
afforded a mixture <strong>of</strong> 1, 7 and E-butylidenphthalide (8) [12].<br />
Treatment <strong>of</strong> 1 with Et 2 OBF 3 in CH 2 Cl 2 gave a mixture<br />
<strong>of</strong> 7 and <strong>the</strong> dimers 9-12. The major dimer, 9, analyzed for<br />
C 24 H 26 O 4 and exhibited UV absorptions at λ max 271, 256 and<br />
209 nm, indicative <strong>of</strong> an α,β,γ,δ- unsaturated carbonyl group<br />
and a benzenoid ring. The IR absorption at 1771 cm –1 was<br />
consistent with <strong>the</strong> presence <strong>of</strong> an unsaturated γ-lactone, and<br />
<strong>the</strong> signals at δ C 168.61 and δ C 166.64 confirmed <strong>the</strong> presence<br />
<strong>of</strong> two γ-lactones. Compound 9 showed in its 1 H NMR spectra<br />
signals <strong>of</strong> an ABCD system corresponding for an o-disubstituted<br />
benzenoid ring at δ H 7.92-7.50, and <strong>the</strong> presence <strong>of</strong> only<br />
one triplet at δ H 5.21, assigned to H(8’), indicated <strong>the</strong> C(8)<br />
n-Pr<br />
1'<br />
6'<br />
7'<br />
n-Pr<br />
8<br />
O<br />
O<br />
+ LA<br />
(Lewis acid)<br />
H<br />
O<br />
6'<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
- H<br />
H<br />
H<br />
O<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
O<br />
LA<br />
O<br />
LA<br />
1<br />
A<br />
B<br />
- H+, + H+<br />
4<br />
10<br />
8<br />
3<br />
O<br />
7'<br />
O<br />
3'<br />
O<br />
1'<br />
n-Pr<br />
- [2H]<br />
O<br />
O<br />
O<br />
- LA, + H+<br />
n-Pr<br />
H<br />
O<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
7<br />
O<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
9<br />
D<br />
C<br />
Figure 3.<br />
LA<br />
7<br />
O<br />
O<br />
6<br />
+ LA<br />
(Lewis acid)<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
6<br />
O<br />
O<br />
1'<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
6'<br />
H<br />
6<br />
7'<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
n-Pr<br />
1<br />
n-Pr<br />
A<br />
n-Pr<br />
B<br />
- H+<br />
O<br />
O<br />
6<br />
7'<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
- LA, +H +<br />
- [2H]<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
H+<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
- H+, + H+<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
H+<br />
6<br />
H<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
Figure 4.<br />
n-Pr<br />
10<br />
n-Pr<br />
D<br />
n-Pr<br />
C
Lewis Acid Catalyzed Transformations <strong>of</strong> Z-Ligustilide 129<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
7<br />
+ LA<br />
(Lewis acid)<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
O<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
7'<br />
O<br />
n-Pr<br />
6<br />
LA<br />
7<br />
LA<br />
O<br />
1'<br />
H<br />
LA<br />
O<br />
1 A<br />
B<br />
- H+<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
- LA, +H+<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
H+<br />
O<br />
n-Pr<br />
- H+, + H+<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
H<br />
O<br />
n-Pr<br />
O<br />
LA<br />
O<br />
LA<br />
H+<br />
O<br />
Figura 5.<br />
11<br />
D<br />
C<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
1<br />
LA<br />
6<br />
+ LA<br />
(Lewis acid)<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
A<br />
7'<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
1'<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
H<br />
B<br />
O<br />
O<br />
n-Pr<br />
- H+<br />
n-Pr<br />
n-Pr<br />
n-Pr<br />
O<br />
O<br />
6 6'<br />
O<br />
O<br />
- LA, +H+<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
H+<br />
O<br />
O<br />
- H+, + H+<br />
O<br />
O<br />
LA<br />
H<br />
H+<br />
O<br />
O<br />
Figura 6.<br />
n-Pr<br />
12<br />
n-Pr<br />
D<br />
n-Pr<br />
C<br />
connectivity with <strong>the</strong> second monomeric unit. The broad singlet<br />
at δ H 3.99 was assigned for H-7’, due to its low chemical<br />
shift, and this established <strong>the</strong> C(8)-C(7’) connectivity in 9; <strong>the</strong><br />
amplitude <strong>of</strong> this signal (W 1/2 = 16 Hz) indicated its pseudo–<br />
axial orientation. In <strong>the</strong> NOESY experiment, <strong>the</strong> signal <strong>of</strong><br />
H(4) showed crosspeaks with <strong>the</strong> signals for H(9) and H(10);<br />
hence, <strong>the</strong> olefin at C(3)-C(8) is Z, and <strong>the</strong> dimer can be trivially<br />
named 4,5-dehydro-6’,7’-dihydro-Z,Z’-8.7’-diligustilide<br />
(9) [13]. The structure was confirmed by COSY, HMBC and<br />
HMQC experiments. The formation <strong>of</strong> 9 can be explained by<br />
<strong>the</strong> reaction sequence shown in Fig. 3 [14]. Complexation <strong>of</strong><br />
<strong>the</strong> Lewis acid with <strong>the</strong> carbonyl group <strong>of</strong> 1 promotes <strong>the</strong><br />
regiodifferentiated nucleophilic addition <strong>of</strong> <strong>the</strong> C(6’)-C(7’)<br />
double bond <strong>of</strong> a second unit <strong>of</strong> Z-ligustilide (1’) to C(8), to<br />
afford a cation at C(6’) (intermediate A in Fig. 3). Isomerizations<br />
via a series <strong>of</strong> proton shifts (A fi B fi C fi D), followed<br />
by dehydrogenation, provided 9.<br />
Compound 10, C 24 H 26 O 4 , is isomeric with 9. The UV and<br />
IR data also indicated an α,β,γ,δ- unsaturated carbonyl group<br />
and a benzenoid ring, and <strong>the</strong> presence <strong>of</strong> an ABC system for<br />
an 1,2,4-trisubstituted benzene ring in <strong>the</strong> 1 H NMR spectrum<br />
(δ 7.56, H-7; δ 7.55, H-4; δ 7.54, H-5) was indicative for a<br />
C(6) substitution <strong>of</strong> a Z-butylidenephthalide unit. The resonance<br />
at δ 3.95 was assigned to H(7’) <strong>of</strong> a Z-ligustilide fragment;<br />
<strong>the</strong>refore, <strong>the</strong>re was connectivity between C(6) and<br />
C(7’). Compound 10 could be formed as is shown in Fig. 4.<br />
Complexation <strong>of</strong> <strong>the</strong> Lewis acid to <strong>the</strong> C(6)-C(7) double bond<br />
<strong>of</strong> Z-ligustilide produces a cation at C(6) (intermediate A, Fig.<br />
4). This promotes <strong>the</strong> addition <strong>of</strong> <strong>the</strong> C(6’)-C(7’) olefin <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
second monomeric unit, to form a cation at C(6’) (intermediate<br />
B). The cation is stabilized by hydrogen elimination (intermediate<br />
C), and <strong>the</strong> isomerization indicated (C fi D), followed<br />
by aromatization, affords 4,5-dehydro-6’,7’-dihydro-<br />
Z,Z’-6.7’-diligustilide (10).<br />
Compound 11 was isolated as colorless oil. The molecular<br />
formula was established as C 24 H 28 O 4 by EIMS and spectroscopic<br />
analysis. The prominent carbonyl absorptions at<br />
1773 and 1732 cm –1 indicated <strong>the</strong> presence <strong>of</strong> <strong>the</strong> unsaturated<br />
γ-lactones, which were confirmed from <strong>the</strong> 1 H NMR spectrum,<br />
showing diagnostic signals for <strong>the</strong> Z-ligustilide units.
130 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) María Yolanda Rios and Guillermo Delgado<br />
The signal for <strong>the</strong> vinylic proton at δ H 5.42 (H(6)) vicinal to a<br />
methylene, indicated a trisubstituted doble bond, and <strong>the</strong>refore,<br />
a substituent at C(7). The broad signal at δ H 3.26 was<br />
assigned to H(6’), since it was shifted upfield with respect to<br />
<strong>the</strong> allylic methines in 9 (∆δ 0.73) and 10 (∆δ 0.69), establishing<br />
<strong>the</strong> C(7)-C(6’) connectivity. The formation <strong>of</strong> 11 can be<br />
rationalized as arising from complexation <strong>of</strong> <strong>the</strong> Lewis acid<br />
with <strong>the</strong> C(6)-C(7) olefin <strong>of</strong> Z-ligustilide, to form, in this case,<br />
a cation at C(7) (intermediate A, Fig. 5). Addition <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
C(6’)-C(7’) olefin <strong>of</strong> ano<strong>the</strong>r Z-ligustilide unit (1’) affords a<br />
cation, now at C(7’) (intermediate B), which is stabilized by<br />
<strong>the</strong> sequence B fi C fi D as shown in Fig. 5, to form 6’,7’-<br />
dihydro-7.6’-Z,Z’-diligustilide (11).<br />
Compound 12 had a molecular formula C 24 H 28 O 4 , determined<br />
by EIMS and spectroscopic analysis, and it is also a<br />
dimer <strong>of</strong> Z-ligustilide. Its 1 H NMR spectrum presented signals<br />
at δ H 5.85 (s), δ H 5.23 (t) and δ H 5.21 (t) for <strong>the</strong> vinylic hydrogens;<br />
<strong>the</strong> last two signals corresponded to <strong>the</strong> hydrogens at<br />
C(8) and C(8’). The site <strong>of</strong> connectivity was established by<br />
<strong>the</strong> chemical shift and multiplicity <strong>of</strong> <strong>the</strong> signal at δ H 5.85,<br />
which was assigned to H(7). This signal is shifted downfield<br />
with respect to that <strong>of</strong> H(6) <strong>of</strong> 11 (∆δ: 5.42-5.85 = -0.43), due<br />
to <strong>the</strong> deshielding <strong>of</strong> <strong>the</strong> carbonyl group, and <strong>the</strong>refore, <strong>the</strong>re<br />
is substitution at C(6) in one Z-ligustilide fragment. The broad<br />
signal at δ H 3.30 was assigned to H(6’) <strong>of</strong> <strong>the</strong> second unit and<br />
corresponded to an allylic methine with two flanking methylene<br />
groups, thus establishing <strong>the</strong> C(6)-C(6’) connectivity for<br />
12. The sequence described in Fig. 6 explains <strong>the</strong> formation <strong>of</strong><br />
12. Cation formation at C(6) (intermediate A, Fig. 6), promoted<br />
by <strong>the</strong> Lewis acid, followed by <strong>the</strong> addition <strong>of</strong> <strong>the</strong> C(6’)-<br />
C(7’) <strong>of</strong> a second Z-ligustilide unit affords a C(7’) cation<br />
(intermediate B), which is stabilized by loss <strong>of</strong> a proton (intermediate<br />
C). Subsequent equilibrations gives 6’,7’-dihydro-<br />
Z,Z’-6.6’-diligustilide (12).<br />
Treatment <strong>of</strong> Z-ligustilide (1) with tin tetrachloride in<br />
dichloromethane afforded Z-butylidenephthalide (7) as <strong>the</strong><br />
major product, E-butylidenephthalide (8), n-butylphthalide<br />
(13) [12], and <strong>the</strong> dimers 9 and 10.<br />
It is interesting to point out <strong>the</strong> different complexation<br />
sites <strong>of</strong> <strong>the</strong> Lewis acids with Z-ligustilide (O- vs. C- complexation,<br />
see Fig. 8), to form different cations (C(8), C(6) and<br />
C(7)), which are stabilized by <strong>the</strong> addition <strong>of</strong> <strong>the</strong> C(6’)-C(7’)<br />
olefin to <strong>the</strong> cation, following <strong>the</strong> reaction paths shown in Fig.<br />
8. The structures and yields <strong>of</strong> <strong>the</strong> products indicate: (a) <strong>the</strong><br />
tendency <strong>of</strong> 1 to form aromatic products, (b) <strong>the</strong> low reactivity<br />
Figure 7.<br />
<strong>of</strong> 1 toward Lewis acid catalyzed reactions, (c) <strong>the</strong> slight preference<br />
for O-complexation (vs. C- complexation), and (d) <strong>the</strong><br />
low nucleophilicity and regioselection displayed by <strong>the</strong> C(6’)-<br />
C(7’) double bond (to stabilize <strong>the</strong> cation at 1). As previously<br />
noted [15], <strong>the</strong> course <strong>of</strong> <strong>the</strong>se reactions is sensibly dependent<br />
on <strong>the</strong> catalysts, polarity <strong>of</strong> <strong>the</strong> solvents, and reaction conditions.<br />
Although <strong>the</strong> yields were not optimized, <strong>the</strong>se acid catalyzed<br />
reactions could be considered for <strong>the</strong> preparation <strong>of</strong><br />
some linear dimeric phthalides.<br />
The accumulated results regarding <strong>the</strong> chemical reactivity<br />
<strong>of</strong> Z-ligustilide (1) [6,7] have demonstrated <strong>the</strong> practical<br />
difficulties to obtain natural (or semisyn<strong>the</strong>tic) dimers efficiently<br />
by direct chemosyn<strong>the</strong>sis [16]. Although some products<br />
derived from exposure <strong>of</strong> 1 to sunlight have been identified<br />
as previously reported natural dimers [17], <strong>the</strong> yields and<br />
variability <strong>of</strong> <strong>the</strong> dimeric phthalides in <strong>the</strong> natural sources<br />
clearly indicate that <strong>the</strong>y are formed by biosyn<strong>the</strong>tic pathways.<br />
Experimental<br />
13<br />
n-Bu<br />
For information on instruments and adsorbents, see reference<br />
[7]. Z-Ligustilide (1) was isolated from <strong>the</strong> organic extracts <strong>of</strong><br />
<strong>the</strong> roots <strong>of</strong> Ligusticum porteri by succesive column chromatographies,<br />
as described previously [8]. The samples <strong>of</strong> 1<br />
used for <strong>the</strong> reactions contained ca. 5% <strong>of</strong> 7. All reactions<br />
were carried out under an atmosphere <strong>of</strong> nitrogen.<br />
Treatment <strong>of</strong> Z-ligustilide (1) with LiClO 4 . Three solutions<br />
<strong>of</strong> 1 (45.7 mg, 0.24 mmol; 72.7 mg, 0.38 mmol; 65.3 mg, 0.34<br />
mmol) in dry THF (10 mL) were deoxygenated for 15 min<br />
(N 2 ) and stirred with LiClO 4 (12.8 mg, 0.12 mmol; 20.4 mg,<br />
0.19 mmol; 18.3 mg, 0.17 mmol, respectively) at three temperatures<br />
(0°C, room temperature and reflux, respectively) for<br />
48 h. The mixtures were filtered through Celite, diluted with<br />
water and extracted with chlor<strong>of</strong>orm. The extracts were<br />
O<br />
O<br />
Cation at<br />
Bond formed<br />
(Second)<br />
cation at<br />
Product<br />
(yield %)<br />
8<br />
n-Pr (a) O-complexation<br />
C(8)<br />
C(8)-C(7')<br />
C(6')<br />
9 (20.0)<br />
Figura 8.<br />
(b)<br />
LA<br />
6<br />
7<br />
O<br />
O<br />
(a)<br />
LA<br />
LA<br />
at C(7)<br />
C(6)<br />
(b) C-complexation<br />
at C(6)<br />
C(7)<br />
C(6)-C(7')<br />
C(6)-C(6')<br />
C(7)-C(6')<br />
C(6')<br />
C(7')<br />
C(7')<br />
10 (1.4)<br />
11 (1.2)<br />
12 (16.0)
Lewis Acid Catalyzed Transformations <strong>of</strong> Z-Ligustilide 131<br />
washed, dried, evaporated to dryness and chromatographed<br />
(PTLC, n-hexane-EtOAc, 20:1), to provide a mixtures <strong>of</strong> 1<br />
and Z-butylidenephthalide 7 [12]. The best transformation <strong>of</strong><br />
<strong>the</strong> starting material was from <strong>the</strong> reaction under reflux. 1:<br />
64%; 7: 25%.<br />
Treatment <strong>of</strong> Z-ligustilide (1) with Et 2 AlCl. A solution <strong>of</strong><br />
Et 2 AlCl (Aldrich, in CH 2 Cl 2 , 1.0 mL, 2.79 mmol) was added<br />
dropwise to Z-ligustilide (1, 1.06 g 5.58 mmol). The mixture<br />
was stirred at room temperature for 7 days, but <strong>the</strong> starting<br />
material remained practically unchanged (TLC analysis). An<br />
additional amount <strong>of</strong> Et 2 AlCl in CH 2 Cl 2 (1 mL, 2.79 mmol)<br />
was added and <strong>the</strong> mixture was refluxed for 6 h. The residue<br />
was filtered through Celite, diluted with CH 2 Cl 2 , washed with<br />
brine, dried, and concentrated. Purification <strong>of</strong> <strong>the</strong> residue by<br />
column chromatography (n-hexane-EtOAc, 20:1) provided 1<br />
(60%), 7 (22%) and 8 [12] (9%).<br />
Treatment <strong>of</strong> Z-ligustilide (1) with BF 3 OEt 2 . To a stirred<br />
solution <strong>of</strong> 1 (322 mg, 0.21 mmol) in dry CH 2 Cl 2 (10 mL)<br />
under nitrogen, was added dropwise BF 3 OEt 2 (1.5 mL, 12.9<br />
mmol). The mixture was refluxed for 24 h, and after this time,<br />
TLC analysis indicated only a partial trasformation <strong>of</strong> <strong>the</strong><br />
starting material. Therefore, <strong>the</strong> mixture was stirred at room<br />
temperature for 7 days. The reaction mixture was directly<br />
adsorbed over silica gel (70-230 mesh) and chromatographed<br />
in a column packed whith 60 g <strong>of</strong> <strong>the</strong> same silica-gel (elution<br />
system: n-hexane and n-hexane-EtOAc gradient). PLC <strong>of</strong><br />
selected fractions allowed to obtain Z-butylidenephthalide (7,<br />
133 mg, 41.7%), 4,5-dehydro-6’,7’-dihydro-Z,Z’-8.7’-diligustilide<br />
(9, 66 mg, 20%), 4,5-dehydro-6’,7’-dihydro-Z,Z’-<br />
6.7’-diligustilide. (10, 4.5 mg, 1.4%), 6’,7’-dihydro-Z,Z’-7.6’-<br />
diligustilide (11, 4 mg, 1.2%) and 6’,7’-dihydro-Z,Z’-6.6’-diligustilide<br />
(12, 51.4 mg, 16%). When <strong>the</strong> reaction mixture was<br />
refluxed for 72 h, <strong>the</strong> same mixture <strong>of</strong> products was obtained.<br />
4,5-dehydro-6’,7’-dihydro-Z,Z’-8.7’-diligustilide (9).<br />
Colorless oil. UV (MeOH) λ max (ε): 271 (7247), 257 (6022),<br />
210 (13034) nm; IR (film) ν max : 3022, 2961, 2935, 2873,<br />
1771, 1677, 1610, 1473, 1458, 1266, 1090, 1018 y 768 cm –1 .<br />
1H NMR (500 MHz, CDCl 3 , assignments by COSY, HMBC<br />
and NOESY): δ 7.92 (1H, dt, J = 8.0, 0.5 Hz, H-7), 7.70 (1H,<br />
ddd, J = 8.0, 7.0, 1.0 Hz, H-5), 7.66 (1H, d, J = 8.0, Hz, H-4),<br />
7.50 (1H, ddd, J = 8.0 ,7.0, 1.0 Hz, H-6), 5.21 (1H, t, J = 7.5<br />
Hz, H-8’), 3.99 (1H, br s, W 1/2 = 16 Hz, H-7’ pseudo-axial),<br />
2.53 (1H, m, H-9a), 2.51 (2H, m, H-4’), 2.37 (2H, q, J = 7.5<br />
Hz, H-9’), 2.28 (1H, m, H-9b), 2.07 (2H, m, H-5’), 1.76 (2H,<br />
m, H-6’), 1.64 (2H, m, H-10), 1.51 (2H, q, J = 7.5 Hz, H-10’),<br />
1.05 (3H, t, J = 7.5 Hz, H-11), 0.97 (3H, t, J = 7.5 Hz, H-11’);<br />
13C NMR (75 MHz, CDCl 3 , assignments by APT and<br />
HMBC): δ 168.61 (s, C-1’), 166.64 (s, C-1), 152.60 (s, C-3’a),<br />
148.77 (s, C-3’), 143.21 (s, C-3), 138.32 (s, C-3a), 134.33 (d,<br />
C-5), 128.78 (d, C-6), 127.16 (s, C-7’a), 127.16 (s, C-7a),<br />
127.16 (s, C-8), 125.55 (d, C-7), 122.96 (d, C-4), 111.38 (d,<br />
C-8’), 36.19 (d, C-7’), 31.75 (t, C-9), 28.50 (t, C-6’), 27.88 (t,<br />
C-9’), 22.53 (t, C-10), 22.36 (t, C-10’), 21.40 (t, C-5’), 21.17<br />
(t, C-4’), 14.47 (q, C-11) 13.73 (q, C-11’); EIMS m/z (rel.<br />
int.): 378 [M + ] (23), 349 [M + -C 2 H 5 ] (11), 335 [M + -C 3 H 7 ]<br />
(24), 319 (16), 192 (100), 190 (96), 187 (64), 186 (53), 149<br />
(25), 148 (20), 105 (17), 91 (9), 77 (13), 59 (19), 55 (23).<br />
4,5-Dehydro-6’,7’-dihydro-Z,Z’-8.7’-diligustilide (10).<br />
Colorless oil. UV (MeOH) λ (ε): 269 (18818), 207 (5139) nm;<br />
IR (CHCl 3 ) ν max : 2965, 2936, 2876, 1773, 1732, 1464, 1267,<br />
1091, 1024 cm –1 ; 1 H NMR (200 Mz, CDCl 3 ): δ 7.68-7.49<br />
(3H, m, H-4, H-5 and H-7), 5.60 (3H, t, J = 7.9 Hz, H-8), 5.30<br />
(3H, t, J = 7.9 Hz, H-8’), 3.95 (1H, br s, W 1/2 = 12 Hz, H-7’<br />
pseudo-axial), 2.53 (2H, m, H-4’), 2.44 (2H, dd, 15.0, 7.4 Hz,<br />
H-9), 2.40 (2H, dd, J=15.2, 7.5 Hz, H-9’), 1.77 (2H, m, H-6’),<br />
1.60 (2H, m, H-5’), 1.54 (4H, q, J = 7.5 Hz, H-10 and H-10’),<br />
0.99 (3H, t, J = 7.2 Hz, H-11’), 0.98 (3H, t, J = 7.2 Hz, H-11);<br />
EIMS m/z (rel. int.): 378 [M + ] (36), 349 [M + -C 2 H 5 ] (94), 338<br />
(62), 309 (100), 296 (46), 254 (50), 192 (32), 190 (25), 187<br />
(47), 186 (17), 149 (37), 104 (18), 97 (17), 83 (21), 71 (30),<br />
57 (34) 55 (35), 43 (42).<br />
6’,7’-Dihydro-Z,Z’-7.6’-diligustilide (11). Colorless oil. UV<br />
(MeOH) λ (ε): 268 (2442), 207 (665) nm; IR (CHCl 3 ) ν max :<br />
2963, 2932, 2874, 1773, 1732, 1456, 1094, 1024 cm –1 ; 1 H<br />
NMR (200 MHz, CDCl 3 , assignments by COSY): δ 5.42 (1H,<br />
m, W 1/2 = 8 Hz, H-6), 5.21 (1H, t, J = 7.9 Hz, H-8’), 5.13 (1H,<br />
t, J = 7.9 Hz, H-8), 3.26 (1H, m, W 1/2 = 13 Hz, H-6’ pseudoaxial),<br />
3.08 (2H, m, H-4), 2.97 (2H, d, J = H-5), 2.36 (2H, dd,<br />
J = 7.7, 7.5 Hz, H-9, H-9’), 2.35 (4H, dd, J = 7.7, 7.5 Hz, H-<br />
4’, H-7’), 1.77 (2H, m, H-5’), 1.50 (4H, m, H-10, H-10’), 0.96<br />
(3H, t, J = 7.4 Hz, H-11’), 0.94 (3H, t, J = 7.4 Hz, H-11);<br />
EIMS m/z (rel. int.): 380 [M + ] (44), 378 [M + -H 2 ] (29), 349<br />
[M + -H 2 - C 2 H 5 ] (59), 336 (16), 319 (8), 294 [M + -H 2 -<br />
C 4 H 6 CO] (9), 256 (14), 192 (100), 190 (46), 189 (54), 187<br />
(27), 186 (24), 161 (21), 149 (33), 129 (20), 104 (14), 97 (25),<br />
83 (31), 73 (27), 71 (31), 57 (49), 55 (48), 43 (44).<br />
6’,7’-Dihydro-Z,Z’-6.6’-diligustilide (12). Colorless oil. UV<br />
(MeOH) λ nm (ε): 269 (7419), 256 (6935), 207 (17733); IR<br />
(CHCl 3 ) ν max : 2963, 2934, 2874, 1771, 1734, 1464, 1267,<br />
1092, 1036 cm –1 ; 1 H NMR (300 Mz, CDCl 3 ): δ 5.85 (1H, s,<br />
H-7), 5.23 (1H, t, J = 7.5 Hz, H-8), 5.21 (1H, t, J = 7.5 Hz, H-<br />
8’), 3.30 (1H, brs, W 1/2 = 14.0 Hz, H-6’ pseudo-axial), 2.65<br />
(2H, m, H-4), 2.51 (2H, m, H-5), 2.36 (6H, m, H-4’, H-9’ and<br />
H-9), 1.77 (4H, m, H-5’ and H-7’), 1.51 (2H, q, J = 7.5 Hz, H-<br />
10), 1.49 (2H, q, J = 4.5 Hz, H-10’), 0.97 (3H, t, J = 7.5 Hz,<br />
H-11), 0.95 (3H, t, J = 7.5 Hz, H-11’); 13 C NMR (75 MHz,<br />
CDCl 3 ): 168.86 (s, C-1’), 167.74 (s, C-1), 153.07 (s, C-6),<br />
148.64 (s, C-3), 148.38 (s, C-3’), 145.86 (s, C-3a), 143.37 (s,<br />
C-3’a), 126.45 (s, C-7a), 124.68 (s, C-7’a), 113.60 (d, C-7),<br />
112.83 (d, C-8), 111.95 (d, C-8’), 37.76 (d, C-6’), 28.10 (d, C-<br />
9), 27.88 (d, C-9’), 26.98 (d, C-7’), 26.41 (d, C-5), 22.40 (d,<br />
C-10), 22.35 (d, C-10’), 21.07 (d, C-4’), 19.49 (d, C-4), 17.94<br />
(d, C-5’), 13.83 (q, C-11), 13.74 (q, C-11’). EIMS m/z (rel.<br />
int.): 380 [M + ] (22), 378 [M + -H 2 ] (18), 349 [M + -C 2 H 5 ] (24),<br />
335 [M + -C 3 H 7 ] (17), 192 (100), 190 (62), 187 (43), 186 (35),<br />
149 (27), 105 (15), 91 (8), 77 (9), 55 (17).
132 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) María Yolanda Rios and Guillermo Delgado<br />
Treatment <strong>of</strong> Z-ligustilide (1) with SnCl 4 . A solution <strong>of</strong><br />
SnCl 4 in CH 2 Cl 2 (Aldrich, 1M, 0.6 mL, 3.4 mmol) was added<br />
dropwise to Z-ligustilide (1, 1.02 g, 5.37 mmol) with stirring<br />
at room temperature. After 7 days at room temperature, an<br />
additional amount <strong>of</strong> 0.5 mL <strong>of</strong> SnCl 4 /CH 2 Cl 2 (2.8 mmol) was<br />
added and <strong>the</strong> mixture was <strong>the</strong>n refluxed for 8 h. The mixture<br />
was filtered through Celite, washed with NH 4 Cl, diluted with<br />
chlor<strong>of</strong>orm, washed with brine, dried, and concentrated.<br />
Chromatography <strong>of</strong> <strong>the</strong> residue and elution with n-hexane-<br />
EtOAc gradient allowed to isolate 7 (35%), 9 (12%), 12 (7%),<br />
E-butylidenephthalide (8, 12%) [12] and n-butyl-phthalide<br />
(13, 10%) [12]. 8 is a colorless oil: 1 H NMR (300 Mz,<br />
CDCl 3 ): δ 7.94 (1H, dd, J = 7.8, 0.9 Hz, H-7), 7.72 (2H, dd, J<br />
= 8.1, 1.2 Hz, H-4 and H-5), 7.55 (1H, m, H-6), 5.88 (1H, t, J<br />
= 7.8 Hz, H-8), 2.55 (2H, dd, J = 15.3, 7.8 Hz, H-9), 1.65 (2H,<br />
q, J = 7.2 Hz, H-10), 1.04 (3H, t, J = 7.2 Hz, H-11). 13 is a<br />
colorless oil: 1 H NMR (300 Mz, CDCl 3 ): 7.90 (1H, d, J = 7.5<br />
Hz, H-7), 7.67 (1H, ddd, J = 7.8, 7.8, 1.5 Hz, H-5), 7.53 (1H,<br />
dd, J = 7.5, 7.5 Hz, H-6), 7.44 (1H, dd, J = 7.5, 0.8 Hz, H-4),<br />
5.48 (1H, dd, J=8.1, 4.5 Hz, H-3), 2.04 (2H, m, H-9), 1.78<br />
(2H, m, H-8), 1.37 (2H, m, H-10), 0.91 (3H, t, J=7.2 Hz, H-<br />
11); 13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 ): 170.68 (s, C-1), 150.10 (s,<br />
C-3a), 136.51 (s, C-7a), 133.90 (d, C-7), 129.00 (d, C-5),<br />
125.70 (d, C-6), 121.67 (d, C-4), 81.43 (d, C-3), 34.42 (t, C-<br />
8), 26.87 (t, C-9), 22.41 (t, C-10), 13.85 (q, C-11).<br />
Acknowledgements<br />
Financial support for this work from <strong>the</strong> Consejo Nacional de<br />
Ciencia y Tecnología, México (Project 4794-N9406, grant<br />
94<strong>004</strong>0) and Universidad Nacional Autónoma de México<br />
(PADEP 005351, 005369 and 005372) is gratefully acknowledged.<br />
We thank M. Sc. María Isabel Chávez for NMR experiments<br />
in <strong>the</strong> Varian Unity Plus-500 instrument, and Rocío<br />
Patiño, Beatriz Quiroz, Luis Velasco and Javier Pérez-Flores<br />
(Instituto de Química de la UNAM), for technical assistance.<br />
We also thank Dr. Robert Bye (Instituto de Biología de la<br />
UNAM) for providing <strong>the</strong> plant material.<br />
3. Gijbels, M. J.; Scheffer, J. J. C.; Svendsen, B. Riv. Ital.<br />
E.P.P.O.S. 1979, 61, 335-341.<br />
4. (a) Gillespie, S. G.; Duszynski, J. N. Planta Medica 1998, 64,<br />
392. (b) Delgado, G.; Reza-Garduño, R. G.; Rios, M. Y.; del Rio,<br />
F. Planta Medica 1992, 58, 570-571. (c) Kobayashi, M.; Fujita,<br />
M.; Mitsuhashi, H. Chem. Pharm. Bull 1987, 35, 1427-1433.<br />
5. (a) McClure, C. K. and Jung, K.-Y. J. Org. Chem. 1991, 56,<br />
2326-2332. (b) Ogawa, Y.; Hosaka, K.; Chin, M. (C. Zhengxiong)<br />
and Mitsuhashi, H. Heterocycles 1991, 32, 1737-1744. (c)<br />
Ogawa, Y.; Hosaka, K.; Chin, M.; Mitsuhashi, H. Synth. Commun.<br />
1992, 22, 315-321. (d) Li, S.; Fang, X.; Wang, Z.; Yang Y.;<br />
Li, Y. Synth. Commun. 1993, 23, 2909-2913. (e) Watanabe, M.;<br />
Ijichi, S.; Morimoto, H.; Nogami, K.; and Furukawa, S. Heterocycles<br />
1993, 36, 553-563. (f) Ogawa, Y.; Maruno, M.; Wakamatsu,<br />
T. Synlett 1995, 871-873. (g). Ogawa, Y.; Maruno, M.; Wakamatsu,<br />
T. Heterocycles 1995, 41, 2587-2599. (h) Beck, J. J.; Stermitz,<br />
F. R. J. Nat. Prod. 1996, 58, 1047-1055<br />
6. Ogawa, Y.; Mori, Y.; Maruno, M.; Wakamatsu, T. Heterocycles<br />
1997, 45, 1869-1872.<br />
7. Rios, M. Y.; Delgado, G.; Toscano, R. A. Tetrahedron 1998, 54,<br />
3355-3366.<br />
8. Delgado, G.; Reza-Garduño, R. G.; Toscano, R. A.; Bye, R.;<br />
Linares, E. Heterocycles 1988, 27, 1305-1310.<br />
9. Rios, M. Y.; Delgado, G.; Espinosa-Pérez, G. Tetrahedron Lett.<br />
1998, 39, 6605-6608.<br />
10. (a) Houk, K. N.; Strozier, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95,<br />
4094-4096. (b) Devine, P. N.; Oh, T. J. Org. Chem. 1991, 56,<br />
1955-1958. (c) Alonso, I.; Cid, M. B.; Carretero, J. C.; García-<br />
Ruano, J. L.; Hoyos, M. A. Tetrahedron Asymmetry 1991, 2,<br />
1193-1207.<br />
11. Gijbels, M. J. M.; Scheffer, J. J. C.; Svendsen, A. B. Planta Med.<br />
1982, 44, 207-211.<br />
12. Fischer, F. C.; Gijbels, M. J. M. Planta Med. 1987, 49, 77-80.<br />
13. The numbering system for <strong>the</strong> linear dimeric phthalides 9-12 was<br />
assigned according <strong>the</strong> accepted numbering <strong>of</strong> Z-ligustilide (1).<br />
The normal sequence corresponds to <strong>the</strong> monomer initially complexated<br />
with <strong>the</strong> Lewis acid (1), and <strong>the</strong> primes were assigned to<br />
<strong>the</strong> second monomer (1’).<br />
14. The transformations described in Figs. 3-6 are proposed for illustrative<br />
purposes and do not indicate confirmed mechanisms or<br />
proved intermediates.<br />
15. Alvarez, L.; Delgado, G. J. Org. Chem. 1988, 54, 5527-5530.<br />
16. The term chemosyn<strong>the</strong>sis is used to denote that <strong>the</strong> syn<strong>the</strong>sis is<br />
carried out by chemical means. Complementary, <strong>the</strong> term biosyn<strong>the</strong>sis<br />
specifies <strong>the</strong> enzyme-mediate process.<br />
17. Lin, L.-Z.; He, X.-G.; Lian, L.-Z.; King, W.; Elliott, J. J.<br />
Chromatography A 1998, 810, 71-79.<br />
References and Notes<br />
1. For representative examples, see: (a) Cichy, M.; Wray, V.; Höfle,<br />
G. Liebigs Ann. Chem. 1984, 397-400. (b) Kaouadji, F.; De<br />
Pachtere, F.; Pouget, C.; Chulia, A.; Lavaitte, S. J. Nat. Prod.<br />
1986, 49, 872-879. (c) Tsuchida, T.; Kobayashi, M.; Kaneko, K.;<br />
Mitsuhashi, H. Chem. Pharm. Bull. 1987, 35, 4460-4464. (d)<br />
Segebrecht, S.; Schilder, H. Planta Med. 1989, 55, 572-573. (e)<br />
Hon, P.-M.; Lee, Ch.-M.; Choang, T. F.; Chui, K. Y.; Wong, H.<br />
N. C. Phytochemistry 1990, 29, 1189-1191. (f) Hegnauer, R. The<br />
Biology and Chemistry <strong>of</strong> <strong>the</strong> Umbelliferae (Heywood, V. H.,<br />
Ed.) Academic Press, New York. 1971, pp 267-277.<br />
2. (a) Appelt, G. A. J. Ethnopharmac. 1985, 13, 51-55. (b) Bye, R.<br />
A.; Linares, E. J. Ethnobiol. 1986, 6, 289-306. (c) Linares, E.;<br />
Bye, R. A. J. Ethnopharmac. 1987, 19, 153-198. (d) Tang, W.;<br />
Eisenbrand, G. F. Chinese Drugs <strong>of</strong> Plant Origin. Springer-<br />
Verlag. Berlin, 1992, pp 118-122.
Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 133-136<br />
Revisión<br />
La bioquímica del litio y su utilización en pacientes<br />
con desórdenes mentales<br />
Roberto Arreguín-Espinosa, 1 * Barbarín Arreguín 1 y Laura Rocío Castañón Olivares 2<br />
1 Instituto de Química, UNAM, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, Coyoacán, 04510 México D.F.<br />
Tel: (525) 622-45-65 Fax: (525) 616-22-03, E-mail arrespin@servidor.unam.mx<br />
2 Laboratorio de Micología Médica, Facultad de Medicina, UNAM, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria,<br />
Coyoacán 04510 México, D.F.<br />
Dedicado a la memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. El uso y toxicidad del litio ha sido revisado. El litio continúa<br />
siendo el más útil y poderoso agente disponible para la pr<strong>of</strong>ilaxis<br />
y tratamiento de la enfermedad bipolar. El litio ha sido añadido a<br />
los antidepresivos y es usado en el tratamiento de la depresión unipolar<br />
resistente. Su empleo en otros desórdenes psiquiátricos, tales<br />
como la esquiz<strong>of</strong>renia, alcoholismo o comportamiento agresivo ha<br />
sido descrito solo cuando coexiste o sugiere un componente afectivo.<br />
Abstract. Lithium utility and toxicity are reviewed. Lithium continues<br />
to be <strong>the</strong> most useful agent available for <strong>the</strong> prophylaxis and<br />
treatment <strong>of</strong> bipolar illness. Lithium augmentation <strong>of</strong> antidepressants<br />
is useful in treatment-resistant unipolar depression. Utility in o<strong>the</strong>r<br />
psychiatric disorders, such as schizoaffective, alcoholism, or aggressive<br />
behavior, is documented only when a significant affective component<br />
coexists.<br />
El litio es el más ligero de los metales alcalinos y presenta<br />
algunas propiedades fisicoquímicas anómalas debido a la<br />
diferencia tan grande en su electronegatividad con respecto a<br />
los elementos que le siguen en el grupo IA del sistema periódico.<br />
Esta anomalía se manifiesta tanto en las propiedades como<br />
la reactividad del propio elemento, metal de color blanco que<br />
fue descubierto en el laboratorio de Berzelius en 1818.<br />
Entre las cualidades químicas de este elemento están las<br />
siguientes:<br />
a) Las sales de litio son marcadamente menos estables que las<br />
sales de sodio y potasio, así por ejemplo, el bicarbonato, el<br />
peróxido y el sulfhidrato son demasiado inestables para<br />
existir incluso a la temperatura ambiente.<br />
b) Los compuestos que contienen litio son de carácter más<br />
covalente que los de los otros metales alcalinos; así los<br />
haluros son más solubles en los disolventes orgánicos y<br />
pueden separarse de este modo. Además, los complejos formados<br />
con ligandos donadores de oxígeno o nitrógeno son<br />
más estables que los de sodio o potasio.<br />
c) Las sales de litio de aniones con elevadas densidades de<br />
carga tales como hidróxido, carbonato, fosfato y fluoruro son<br />
menos solubles en agua que las de otros metales alcalinos.<br />
d) La llamada “relación diagonal” en el sistema periódico es<br />
particularmente asociada al litio, cuyas sales se parecen a<br />
las de magnesio e incluso en cierto grado a las del calcio del<br />
grupo IIA.<br />
Como su nombre lo indica, el litio se encuentra en muchas<br />
rocas y minerales y es disuelto lentamente por el agua. El<br />
contenido natural de litio (7 mg por litro) en ciertos manantiales<br />
minerales que se encuentran por doquier en la República<br />
<strong>Mexican</strong>a, constituye la razón fundamental de sus propiedades<br />
terapéuticas y de los supuestos beneficios de tomar este tipo<br />
de aguas. En la segunda mitad del siglo XIX, el litio llegó a<br />
ser un tratamiento reconocido para diversas enfermedades<br />
producidas por la acumulación del ácido úrico en diferentes<br />
partes del cuerpo.<br />
También las sales de litio han tenido otros usos secundarios.<br />
El bromuro se empleó durante mucho tiempo como<br />
sedante y durante los años 40, el cloruro de litio se usó mucho<br />
en E.U.A. para sustituir a la sal en las dietas carentes de este<br />
condimento [1]. Sin embargo, después de varios decesos y de<br />
cierto número de envenenamientos no letales debidos a sus inesperados<br />
efectos sobre pacientes con enfermedades cardiacas y<br />
renales, la FDA (Food and Drug Administration) proscribió su<br />
uso en medicina hasta hace relativamente poco tiempo.<br />
En 1949, J. F. Cade investigó en Australia el efecto del<br />
ácido úrico sobre la toxicidad de la urea en los animales [2].<br />
Utilizando el urato de litio, más soluble, observó que, al cabo<br />
de dos horas, la toxicidad era menor que la esperada. Posteriormente<br />
inyectó intraperitonealmente carbonato de litio en<br />
cobayos y encontró que, aunque totalmente conscientes, quedaban<br />
temporalmente aletargados y sin respuesta a los estímulos.<br />
Comprobó entonces el efecto de la administración oral de
134 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Roberto Arreguín-Espinosa et al.<br />
litio sobre cierto número de pacientes humanos psicóticos, que<br />
sufrían diversas enfermedades mentales, observando una<br />
mejoría asociada con su comportamiento [3-6]. De acuerdo<br />
con el informe de Cade sobre este notable efecto del tratamiento<br />
con litio sobre pacientes maniacos, otros investigadores<br />
utilizaron casi de inmediato, en los años 50 y 60, las sales<br />
de litio y en particular el carbonato, como sedante eficaz en<br />
pacientes con excitación psicótica aguda. Desde entonces la<br />
terapia del litio se ha investigado y analizado ampliamente,<br />
pero su modo de actuar y el fundamento de su efecto específico<br />
sobre los pacientes con un tipo particular de desorden mental<br />
es aún desconocido.<br />
Existen naturalmente problemas relacionados con la terapéutica<br />
del litio, como los hay en otros fármacos. Aparte de su<br />
toxicidad, especialmente en pacientes con enfermedades cardiacas<br />
y renales, se han observado otros efectos secundarios<br />
nocivos, de modo que se reconoce actualmente que el litio no<br />
puede administrarse de modo indiscriminado. Sin embargo, el<br />
tratamiento con litio está bien probado y su eficacia específica<br />
contra la manía hace de él uno de los primeros fármacos<br />
cuya acción sobre el sistema nervioso central puede estudiarse<br />
de forma lógica y minuciosa. Además del carbonato de<br />
litio existían hasta hace poco otros dos tratamientos para<br />
reducir el estado de hiperactividad de los pacientes; las fenotiacinas<br />
y la terapia del shock electro-convulsivo (SEC). Este<br />
último se utiliza todavía en algunos países de Centroamérica<br />
y en África para casos de manías agudas, agresivas y delirantes.<br />
Aunque al parecer es sumamente eficaz en el tratamiento<br />
de pacientes violentos, la respuesta al SEC es de corta<br />
duración y el tratamiento conduce a una pérdida grave de<br />
memoria.<br />
Uno de los problemas al evaluar los diversos tratamientos<br />
de la manía y de las psicosis maniaco-depresivas, es la dificultad<br />
de establecer un diagnóstico inequívoco y un método objetivo<br />
de medir la mejoría. La excitación o depresión extremas<br />
se presentan en muchas enfermedades psiquiátricas y la mezcla<br />
de síntomas en un paciente particular explica porque el<br />
diagnóstico no es siempre claro. La incidencia de este tipo de<br />
enfermedades es aproximadamente de 1 por cada 150,000 habitantes.<br />
Los episodios recurrentes de manía y depresión se estima<br />
que afectan alrededor de 1% de todos los pacientes psiquiátricos.<br />
Los síntomas básicos de la fase maniaca son superactividad<br />
física y mental, excitación y versatilidad de ideas que<br />
conducen a irritabilidad o ira cuando el paciente queda frustrado<br />
de algún modo [7]. A esto le sigue una fase de depresión<br />
(esta fase puede durar días, semanas, meses e incluso<br />
años) caracterizada por una prolongada falta de interés en lo<br />
que le rodea, letargo y a veces tensión y lentitud de los procesos<br />
mentales. Estas sensaciones de inutilidad y falta de esperanza<br />
pueden conducir a algunos al suicidio. Además de la<br />
forma bipolar maniaco-depresiva, se conocen también muchos<br />
casos de ataques monopolares recurrentes de manía sin<br />
la fase intermedia de depresión. El tratamiento para estos pacientes<br />
se limita solamente con inhibidores de la monoaminooxidasa,<br />
lo que no significa una cura, pero sí un remedio temporal.<br />
Desde hace tiempo que se conoce y se ha comparado la<br />
terapéutica del litio con la de otros fármacos (carbamazepina,<br />
cloropramicina) y con placebos. Se sabe por indicaciones<br />
estadísticas que el uso de litio para casos de manía da muy<br />
buenos resultados y aunque todavía el mecanismo de acción<br />
de este metal no se conoce exactamente, da esperanza y optimismo<br />
para seguir siendo utilizado.<br />
Desórdenes afectivos manía y depresión<br />
Terapéutica del litio<br />
El tratamiento típico para personas con algún desorden mental<br />
moderadamente grave, en un adulto de tamaño medio (75 kg),<br />
es de una dosis diaria inicial de 1.5-2.0 g de carbonato de litio,<br />
por vía oral, pero se debe de mantener una dosis en el torrente<br />
sanguíneo de 0.8 a 1.5 miliequivalentes (meq) por litro. Por<br />
encima de este nivel, se han observado diversos efectos secundarios,<br />
tales como calambres abdominales, náuseas, vómito y<br />
diarrea, sed extremada, somnolencia, temblor ocasional y, en<br />
algunos casos, una ganancia excesiva de peso (hasta de 2-5 kg<br />
en pocas semanas) [8]. Estos síntomas se presentan durante<br />
las primeras semanas de tratamiento y desaparecen espontáneamente<br />
o al rebajar la dosis. En cantidades excesivas, esto<br />
es, cuando el contenido de litio se eleva por encima de 2.5<br />
meq por litro de suero sanguíneo, puede haber un envenenamiento,<br />
acentuándose los efectos secundarios anteriores e<br />
incluso pasando los pacientes a un estado de semi-inconsciencia<br />
o coma.<br />
En ciertos casos, la muerte puede ocurrir por complicaciones<br />
respiratorias, una falla renal o ataques cardiacos. El<br />
tratamiento más sencillo contra la toxicidad del litio es detener<br />
la administración del fármaco y aumentar la ingestión de<br />
sodio, si había sido restringida. En ciertos casos críticos puede<br />
ser necesario un tratamiento más amplio tal como hemodiálisis<br />
o diuresis forzada. Otros efectos secundarios menos frecuentes,<br />
pero bien documentados en la literatura, es el bocio o<br />
la disfunción de la tiroides, particularmente en pacientes predispuestos,<br />
lo que indica cierto efecto sobre el metabolismo<br />
del yodo [9]. Por esta razón la terapia del litio exige una<br />
estrecha vigilancia individual de los nocivos efectos secundarios<br />
y un análisis continuo de los niveles de litio en sangre. La<br />
sal que se utiliza ordinariamente es el carbonato de litio y se<br />
administra por vía oral, ya que es fácil de preparar en tabletas,<br />
y se disuelve bien. En algunos casos se han utilizado el citrato<br />
o el acetato de litio, pero su absorción es menor, por tal motivo<br />
se utiliza solamente el carbonato de litio por los laboratorios<br />
farmacéuticos [10].<br />
Todavía no están claros los efectos teratogénicos del<br />
tratamiento con litio, esto es, el efecto sobre los fetos cuando<br />
las madres están sometidas a un tratamiento con litio, pero se<br />
tienen muchos estudios sobre algunos efectos adversos, tanto
La bioquímica del litio y su utilización en pacientes con desordenes mentales 135<br />
en niños como en crías de ratones, lo suficientemente graves<br />
como para recomendar cautela en el tratamiento de mujeres<br />
embarazadas [11].<br />
Los resultados terapéuticos más claros del tratamiento<br />
con litio se obtienen cuando se usa contra ataques maniacos<br />
claramente diagnosticados. Fieve revisó en 1969 los 20 años<br />
anteriores de la terapéutica del litio, durante los cuales fueron<br />
tratados con sales de litio 6000 pacientes en más de una docena<br />
de países, evaluándose los resultados por más de 350 grupos<br />
de investigación. En una extensa revisión bibliográfica, se<br />
estableció que del 20 al 30% de tales pacientes maniacos no<br />
respondió satisfactoriamente, mientras que el 70 al 80%<br />
mostró claras mejorías dentro de una semana, independientemente<br />
de la edad, sexo o duración previa de la enfermedad.<br />
Bioquímica del litio en el organismo<br />
Aunque hay estudios previos de los efectos del litio sobre el<br />
sistema nervioso central, todavía falta mucho de entender y<br />
además no se tienen modelos animales adecuados para la<br />
manía y la depresión. Se ha obtenido información biológica<br />
fundamental sobre el efecto de los cationes del litio, a todos<br />
los niveles biológicos, en animales, en cultivo de órganos y<br />
células, en axones, membranas, enzimas, etc. Sin embargo, a<br />
pesar de la enorme cantidad de datos bioquímicos, se desconoce<br />
aún el lugar y el modo de actuar del litio en los pacientes<br />
maniacos. Varias teorías han sido sugeridas: a) una interferencia<br />
en el equilibrio de electrólitos en los fluidos y tejidos del<br />
organismo; b) un efecto sobre el metabolismo de las aminas<br />
biogénicas y de otros neurotransmisores; y c) un efecto sobre<br />
las hormonas o sobre el suministro de energía y el metabolismo<br />
de la glucosa en el cerebro.<br />
Los fenómenos bioquímicos causantes de la actividad<br />
nerviosa dependen, como es bien sabido, de la desigual distribución<br />
de iones, en particular sodio y potasio entre el interior<br />
y exterior de las membranas. El desequilibrio de iones que<br />
se mantiene por acción enzimática que es dependiente de Na y<br />
K, se manifiesta como un potencial de membrana que puede<br />
ser medido. Se conoce que el litio puede desplazar al sodio de<br />
las células, al menos tan rápidamente como el sodio mismo,<br />
pero después queda atrapado intracelularmente [12]. El litio<br />
provoca al menos en las primeras 24 a 30 horas de su administración,<br />
una diuresis de sodio. Sin embargo, al cabo de unos<br />
días de tratamiento puede producirse una retención del mismo.<br />
Los efectos del litio sobre el potasio son inciertos, pero hay<br />
información reciente que indica que el litio puede aumentar o<br />
disminuir los niveles de potasio en el suero. Se ha demostrado<br />
también que el litio altera tanto el contenido de calcio, como<br />
el de magnesio [13,14].<br />
Cuando se inyecta litio a animales de laboratorio, se distribuye<br />
bastante rápido por casi todos los tejidos tales como<br />
hígado, riñón, pero la llegada al cerebro es muy lenta. Esta<br />
puede ser la razón del prolongado periodo de tratamiento<br />
necesario para producir una respuesta terapéutica en pacientes<br />
maniacos [15].<br />
Se han hecho estudios más importantes acerca del efecto<br />
del litio sobre la modulación sináptica alterando los niveles de<br />
los neurotransmisores: aminas biogénicas, acetilcolina, ácido<br />
g-aminobutírico y ácido glutámico. En estudios recientes, los<br />
fenómenos de elación y depresión en el hombre están relacionados<br />
con el nivel funcional de catecolaminas (principalmente<br />
epinefrina). Los estudios sobre catecolaminas sugieren<br />
que la manía está asociada a un aumento (y la depresión a una<br />
disminución) de norepinefrina funcional sobre las terminaciones<br />
nerviosas. En consecuencia, existe mucha duda de si el<br />
éxito de la terapéutica del litio en el tratamiento del síndrome<br />
maniaco-depresivo se debe exactamente a una alteración del<br />
metabolismo de la catecolamina [16].<br />
Otro problema más que complica la dilucidación de la<br />
neuroquímica del litio y la relación de sus efectos con el tratamiento<br />
de los pacientes es el hecho de que la distribución del<br />
litio no es uniforme en el sistema nervioso central, y que las<br />
diferentes regiones del cerebro tienen funciones distintas de<br />
un modo sumamente específico.<br />
El efecto del litio sobre el metabolismo intermediario ha<br />
sido ampliamente estudiado tanto in vitro como in vivo. En<br />
cultivos de tejido cerebral, secciones de corteza y preparaciones<br />
de mitocondrias del cerebro, el litio al igual que el potasio<br />
(pero al contrario del sodio), mejora el metabolismo energético<br />
y estimula la respiración de la corteza cerebral [17]. Se<br />
sabe que en el metabolismo energético del cerebro se halla<br />
alterado tanto en la manía como en la depresión.<br />
El litio sustituirá al magnesio en muchas de las enzimas<br />
implicadas en el metabolismo de los azúcares y de los aminoácidos<br />
que se encuentran en todos los órganos incluidos<br />
cerebro, riñón, hígado y páncreas [18]. Los efectos de la terapéutica<br />
del litio sobre la absorción de la glucosa y la síntesis<br />
del glucógeno pueden ser causa de la ganancia de peso observada<br />
a menudo en pacientes tratados con litio y que se debe, al<br />
menos en parte, al efecto del litio sobre una o más de las enzimas<br />
implicadas [19]. La opinión general parece ser de que el<br />
tratamiento con litio conduce en el hombre a un aumento en<br />
los niveles de glucosa en sangre y a una disminución de la<br />
insulina, pero esto no puede estar relacionado con el estado<br />
mental del paciente. También hay una elevación uniforme de<br />
los glóbulos blancos en la sangre, fenómeno que se invierte al<br />
detener el tratamiento.<br />
El efecto del litio sobre el metabolismo de los azúcares se<br />
encuentra de cierta manera relacionado con el ritmo de incorporación<br />
de fosfato en huesos y músculos, por lo tanto con<br />
alteraciones en el metabolismo del calcio y del magnesio, ya<br />
que las concentraciones de estos iones están íntimamente ligadas<br />
a las de fosfato. También se ha estudiado el aumento de α-<br />
cetoglutarato en la orina de pacientes sometidos a tratamientos<br />
con litio. Esto indica un efecto directo sobre las enzimas del<br />
ciclo del ácido cítrico.<br />
Se ha examinado el efecto del litio sobre varias enzimas,<br />
pero sin haber llegado a ninguna norma general, lo que sí está<br />
comprobado es que algunas enzimas son inhibidas o afectadas<br />
por efecto del litio, como es el caso de la adenilciclasa y la<br />
succinodeshidrogenasa.
136 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Roberto Arreguín-Espinosa et al.<br />
Finalmente, es indiscutible el efecto muy específico de la<br />
terapéutica del litio en el tratamiento de la manía, pero tiene<br />
además otra gran utilidad y es la de servir de instrumento para<br />
investigar la etiología bioquímica de una enfermedad mental<br />
específica y bien conocida.<br />
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Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) 137-142<br />
Revisión<br />
Celulosomas: sistemas multienzimáticos<br />
Alejandra Hernández-Santoyo,* Enrique García-Hernández y Adela Rodríguez-Romero<br />
Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México,<br />
Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, Coyoacán 04510. México, D.F.<br />
Tel. 52(5) 622 45 68. Fax 52(5) 616 22 17. E-mail: hersan@servidor.unam.mx.<br />
Dedicada a la memoria de la Dra. Lydia Rodríguez-Hahn<br />
Resumen. Los celulosomas son complejos multienzimáticos que actúan<br />
sinérgicamente para catalizar la hidrólisis de la celulosa. Estos<br />
están formados esencialmente por varios tipos de celulasas que están<br />
soportadas en una unidad de estructuración. Los celulosomas se encuentran<br />
unidos entre sí formando policelulosomas, que se observan<br />
como protuberancias en la superficie celular de bacterias celulolíticas.<br />
Una combinación de técnicas genéticas, bioquímicas, cristalográficas<br />
y microscópicas han permitido pr<strong>of</strong>undizar en el conocimiento<br />
de la celulosa y sus mecanismos de hidrólisis. En este trabajo se presenta<br />
una revisión actualizada de los avances en el estudio de estos<br />
complejos.<br />
Abstract. Cellulosomes are multienzymatic complexes whose components<br />
interact in a cooperative way (synergically) to hydrolyze cellulose.<br />
They are essentially composed <strong>of</strong> several types <strong>of</strong> cellulases<br />
assembled on a scaffolding subunit. The cellulosomes are organized<br />
in polycellulosomal organelles, which form protuberances on <strong>the</strong> surface<br />
<strong>of</strong> cellulolytic bacteria. A combination <strong>of</strong> genetic, biochemical,<br />
crystallographic and microscopic techniques have helped to obtain<br />
more insight into <strong>the</strong> structure <strong>of</strong> cellulose and <strong>of</strong> its hydrolysis<br />
mechanism. In this work we present an actualized review <strong>of</strong> <strong>the</strong> study<br />
<strong>of</strong> <strong>the</strong>se complexes.<br />
Introducción<br />
La celulosa es el polímero más abundante en la biosfera, está<br />
formada por residuos de glucosa unidos por enlaces β-1,4 y es<br />
el constituyente principal de la pared celular de las plantas.<br />
Esta puede estar presente en un estado relativamente puro o en<br />
asociación con otros compuestos como la hemicelulosa y las<br />
ligninas. También se encuentra como constituyente de las<br />
algas y tunicados y es sintetizada por algunas bacterias como<br />
Acetobacter xylinum y por hongos [1].<br />
El hecho de que la celulosa es el polímero más abundante<br />
en la naturaleza, confiere una gran importancia ecológica,<br />
industrial y económica a su despolimerización, por lo que es<br />
necesario conocer los requerimientos estructurales y mecanísticos<br />
para la hidrólisis de sus enlaces glucosídicos. Aunque la<br />
unidad repetitiva de este biopolímero es un disacárido (celobiosa),<br />
la celulosa está organizada en un complicado estado<br />
paracristalino y debido a esta complejidad estructural, un solo<br />
tipo de enzimas no puede hidrolizarla eficazmente, por lo que<br />
se requiere de diferentes celulasas trabajando cooperativamente<br />
o sinérgicamente [2-4].<br />
Las celulasas son glicosil hidrolasas o glicohidrolasas, las<br />
cuales hidrolizan oligosacáridos y polisacáridos de glucosa<br />
unidos por enlaces β-1,4 [5, 6]. Estas enzimas están constituidas<br />
por dominios que son estructural y funcionalmente diferentes.<br />
Las celulasas han sido clasificadas en familias de<br />
acuerdo a la homología en la secuencia de los aminoácidos en<br />
su dominio catalítico. De este grupo de enzimas se han determinado<br />
las estructuras tridimensionales de 15 familias, las<br />
cuales coinciden con 5 diferentes tipos de plegamientos: barril<br />
(βα) 8 , el motivo β “jellyroll” (cadena polipeptídica envolviendo<br />
a un barril β), barril (βα) distorsionado, barril β y barril<br />
(α/α) 6 [7-9]. Por otra parte, también han sido clasificadas de<br />
acuerdo al dominio que une a la celulosa (DUC), agrupándolas<br />
en 10 familias [10]. La función principal del DUC es la de<br />
ayudar al dominio catalítico a unirse al sustrato, aunque algunos<br />
DUC también rompen las interacciones no covalentes<br />
entre las cadenas de la celulosa [11, 12].<br />
Desde hace varias décadas se sabe que ciertas bacterias y<br />
hongos producen diferentes tipos de celulasas que requieren<br />
para hidrolizar a la celulosa [9, 13-15]. Originalmente se pensaba<br />
que sus sistemas celulolíticos estaban formados por varios<br />
tipos de celulasas libres que actuaban sinérgicamente<br />
sobre el sustrato insoluble. Posteriormente se descubrió en la<br />
bacteria termófila anaerobia Clostridium <strong>the</strong>rmocellum, un<br />
complejo multienzimático al que se llamó celulosoma [16]. La<br />
existencia de este tipo de complejos ha sido demostrada en<br />
otras especies del género Clostridium [17-19] y más recientemente<br />
en otras bacterias y hongos evolutivamente más distantes<br />
[9, 7, 20]. Sin embargo, cabe señalar que muchos de los<br />
sistemas celulolíticos, particularmente en microorganismos<br />
aerobios, están constituidos por enzimas libres.
138 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Alejandra Hernández-Santoyo et al.<br />
Celulosoma<br />
Los celulosomas son complejos multienzimáticos cuyos componentes<br />
actúan de manera sinérgica para hidrolizar a la celulosa<br />
[21]. Inicialmente dicho complejo fue descrito como un<br />
factor antigénicamente activo que se une a la celulosa y que se<br />
localiza en la superficie de la célula [22]. Los celulosomas<br />
funcionan como estructuras exocelulares especializadas, que<br />
catalizan la hidrólisis de celulosa y hemicelulosa. En general,<br />
tres tipos de enzimas forman los sistemas celulolíticos: (1)<br />
endocelulasas (endoglucanasa o 1,4-β-D-glucan 4-glucanohidrolasa;<br />
E.C. 3.2.1.4), (2) exocelulasas (celulosa 1,4-β-D-celobiosidasa<br />
o 1,4-β-D-glucan celobiohidrolasa; E.C. 3.2.1.91)<br />
y (3) β-D-glucosidasas (β-D-glucosido glucohidrolasa; E.C.<br />
3.2.1.21.) [3, 4, 23].<br />
La heterogeneidad física de los sustratos y la complejidad<br />
de los sistemas celulolíticos hacen que su estudio no sea<br />
simple. Esto hace necesario que se realicen una serie de ensayos<br />
que permitan identificar cada tipo de celulasa involucrada<br />
en un complejo. Un solo ensayo no podría proporcionar<br />
una imagen completa de la naturaleza de una enzima,<br />
por lo que se recomienda el uso de varios ensayos para caracterizar<br />
el sistema y actualmente se han establecido varios<br />
métodos de medición e identificación de celulasas (Tabla 1)<br />
[2, 23-27].<br />
Componentes del celulosoma<br />
Enzimas<br />
Endo-1,4-b-glucanasas<br />
Las endo-1,4-β-glucanasas rompen los enlaces glicosídicos internos<br />
de la celulosa en forma aleatoria, lo que provoca una<br />
rápida disminución en la longitud de la cadena de los β-glucanos<br />
con un incremento lento de los grupos reductores [28].<br />
Las endoglucanasas son clasificadas en familias de acuerdo a<br />
sus propiedades hidr<strong>of</strong>óbicas [29] y su dominio catalítico [11].<br />
Sus sustratos incluyen a la carboximetilcelulosa y a la celulosa<br />
amorfa tratada con H 3 PO 4 o álcali. La celulosa cristalina, así<br />
como las fibras de algodón o el avicel no son atacados de<br />
manera efectiva por esta enzima. El porcentaje de hidrólisis de<br />
celooligosacáridos de cadenas largas es alta y se incrementa<br />
con el grado de polimerización, siendo la celobiosa el principal<br />
producto de la reacción [23].<br />
Exo-1,4-b-glucanasas<br />
Las exo-1,4-β-glucanasas, también llamadas celobiohidrolasas,<br />
actúan cortando la celobiosa del extremo no reductor de<br />
la cadena y en algunas ocasiones liberan pequeñas cantidades<br />
de glucosa. El porcentaje de hidrólisis de la celobiosa y de<br />
celooligosacáridos de cadenas largas se incrementa con el<br />
grado de polimerización de las mismas [9, 23, 30].<br />
Tabla 1. Métodos de medición de la actividad celulolítica [23].<br />
Enzima Sustrato Ensayo<br />
Celulasas totales Algodón Estimación de celulosa en el residuo<br />
Liberación de azúcares reductores<br />
Disminución del peso<br />
Disminución en la tensión<br />
Papel filtro<br />
Liberación de azúcares reductores<br />
Hidrocelulosa<br />
Avicel<br />
Celobiohidrolasas Avicel Liberación de azúcares reductores<br />
(exocelobiohidrolasa,<br />
Hidrocelulosa<br />
exocelulasa,<br />
Celulosa morfa<br />
Avicelasa) Celooligosacáridos Incremento en el poder reductor o análisis por HPLC<br />
Endo-1,4-β-glucanasa Carboximetilcelulosa (CM) Liberación de azúcares reductores<br />
(CM-celulasa, Hidroxietilcelulosa Disminución en viscosidad<br />
endoglucanasa y Celooligosacáridos Incremento en el poder reductor o análisis por HPLC<br />
endocelulasa) Algodón Crecimiento en alcali<br />
Liberación de azúcares reductores<br />
Celulosa amorfa<br />
Disminución en la turbidez<br />
β-glucosidasa orto-o-para-nitr<strong>of</strong>enil-β-D-glucosidos Liberación de orto-o-para-nitr<strong>of</strong>enol<br />
Salicina<br />
Liberación de glucosa<br />
Esculina<br />
Celobiosa<br />
Celooligosacáridos<br />
Incremento en el poder reductor.
Celulosomas: sistemas multienzimáticos 139<br />
b-glucosidasas<br />
Las β-glucosidasas no son propiamente celulasas. No obstante,<br />
son componentes muy importantes de los sistemas<br />
celulolíticos, ya que completan la hidrólisis de cadenas<br />
pequeñas celooligosacáridos y de celobiosa, liberados por<br />
otras enzimas, hasta glucosa. Los sistemas celulolíticos con<br />
niveles bajos de β-glucosidasa tienen una baja actividad,<br />
debido a la inhibición de las endoglucanasas y las celobiohidrolasas<br />
por la celobiosa. Estas enzimas hidrolizan únicamente<br />
celooligosacáridos a una razón decreciente con el grado<br />
de polimerización y no son específicas para enlaces β-1,4<br />
[23, 30].<br />
Xilanasas<br />
Además de las enzimas ya mencionadas, también se ha detectado<br />
la presencia de actividad xilanolítica en polipéptidos del<br />
celulosoma de C. <strong>the</strong>rmocellum [30, 31].<br />
Proteínas que unen celulosa<br />
Un componente mayoritario del celulosoma de C. <strong>the</strong>rmocellum<br />
es un polipéptido que no presenta actividad enzimática<br />
y al que se le ha denominado S1 o S L (posteriormente fue renombrado<br />
como CipA), cuya masa molecular oscila entre<br />
185 y 250 kDa. Estos polipéptidos pueden actuar como factores<br />
que unen celulosa y/o como estructuras que soportan<br />
las subunidades enzimáticamente activas del celulosoma [16,<br />
31-35].<br />
Componentes no proteicos del celulosoma<br />
Los carbohidratos constituyen del 6 al 12% del peso de la masa<br />
celulosomal. Los azúcares identificados en el celulosoma<br />
de C. <strong>the</strong>rmocellum JW20 y YM4 son: xilosa, manosa, galactosa,<br />
glucosa y N-acetilglucosamina. Además, se han detectado<br />
disacáridos, Zinc y Calcio, este último con un papel probablemente<br />
estructural [30, 36-38].<br />
Sinergia entre celulasas<br />
La interacción sinérgica entre celulasas se ha estudiado en<br />
diversos sistemas celulolíticos de bacterias y hongos [3,4].<br />
El concepto de sinergia en la hidrólisis enzimática de la<br />
celulosa fue introducido por Reese et al. en 1950 [39]. En<br />
1954, Gilligan y Reese [40] dan una evidencia experimental<br />
del fenómeno utilizando mezclas de celulasas de hongos y<br />
cuantificando los azúcares reductores, producto de la hidrólisis<br />
de la celulosa. A partir de entonces se han realizado numerosos<br />
estudios incluyendo la interacción sinérgica entre<br />
endo y exo celulasas homólogas, es decir, producidas por el<br />
mismo organismo. También se ha estudiado la sinergia cruzada<br />
entre endo y exo enzimas de diferentes especies de hongos<br />
aerobios y la sinergia entre especies de diferente origen<br />
filogenético, como es entre enzimas de bacterias y hongos<br />
[3, 4, 41, 42].<br />
Tabla 2. Subunidades celulosomales de Clostridium <strong>the</strong>rmocellum.<br />
Quitinasa A Xilanasa Y [71]<br />
Xilanasa A [63] Endoglucanasa F [72]<br />
Endoglucanasa B [64] Xilanasa B [63]<br />
Xilanasa Z [65] Endoglucanasa E [73]<br />
Exoglucanasa CBDIV [66] Endoglucanasa G [74]<br />
Liquenasa B o laminarasa 1 [67]<br />
Estructura del celulosoma<br />
Celulasa K<br />
Celulasa S [68] Endoglucanasa D [75]<br />
Celulasa J [69] Endoglucanasa A [64]<br />
Endoglucanasa H [70] Xilanasa C [76]<br />
El celulosoma se ha descrito como uno de los sistemas enzimáticos<br />
más complejos. Este está constituido por múltiples cadenas<br />
polipeptídicas cuyo número varía de un organismo a otro e<br />
incluso difiere entre cepas [16, 31]. El número exacto de<br />
polipéptidos no se conoce porque algunos de ellos producen<br />
múltiples bandas en geles de electr<strong>of</strong>oresis, dependiendo de la<br />
asociación con otros polipéptidos y a su contenido de carbohidratos<br />
o materiales no proteicos. Recientemente, con el<br />
uso de técnicas de biología molecular y mediante la expresión<br />
y purificación de celulasas celulosomales recombinantes, se ha<br />
logrado el estudio de las enzimas nativas en forma más controlada<br />
[43-47]. Además, han sido usadas técnicas menos destructivas<br />
para la disociación de los componentes celulosomales lo<br />
que ha permitido el aislamiento y estudio de las enzimas nativas<br />
[48-50]. De esta manera, en C. <strong>the</strong>rmocellum se han encontrado<br />
diferentes genes que codifican para diversas enzimas<br />
celulolíticas, reportándose 18 diferentes enzimas celulosomales<br />
de 10 familias diferentes de glicohidrolasas (Tabla 2).<br />
Las enzimas celulosomales son muy parecidas a las celulasas<br />
libres. Ambas contienen dominios catalíticos similares;<br />
la principal diferencia estriba en que las celulasas celulosomales<br />
tienen un dominio de anclaje, el cual ayuda a la integración<br />
de la enzima dentro del complejo celulosómico, mientras<br />
que las celulasas libres no lo tienen [51] (Fig.1A). En bacterias,<br />
el dominio de anclaje consta de 70 residuos que se caracterizan<br />
por tener una región de 22 residuos conservados<br />
[52]. Por otra parte, en enzimas presentes en un hongo ha sido<br />
descrito un dominio de anclaje que comprende una sequencia<br />
conservada de 40 aminoácidos [53]. Estas secuencias conservadas<br />
tienen un motivo que une al calcio. En el caso de las celulasas<br />
que no forman parte de los celulosomas, en lugar del<br />
dominio de anclaje, tienen un DUC [8].<br />
Las enzimas celulosomales también pueden presentar un<br />
DUC. Los diferentes dominios que componen al complejo,<br />
están conectados por péptidos de enlace. Estos segmentos son<br />
frecuentemente, aunque no siempre, ricos en residuos de prolina<br />
y treonina y/o serina y están generalmente glicosilados. Las<br />
subunidades que forman el complejo celulosómico están orga-
140 Rev. Soc. Quím. Méx. Vol. 43, Núms. 3, 4 (1999) Alejandra Hernández-Santoyo et al.<br />
Fig. 1. Representación esquemática de la organización de un celulosoma.<br />
(A) La plataforma de estructuración tiene dos tipos de componentes:<br />
el dominio que une a la celulosa (DUC) y múltiples dominios<br />
de cohesina (numerados), los que están unidos entre sí por péptidos<br />
de enlace. Las subunidades catalíticas se encuentran unidas a un<br />
dominio de anclaje por medio de péptidos de enlace. Algunas subunidades<br />
catalíticas pueden contener también DUC. (B) Representación<br />
esquemática del modo de acción de un policelulosoma, donde se<br />
muestra la superficie celular con las protubozimas y el cambio conformacional<br />
que sufren al unirse a la celulosa.<br />
nizadas por su interacción con una subunidad estructural especializada<br />
(scaffolding). A la fecha, se ha descrito esta estructura<br />
para cuatro especies del género Clostridium. Este tipo de<br />
subunidades estructurales son polipéptidos muy largos y cada<br />
una de ellas contiene un DUC, uno o más segmentos hidr<strong>of</strong>ílicos<br />
conservados de función desconocida y copias múltiples de<br />
dominios de cohesina, que son responsables de la unión de las<br />
subunidades catalíticas dentro del complejo celulosomal [8,<br />
21]. La estructura de los celulosomas es muy estable, flexible y<br />
la interacción con el sustrato parece implicar un cambio conformacional.<br />
Para romper el celulosoma se requieren temperaturas<br />
muy elevadas, sin embargo, las enzimas en forma individual,<br />
son fáciles de desnaturalizar bajo estas condiciones.<br />
Mecanismo de acción del celulosoma<br />
Los primeros modelos para explicar el mecanismo de acción<br />
de los celulosomas se basaron principalmente en observaciones<br />
hechas con microscopía electrónica y una combinación de<br />
técnicas bioquímicas, inmunoquímicas y ultraestructurales<br />
[48, 54-56]. Estos modelos fueron apoyados posteriormente<br />
por investigaciones usando biología molecular [43, 57].<br />
El celulosoma de C. <strong>the</strong>rmocellum ha sido el más estudiado<br />
a la fecha. Este comprende numerosas subunidades, que<br />
están agrupadas en un organelo policelulosomal parecido a<br />
una protuberancia, al cual se le conoce como protubozima.<br />
Estas protuberancias se localizan en la superficie de diferentes<br />
microorganismos [8, 21, 58]. Recientemente, utilizando técnicas<br />
de microscopía electrónica de transmisión y de barrido, se<br />
ha estudiado exhaustivamente la superficie celular de C. <strong>the</strong>rmocellum<br />
[8, 54, 59, 60], pudiendo conocerse el ciclo de vida<br />
de la bacteria y su interacción con la celulosa. En la figura 1B<br />
se muestra un esquema de las protubozimas en sus formas<br />
inactiva y activa, cuando forma una conexión con la misma.<br />
Los celulosomas están cubriendo la parte exterior de la protuberancia<br />
inactiva, formando así los policelulosomas. Estas<br />
protuberancias o protubozimas, al ponerse en contacto con la<br />
celulosa sufren un cambio conformacional, formando una conexión<br />
con la misma. El proceso es posteriormente facilitado<br />
por celulasas no celulosomales y al igual que las células maduras,<br />
los celulosomas son liberados en la matriz extracelular<br />
donde ellos continúan su actividad celulolítica [8, 21].<br />
Estudios recientes indican que los celulosomas se encuentran<br />
en un gran número de microorganismos, pudiendo concluir<br />
que estos sistemas se presentan frecuentemente en la naturaleza<br />
(Tabla 3).<br />
Tabla 3. Celulosomas identificados en diferentes microorganismos.<br />
Organismo<br />
Referencias<br />
Acetivibrio cellulolyticus [7, 9, 30, 58]<br />
Bacteroides celulosolvens [7, 30, 58]<br />
Butyrivibrio fibrisolvens [77-81]<br />
Clostridium cellulolyticum [7, 9, 82-84]<br />
Clostridium cellulovorans [9, 17, 30, 85, 86]<br />
Clostridium josui [7, 9, 87]<br />
Clostridium papyrosolvens [7, 9, 87]<br />
Clostridium stercorarium [9, 88]<br />
Clostridium <strong>the</strong>rmocellum [9, 21, 13, 30, 42, 71, 89, 90]<br />
Caldocellulosiruptor saccharolyticus [91, 92, 93]<br />
Fibrobacter succinogenes [94-98]<br />
Neocallimastix frontalis [99, 100]<br />
Neocallimastix patriciarum [53, 101, 102]<br />
Piromyces orpinomyces [53, 103]<br />
Prevotella ruminicola [9, 104, 105 ]<br />
Pseudomonas fluorescens [9, 93, 106, 107]<br />
Ruminococcus albus [30, 58, 93, 108, 109]<br />
Ruminococcus flavefaciens [110-112]<br />
Streptomyces lividans [9, 113, 114]<br />
Thermomonospora fusca. [9, 115]<br />
Trichoderma reesei [9, 93]<br />
Vibrio sp [9, 116]
Celulosomas: sistemas multienzimáticos 141<br />
Por otra parte, se han observado sistemas enzimáticos que<br />
actúan de manera sinérgica, pero que no son tan complejos<br />
como los celulosomas. Tal es el caso del sistema enzimático<br />
para la hidrólisis del almidón, en donde la α-amilasa, la β-<br />
amilasa, la α-glucosidasa, una exo-α-1,4 glucanasa y la pululanasa<br />
actúan de manera sinérgica [9, 61]. Asimismo, se han<br />
detectado sistemas enzimáticos para la hidrólisis de quitina y<br />
agar [9, 62].<br />
Conclusiones<br />
La presencia de varios sistemas celulolíticos ha sido detectada<br />
en diferentes microorganismos. El descubrimiento del celulosoma<br />
como un complejo multienzimático abrió el camino al<br />
estudio del mecanismo de hidrólisis de la celulosa. En este<br />
campo se han logrado grandes avances gracias a la información<br />
obtenida por técnicas tales como la microscopía electrónica,<br />
biología molecular y difracción de rayos X. Sin embargo,<br />
aún quedan muchas preguntas por contestar para entender<br />
la relación precisa entre la estructura cristalina de la celulosa y<br />
la hidrólisis de la misma.<br />
Agradecimientos<br />
Agradecemos a la DGEP por el apoyo con el proyecto 201343<br />
y al proyecto UNAM-Cray SC-010699.<br />
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