“sÍntesis y caracterizaciÓn estructural de

INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA

MODALIDAD DE:

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

TÍTULO DEL TRABAJO:

“SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN ESTRUCTURAL DE

IMINOAZÚCARES DE POTENCIAL ACTIVIDAD

HIPOGLUCEMIANTE”

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO FARMACÉUTICO

PRESENTA:

SOTO ORTEGA MIGUEL ÁNGEL

DIRECTOR INTERNO: DR. BRITO ARIAS MARCO

MÉXICO, D.F. 29 DE MAYO DE 2009

EVALUADORES: DRA. PADILLA MARTÍNEZ ITZIA I.

MCD. DORANTES ÁLVAREZ SAMUEL

“Síntesis y caracterización estructural de iminoazúcares de potencial actividad hipoglucemiante”

Soto Ortega Miguel Página i

Índice PAG.

1. Resumen…………………………………………………………………………………… 1

2. Introducción………………………………………………………………………............. 2

2.1. Diabetes………………………………………………………………………………. 2

2.2. Insulina y glucosa……………………………………………………………………. 3

2.3. Tipos de diabetes…………………………………………………………………….. 4

2.3.1. Diabetes tipo I……………………………………………………….………... 4

2.3.2. Diabetes tipo II………………………………………………….…………….. 5

2.3.3. Diabetes gestacional……………………………………………….……….… 6

2.4. Causas que originan la diabetes ………………………………………….………. 7

2.5. Estadísticas sobre diabetes………………………………………………….…….. 8

2.6. Tratamiento farmacológico no insulínico………...……………………………..... 11

2.6.1. Fármacos…………………………………………………………………….. 11

2.7. Los inhibidores de la Glucosida……………………………………..……........ 13

2.8. Profármacos……………………………………………………………………….... 16

3. Justificación…………………………………………………………………………………. 17

4. Objetivos………………………………………………………………………………...….. 18

4.1.- Objetivo general……………………………………………………………………... 18

4.2. Objetivos específicos……………………………………………………………….… 18

5. Metodología………………………………………………………………………………… 19

6. Material……………………………………………………………………………………… 22

6. Desarrollo……………………………………………………………………………………. 24

7. Resultados y discusión…………………………………………………………………….. 28

8. Conclusiones……………………………………………………………………………….. 42

9. Recomendaciones para trabajo futuro…………………………………………….…….. 42


Soto Ortega Miguel Página ii

10.- Cronograma de actividades……………………………………………………………. 43

11.-Bibliografía………………………………………………………………………………... 43

12.- Anexo…………………………………………………………………………………….... 45

INDICE DE FIGURAS PAG.

1. Figura 1.- Producción de glucosa e insulina…………………………………………… 2

2. Figura 2.- Mecanismo por el cual la glucosa entra a la célula ……………………… 3

3. Figura 3.- Diabetes tipo 1……………………………………..…………………………. 4

4. Figura 4.- Diabetes tipo 2 …….…………………………………………………………. 5

5. Figura 5. Diabetes gestacional…………..……………………….…………………….. 6

6. Figura 6.- Diabetes en el mundo……………………………………………………….. 10

7. Figura 7.- Posibles frentes de acción de los antidiabeticos………………..……….. 12

8. Figura 8.- Inhibidores de la -glicosidasa …………………………..……………….. 13

9. Figura 9.- Inhibidores de la -glucosadasa en fase clínica…………………………. 13

10. Figura 10.- Mecanismo de inhibición de iminoazucares en el sitio

de acción de -glucosidasa………………………..……………..………. 14

11. Figura 11.- Sitios de acción de inhibidores de -glicosidasa en la

biosíntesis de glicoproteínas……………………………………………. . 14

12. Figura 12. Reacción de hidrólisis de sacarosa por la enzima invertasa…………… 15

13. Figura 13.-Razones por las que se diseña un profàrmaco………………………. .. 16

14. Figura 14.-Reacción para la obtención del intermediario 2…………...…………… 24

15. Figura 15. Reacción de obtención del intermediario 8….…………………………... 24

16. Figura 16.-Reacción de obtención del intermediario 3……………………...….…… 25

17. Figura 17.- Reacción de obtención del intermediario 9...……………………..…….. 25

18. Figura 18.- Reacción de obtención del intermediario 4…….……………..……….. . 26

19. Figura 19.- Reacción de obtención del intermediario 10…………………………….. 27

20. Figura 20.- Comparación entre los la mezcla de reacción inicial (1)

y la reacción de obtención del intermediario (2) si purificar………….. 29


Soto Ortega Miguel Página iii

PAG.

21. Figura 21.- Comparación entre el intermediario 2 y el 8 purificados………………. 30

22. Figura 22.- Espectro de 1H RMN del intermediario 2…………………………….…… 31

23. Figura 23.- Espectro de 13C RMN del intermediario 2……………………… …..….. 32

24. Figura 24.- Espectro de 1H RMN del intermediario 8……………………………..... 33

25. Figura 25.- Espectro de 13C RMN del intermediario 8……………………………..... 34

26. Figura 26.- Configuración estructural de la sacarosa protegía (Intermediario 8)…. 35

27. Figura 27.- Comparación entre los intermediarios 2 y 3……………………………... 36

28. Figura 28.- Espectro de 1H RMN del intermediario 3………………………………... 37

29. Figura 29.- Espectro de 13C RMN del intermediario 3………………………………. 38

30. Figura 30.- Espectro de 1H RMN del intermediario 9………………………………… 39

31. Figura 31.- Espectro de 1H RMN del intermediario 4………………………………… 40

32. Figura 32.- Espectro de 13C RMN del intermediario 4………………………………… 41

Índice de Tablas

1. Tabla 1.-Morbilidad por egreso hospitalario año

2006…………………………………………………………………………………… 8

2. Tabla 2.- Cronograma de actividades…………………………………………….. 43

Índice de esquemas

1. Esquema 1.- Metodología de síntesis para la obtención de

Iminoazúcares (1)…………………………………………………… 20

2. Esquema 2.- Metodología de síntesis para la obtención de

Iminoazúcares (2)…………………………………………………… 20

3. Esquema 3.- Secuencia de reacciones realizadas para

la obtención del iminoazúcar………………………………………. 28

Anexos

Anexo 1.- Estudio de cristalografía del intermediario 8…………………………………… 45


Soto Ortega Miguel Página 1

RESUMEN

La diabetes mellitus es una de las enfermedades que hoy en día, es un problema de salud

mundial, y en la población mexicana es causante de diversos padecimientos, lo que

impide a las personas que la padecen llevar una vida normal, ya que la diabetes es una

enfermedad crónica que no tiene cura. Teniendo como únicos tratamientos en la diabetes

tipo 2, la intervención en los estilos de vida con lo cual se llega a lograr un control

metabólico aceptable a largo plazo, y la utilización de fármacos que comienza cuando no

es posible alcanzar los objetivos de un control metabólico tras un periodo razonable de

intervención en los hábitos de vida.

El tratamiento farmacológico no insulínico tiene sustancias pertenecientes a la familia de

las sulfonilureas, meglitinidas, derivados del ácido carbamoilmetilbenzóico, biguanidinas

y más recientemente inhibidores de las alfa-glucosidasas, y pesar de la posibilidad de

contar con una aceptable variedad de fármacos hipoglucemiantes los efectos

secundarios indeseables son significativos. Por esta razón se propone la obtención de

iminoazúcares derivados de sacarosa dirigidos hacia la inhibición de la alfa glucosidasa.

En el presente trabajo se reporta la síntesis, de los intermediarios 2,3,4,8,9 precursores

de un iminoazúcar, empleando sacarosa como material de partida, obtenidos a través de

una estrategia química que propone una secuencia que involucra el uso adecuado de

grupos protectores y la introducción de buenos grupos salientes como el tosilo, mesilo,

triflato, susceptible a ser intercambiado mediante sustitución nucleofílica por un precursor

de amino como grupo azida y final conversión al grupo amino mediante reducción

catalítica para generar el aminodisacárido correspondientes que contengan el grupo

amino en la posición 6 de la glucosa.

Los intermediarios sintetizados fueron purificados y caracterizados mediante 1H RMN y

13C RMN. El intermediario 8 fue caracterizado mediante difracción de rayos X, con lo cual

se obtuvo su estructura tridimensional, que no ha sido reportada previamente por lo que

se preparó el manuscrito para su publicación.



2.-INTRODUCION

2.1.-Diabetes

La diabetes mellitus es un desorden metabólico caracterizado por un aumento de los

niveles de glucosa en sangre (hiperglicemia) asociado a una disminución en los niveles de

insulina como resultado de una disfunción parcial o total del las células beta del

páncreas.

Figura 1.- Producción de glucosa e insulina.

Diabetes mellitus, enfermedad producida por una alteración del metabolismo de los

carbohidratos en la que aparece una cantidad excesiva de azúcar en la sangre y a veces

en la orina. Afecta a unos 150 millones de personas en todo el mundo. Es una

enfermedad multiorgánica ya que puede lesionar casi todos los órganos y en especial los

ojos, los riñones, el corazón y las extremidades. También puede producir alteraciones en

el embarazo. El tratamiento adecuado permite disminuir el número de complicaciones.

La diabetes es una enfermedad crónica que no tiene cura.



2.2.-Insulina y glucosa

Insulina

La insulina es producida por células especiales en el páncreas, un órgano grande

localizado detrás del estómago. La insulina ayuda al cuerpo a usar y a almacenar glucosa

(azúcar), la cual se produce durante la digestión de los alimentos. La insulina se secreta

hacia la sangre en cada comida, y permite al cuerpo usar la glucosa como energía para

las funciones diarias básicas, como moverse y respirar.

Glucosa

La Glucosa es un azúcar que es utilizado por los tejidos como forma de energía al

combinarlo con el oxígeno de la respiración. Cuando comemos el azúcar en la sangre se

eleva, lo que se consume desaparece de la sangre, para ello hay una hormona reguladora

que es la insulina producida por el páncreas (islotes pancreáticos). Esta hormona hace

que la glucosa de la sangre entre en los tejidos y sea utilizada en forma de glucógeno,

aminoácidos, y ácidos grasos. Cuando la glucosa en sangre está muy baja, en

condiciones normales por el ayuno, se secreta otra hormona llamada glucagón que hace

lo contrario y mantiene los niveles de glucosa en sangre.

Figura 2.- Mecanismo por el cual la glucosa entra a la célula.



2.3.-Tipos de diabetes

Se distinguen dos formas de diabetes mellitus.

La tipo 1, o diabetes mellitus insulino-dependiente (DMID), denominada también diabetes

juvenil. La diabetes tipo 1 se desarrolla cuando el sistema inmunológico del cuerpo

destruye las células beta del páncreas, las únicas células del cuerpo que producen la

hormona insulina que regula la concentración de glucosa en la sangre. Para sobrevivir, las

personas con diabetes tipo 1 deben administrarse insulina, ya sea mediante inyecciones o

con una bomba de insulina. Por lo general, ese tipo de diabetes ataca a los niños y a los

adultos jóvenes, aunque la aparición de la enfermedad puede producirse a cualquier

edad. La diabetes tipo 1 representa entre el 5% y el 10% de todos los casos

diagnosticados de diabetes. Los factores de riesgo para la diabetes tipo 1 pueden ser

factores autoinmunes, genéticos o ambientales. Hasta el momento, se desconoce cómo

prevenir la diabetes tipo 1. En la actualidad, existen varios ensayos clínicos de métodos

para la prevención de la diabetes tipo 1 en curso o en etapa de planificación.16

Figura 3.- Diabetes tipo 1.



La diabetes tipo 2, o diabetes mellitus no-insulino-dependiente (DMNID), o diabetes del

adulto, suele aparecer en personas mayores de 40 años y es de evolución lenta,

representa entre el 90% y el 95% de todos los casos diagnosticados de diabetes. Muchas

veces no produce síntomas y el diagnóstico se realiza por la elevación de los niveles de

glucosa en un análisis de sangre u orina. Generalmente comienza con resistencia a la

insulina, un trastorno en el cual las células no utilizan la insulina de manera adecuada. A

medida que aumenta la necesidad de insulina, el páncreas pierde gradualmente su

capacidad de producir insulina. La diabetes tipo 2 está asociada con la vejez, la obesidad,

antecedentes familiares de diabetes, antecedentes de diabetes gestacional, trastornos en

el metabolismo de la glucosa, inactividad física, y raza/ origen étnico. Esta diabetes es

causada generalmente por una deficiencia en los receptores de insulina de las células. Es

muy probable, que la sobreproducción de insulina resultante de la sobrealimentación

característica de la obesidad suprima la síntesis del receptor de la insulina, una

glucoproteína generalmente de la membrana plasmática. En función de esta premisa se

ha establecido la posibilidad de controlar la enfermedad por medio de la observación de

una dieta adecuada, lo cual ha dado buenos resultados a muchos diabéticos.

Figura 4.- Diabetes tipo 2.



La diabetes gestacional es una forma de intolerancia a la glucosa que se diagnostica a

algunas mujeres durante el embarazo. Durante el embarazo, la diabetes gestacional

requiere de un tratamiento para normalizar los niveles de glucosa en la sangre de la

madre, con el fin de evitar complicaciones en el bebé. Luego del embarazo, entre el 5% y

el 10% de las mujeres que tuvieron diabetes gestacional desarrollan diabetes tipo 2. Las

mujeres que han tenido diabetes gestacional tienen una probabilidad de entre un 20% y

un 50% de desarrollar diabetes en los 5-10 años siguientes. El 70% de las mujeres que

tuvieron diabetes gestacional desarrollarán diabetes tipo 2 en algún momento de su vida.

Figura 5.- Diabetes gestacional.

En las diferentes formas de diabetes, la presencia de niveles de azúcar elevados en la

sangre durante muchos años es responsable de lesiones en el riñón, alteraciones de la

vista producidas por la ruptura de pequeños vasos en el interior de los ojos, alteraciones

circulatorias en las extremidades que pueden producir pérdida de sensibilidad y, en

ocasiones, necrosis (que puede precisar amputación de la extremidad), y alteraciones

sensitivas por lesiones del sistema nervioso. Los diabéticos tienen mayor riesgo de sufrir

enfermedades cardiacas y accidentes vasculares cerebrales. Las pacientes diabéticas

embarazadas con mal control de su enfermedad tienen mayor riesgo de abortos y

anomalías congénitas en el feto. La esperanza de vida de los diabéticos mal tratados es

un tercio más corta que la población general.



2.4.-Causas que originan la diabetes

Las causas que originan este padecimiento son un alto consumo en la ingesta de

carbohidratos, el exceso de peso, la falta de ejercicio, así como una predisposición de tipo

genético. Una vez declarada la enfermedad se observan anormalidades asociadas a

daños en los vasos sanguíneos, nervios periféricos, retinopatías, neuropatías y en

complicaciones agudas el coma diabético.

Hay dos factores que son especialmente importantes en el desarrollo de la diabetes:

Herencia:

Si uno de sus padres, abuelos, hermano, hermana o inclusive un primo/a tienen diabetes,

se tiene mayores posibilidades de desarrollarla. Hay un 5% de riesgo de desarrollar

diabetes tipo 2, si su padre, madre o hermano/a tienen diabetes. Hay un riesgo todavía

mucho mayor (hasta de 50%) de desarrollar diabetes si sus padres o hermanos tienen

diabetes y usted esta excedido de peso.

Obesidad:

El ochenta por ciento de las personas con diabetes tipo 2 están excedidas de peso

cuando son diagnosticadas. Los síntomas desaparecen en muchos de estos pacientes.

Otros factores pueden causar o provocar la diabetes, incluyendo:

Edad: Las células beta, productoras de insulina, disminuyen la cantidad en el cuerpo con

la edad.

Virus: Ciertos virus pueden destruir células beta en personas susceptibles.

Sistema inmunológico defectuoso: Los científicos ahora creen que no hay una sola causa

de diabetes, sino que múltiples factores contribuyen a provocar al sistema inmune a

destruir células beta.

Traumatismo: Accidentes u otras lesiones pueden destruir el páncreas, que es donde es

producida la insulina.



Drogas: Medicamentos recetados para otro problema pueden poner en evidencia la

diabetes.

Estrés: Durante períodos de estrés, ciertas hormonas producidas en esos momentos

pueden impedir el efecto de la insulina.

Embarazo: Las hormonas producidas durante el embarazo pueden llegar a impedir el

efecto de la insulina.17

2.5.- Estadísticas sobre diabetes

Tabla 1.-Morbilidad por egreso hospitalario año 2006

Causa Defunciones Generales

Total 49,894

Enfermedades del corazón 9,917

Enfermedades isquémicas del corazón 7,041

Resto de enfermedades del corazón 2,876

Diabetes mellitus 8,435

Tumores malignos 6,867

Enfermedades cerebrovasculares 2,783

Enfermedades del hígado 2,506

Enfermedad alcohólica del hígado 1,025

La diabetes mellitus es una de las principales causas de muerte en la población

mexicana, en el cuadro 1 se presenta los decesos del año 2006 y la causa de éstos, se

observa que la diabetes mellitus es la segunda causa de muerte con 8,435 defunciones

generales.



En estudios realizados durante la década pasada se previó que la prevalencia se

encontraba entre 8 y 9% en la población mexicana y se calcula que podrá llegar a 12.3%

en el año 2025.

Actualmente, la población en México de personas con diabetes fluctúa entre los 6.5 y los

10 millones (prevalencia nacional de 10.7% en personas entre 20 y 69 años). De este

gran total, 2 millones de personas no han sido diagnosticadas. Además, es necesario

considerar que dos de cada tres mexicanos tienen sobrepeso u obesidad (prevalencia

nacional de obesidad del 24.4%), que fungen como factores de riesgo para desarrollar la

enfermedad.

En México, desde 1940 la diabetes ya se encontraba dentro de las primeras 20 causas

de mortalidad, con una tasa de 4.2 por 100 000 habitantes. En 1970, la diabetes ocupó el

15º lugar como causa de muerte. Diez años después ocupó el noveno lugar y para 1990

alcanzó el cuarto lugar como causa de mortalidad general. A partir de 2000, la diabetes es

la primera causa de muerte en mujeres y la segunda en hombres (después de la

cardiopatía isquémica, enfermedad relacionada con la diabetes). Contrario a lo observado

con otras enfermedades, la tasa de mortalidad por DM aumentó desde el año 2000 al

2003. Por ejemplo, en las mujeres, la tasa se incrementó 17.1% (de 51.2 a 61.8 por 100

000 habitantes) y en los hombres el ascenso fue de 22.2% (de 42.2 a 51.6 por 100 000

habitantes). En 2003, la diabetes representó 12.6% de todas las muertes ocurridas en el

país y la edad promedio al morir fue de 66 años.

Se ha reportado que la frecuencia de diabetes es mayor en la población con menor índice

de escolaridad y en la de menor ingreso. La población con obesidad, según su índice de

masa corporal y circunferencia de la cintura, presenta una prevalencia mucho mayor que

aquélla sin obesidad. Existe una mayor prevalencia de diabetes en pacientes con

hipertensión arterial, hipercolesterolemia, microalbuminuria y enfermedad renal.

Desde un punto de vista epidemiológico, la diabetes mellitus se ha transformado en una

pandemia que no tiene distingos de raza, nacionalidad o estrato social. Se han realizado

estudios conducentes al establecimiento de proyecciones de los cuales se ha concluido

que: “La incidencia de diabetes para todos los grupos etarios (distintas edades) fue

estimada en 2,8% en el año 2000 con una proyección del 4,4% para el 2030. Se ha



proyectado un crecimiento del número total de diabéticos de 171 millones para el año

2000 hasta 366 millones para el 2030. Se estima que la población urbana en los países

en vías de desarrollo se duplicará entre el 2000 y el 2030. El cambio demográfico más

importante en la incidencia de la diabetes se observa como un aumento en la proporción

de la población mayor de 65 años.” En América Latina se estimó un total para el año 2000

de 33.016.000 de afectados con una proyección para el 2030 de 66.812.000 personas

diabéticas. En la figura 6 podemos apreciar los datos en su conjunto.

Figura 6. Diabetes en el mundo. Estimación del crecimiento de la enfermedad del año 2000 con proyección al

2030.



2.6.-Tratamiento farmacológico no insulinico.

La diabetes mellitus (DM) afecta a 1 de cada 10 personas, siendo el 90 % diabéticos tipo

II, cuyo control, salvo escasas excepciones, corresponde a atención primaria.

El tratamiento de la hiperglucemia en la DM tipo II implica corregir tres defectos.

1.- Resistencia a la acción de la insulina.

2.- Lesión de las células beta del páncreas, con déficit en la producción de la insulina.

3.- Aumento en la producción hepática de glucosa (fundamentalmente en la hiperglucemia

durante el ayuno).

Para actuar sobre estos defectos se cuenta con dos alternativas.

La intervención en los estilos de vida

La utilización de fármacos

La intervención en los estilos de vida es el “antibiabetico” de elección al inicio del

tratamiento de DM tipo II. Se ha demostrado su eficacia en el control de la resistencia

insulìnica. Pero solo un 10 % de los pacientes logran un control metabólico aceptable a

largo plazo.

2.6.1.-Fármacos

En la utilización de fármacos se debe comenzar cuando no es posible alcanzar los objetivos

de un control tras un periodo razonable de intervención en los hábitos de vida.

Se dispone de dos grupos fundamentales de fármacos:

1.- Fármacos que Actúan descendiendo las cantidades de glucosa

Sulfonilureas

El mecanismo de acción de estas drogas comprende efectos pancreáticos y

extrapancreáticos. Los primeros incluyen un aumento de la estimulación a las células b del

páncreas para la liberación de insulina, este efecto se produce por un bloqueo de la bomba K-

ATPasa lo que se traduce en una despolarización prolongada de la membrana celular, con el

consiguiente ingreso del Ca++ extracelular provocando la liberación de la insulina de los

gránulos secretorios hacia el torrente sanguíneo.



Meglitinidas

El mecanismo de acción fundamental es la estimulación de las células beta del páncreas

para que liberen insulina1 por medio de la regulación de la salida de potasio a través de los

canales de ese ion dependientes de ATP. La salida de potasio de la célula estimula un

aumento del calcio intracelular, y ello conlleva a un aumento en la fusión de los gránulos

transportadores de insulina con la membrana celular y ultimadamente, a un aumento en la

secreción de la insulina

2.- Fármacos que Impiden el asenso de las cantidades de glucosa

Biguadinas

El mecanismo de acción fundamental es la inhibición de la gluconeogénesis hepática y el

incremento de la glucólisis anaeróbica, con la consiguiente elevación de alanina, glicerol y

ácido láctico. Otro mecanismo implicado es la disminución de la absorción intestinal de

glucosa.

Inhibidores de la -glucosidasa intestinales

El mecanismo de acción fundamental es la inhibición reversible y competitiva de las -

glucosidasas en el borde en cepillo de la mucosa intestinal, produciendo el retraso en la

absorción de los hidratos de carbono complejos, con la consiguiente reducción del pico

máximo de glucemia postprandial. 19

Figura 7. Existen básicamente 2 posibles frentes de acción de los antidiabéticos orales: la célula beta (sulfonilureas y meglitinidas), el borde en cepillo de la mucosa intestinal (inhibidores de alfa glicosidasa).

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulas_beta

http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1ncreas

http://es.wikipedia.org/wiki/Insulina

http://es.wikipedia.org/wiki/Insulina

http://es.wikipedia.org/wiki/Potasio

http://es.wikipedia.org/wiki/Ion

http://es.wikipedia.org/wiki/ATP

http://es.wikipedia.org/wiki/Calcio



2.7.-Los inhibidores -glicosidasa

Los inhibidores de -glicosidasa son compuestos de naturaleza glicosídica que contienen

en su estructura nitrógeno intra o extracíclico. Estos derivados han cobrado una gran

importancia en la terapéutica debido a que al inhibir -glicosidasa producen un efecto

hipoglucemiante y por consiguiente son de gran utilidad en el control de glucosa

sanguínea en pacientes con diabetes mellitus. Actualmente el pseudotetrasacárido

Acarbosa y el iminoazucar Miglitol (Figura 8), el cual es un derivado de 1-

desoxynojirimicina, son 2 inhibidores de -glicosidasa aprobados para su uso en

pacientes con diabetes tipo II. Otros candidatos que se encuentran en fase clínica

avanzada son castanopermina, swainsonina, kifunensina, y desoximannonojirimicina entre

otros representados en la figura 9.

OHHO

HO

OH

NH

O

OH

OHHO

O O

OH

OHHO

O O

OH

OHHO

OHAcarbosa

N

OH

OH

HO

OH

OH

Miglitol

Figura 8.- Inhibidores de -glicosidasa.

N

OH

HOHO

HO

castanospermina

NH

OH

HOHO

HO

desoximannonojirimicina

NHO

N

HO

HO

OH

swainsonina

NH

OO

OHOH

HO

kifunensina

Figura 9.- Estructura de inhibidores de -glicosidasa usados en el tratamiento de diabetes mellitus tipo II.

Las glicosidasas son enzimas que desempeñan un papel importante en el procesamiento

de varias glicoproteínas y glicolípidos, y se ha postulado que el mecanismo de inhibición

procede a través de un estado de transición de media silla cargado positivamente que

interactúa con los residuos de ión carboxilato y GDP en el sitio activo de la enzima como

se observa en la figura 10.



Figura 10.- Mecanismo de inhibición de iminoazucares en el sitio de acción de -glucosidasa.

Asimismo, como se observa en la figura 11 se han determinado las posiciones dentro de

la secuencia glicosídica sobre los cuales los inhibidores de -glucosidasa ejercen su

actividad inhibitoria.

Figura 11.- Sitios de acción de inhibidores de glicosidasa en la biosíntesis de glicoproteínas.

La síntesis quimioenzimática de sustancias de potencial uso terapéutico es una poderosa

herramienta combinatoria ya que aprovecha los beneficios de ambas, es decir a través de

la síntesis orgánica se pueden preparar una amplia variedad de precursores de manera

accesible, y de la biocatálisis enzimática es posible llevar a cabo transformaciones con

una elevada estereoespecificidad y estereoselectividad. El uso de enzimas para llevar



transformaciones químicas ha tenido un desarrollo notable principalmente en la síntesis

asimétrica y la resolución cinética de mezclas racémicas. Recientemente la

desimetrización entendiéndose como la modificación enzimática que elimina uno o más

elementos de simetría como estrategia para obtener sustancias óptimamente puras se

revela como otra estrategia de gran potencial dentro de la biocatálisis.9

El desarrollo de métodos de síntesis asimétrica tanto químicos como enzimáticos para la

obtención carbohidratos isostéricos como iminoazúcares, tioazúcares y

carboaminoazúcares ha tenido un significativo desempeño y potencial generando una

importante variedad de sustancias activas en el tratamiento del VIH, diabetes, enfermedad

de Gaucher, y cáncer.

La sacarosa es un disacárido abundante y accesible que se obtiene de la caña de azúcar

y donde México ocupa el sexto lugar como productor a nivel mundial y de donde se extrae

del 8 al 15% de sacarosa a partir de la safra de la caña de azúcar. Desafortunadamente el

abuso en el consumo de este edulcorante natural es una de las causas principales en la

alta incidencia de personas con diabetes mellitus. La enzima invertasa (sacarasa) es una

-hidrolasa que desdobla el disacárido sacarosa en los monosacáridos -D-glucopiranosa

y -D-fructofuranosa en cantidades equivalentes (figura 12). Su nombre se debe a que

cambia la rotación óptica de la sacarosa [+ 66.5] a una rotación negativa producto de la

hidrólisis, que es promedio de la rotación de la glucosa [+52.7] y de la fructosa [-92.4].

Sacarosa -D-glucopiranosa -D-fructofuranosa

Figura 12. Reacción de hidrólisis de sacarosa por la enzima invertasa.



La enzima invertasa se emplea en la industria alimenticia para obtener fructosa a partir de

sacarosa debido a que tiene mayor poder edulcorante y no cristalliza fácilmente. Una

amplia variedad de microorganismos producen invertasa para utilizar la sacarosa, entre

ellos tenemos a Cellulomonas flavigena como una fuente accesible de invertasa.

2.8.-PROFARMACO

Debido a que los fármacos con los que se cuenta para el tratamiento de la diabetes tipo 2,

producen efectos secundarios significativos, se propone el desarrollo de un iminoazúcar

como profármaco con posible actividad hipoglucemiante, sintetizado a partir de sacarosa,

por medio de una serie de reacciones se introducirá en la posición 6 de la glucosa un

grupo amina, que posteriormente, será sometido a la acción de la enzima hidrolítica

invertasa la cual presumiblemente debe reconocer el sustrato modificado conteniendo el

grupo amino, que es un isóster clásico del alcohol primario del sustrato natural, en esta

ruta sintética, la hidrólisis del disacárido modificado representa la liberación del

intermediario de glucosa conteniendo el grupo amino el cual llevara a cabo una reacción

de adición nucleofílica intramolecular dando lugar a la formación de la imina cíclica la cual

por reducción catalítica conducirá a la formación del iminoazùcar, que constituye uno de

los productos de interés como sustancia activa de potencial actividad hipoglucemiante. El

producto resultante será evaluado como profármaco, teniendo en cuenta que al tenerlo

como un posible profármaco, este tendrá algunas ventajas, las cuales no se tendrían en

un fármaco, como lo son estabilidad, especificidad y menor toxicidad

.

Figura 13. Diversas razones por la que se diseña un profármaco.



3.-JUSTIFICACIÓN

La diabetes mellitus es un problema de salud mundial y en México constituye uno

de los principales padecimientos ocupando el tercer lugar en decesos y el noveno

lugar en incidencia con alrededor de 9 millones de adultos identificados.

A pesar de la posibilidad de contar con una aceptable variedad de fármacos

hipoglucemiantes los efectos secundarios indeseables son significativos entre los

que se mencionan la falta de capacidad de respuesta de las células beta para

producir mayor cantidad de insulina por efecto del fármaco, la hipoglucemia,

acidosis láctica, hepatotoxicidad, flatulencia y diarrea. Por esta razón proponemos

la obtención de iminoazúcares derivados de sacarosa dirigidos hacia la inhibición

de -glucosidasa que además posean capacidad edulcorante.

Se propone el uso de sacarosa como material de partida debido a que por una

parte no se han encontrado al momento de presentar esta propuesta reportes de

obtención de iminoazúcares a partir de este disacárido, y por otra debido a su

abundancia y accesibilidad.

La sacarosa es un disacárido accesible no tóxico que además de su importante

papel en sector alimenticio puede ser un importante material de partida en la

obtención de sustancias farmacológicamente activas.



4.- OBJETIVOS

4.1.- OBJETIVO GENERAL

Desarrollar un procedimiento químico, que permita obtener aminoazucares endo y

exocíclicos de potencial actividad inhibitoria de -glucosidasa a partir de sacarosa.

4.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS

Síntesis de intermediarios y productos.

Caracterización espectroscópica por resonancia magnética nuclear de hidrogeno,

carbono 13, espectrometría de masas y en su caso difracción de rayos X, de

intermediarios y productos.



5.- METODOLOGÍA

La metodología sintética para la obtención de los iminoazúcares objeto de nuestro estudio

se basa en los esquemas 1 y 2 que se describe a continuación.

El esquema 1 inicia con la protección selectiva de sacarosa 1 en las posiciones

hidroxílicas 6 y 4 de glucosa para los cual se utiliza benzaldehído dimetilacetal en medio

ácido, 15 generando el intermediario protegido 2. El siguiente paso consiste en la reacción

de tosilación en piridina para incorporar el ester sulfónico en la posición 4 de fructosa

conteniendo la posición hidroxílica primaria2 y posterior peracetilación con anhídrido

acético en piridina para generar el intermediario 3. Este último paso tiene la finalidad de

permitir la separación de las señales de los hidrógenos del disacárido en su espectro de

resonancia magnética nuclear de hidrógeno (1H RMN) así como favorecer la purificación

del disacárido en sistemas no polares. El intermediario resultante se hace reaccionar con

azida de sodio en DMF para mediante una reacción de sustitución nucleofílica reemplazar

el grupo tosilo por el grupo azida y dar lugar a la formación del intermediario 4. La

reacción subsecuente de este intermediario bajo condiciones de hidrogenación catalítica

conduce a la formación intermediario 5 el cual contiene una amina primaria en la posición

4’ de la fracción de fructosa del disacárido. La remoción final de los grupos protectores

benciliden y acetato se llevara a cabo con Yodo en metanol y solución de metóxido de

sodio respectivamente para generar el intermediario de sacarosa isostérico 6.

El siguiente paso es crítico y consiste en someter el intermediario 6 a la acción de la

enzima hidrolítica invertasa la cual presumiblemente debe reconocer el sustrato

modificado conteniendo el grupo amino en la posición 4’ de fructosa que es un isóster

clásico del alcohol primario del sustrato natural. Si el reconocimiento no es posible se

someterá el intermediario de sacarosa antes mencionado a condiciones de hidrílisis ácida

con la finalidad de separar los monómeros constitutivos, aunque como se ha

documentado existe el riesgo de modificación estructural de los carbohidratos cuando

están sujetos a condiciones ácidas. Para esta ruta sintética la hidrólisis del disacárido

modificado representa la liberación del intermediario de fructosa 8 conteniendo el grupo

amino el cual llevara a cabo una reacción de adición nucleofílica intramolecular dando

lugar a la formación de la imina cíclica la cual por reducción catalítica conducirá a la



formación del imino azucar 9 que constituye uno de los productos de interés como

sustancia activa de potencial actividad hipoglucemiante.

O

R1O

R1OR2O

OR2 O O

OR3

OR3

OR4

R3O

O

R1O

R1OR2O

OR2 OH

O

OR3

OR3

OR4

R3O

1 R1, R2, R3, R4 = H

2 R1 = CH(Ph), R2, R3, R4 = H

i

vi

3 R1 = CH(Ph), R2 , R3 = Ac, R4 = Ts

4 R1 = CH(Ph), R2 , R3 = Ac, R4 = N3

ii

iii

5 R1 = CH(Ph), R2 , R3 = Ac, R4 = NH2iv

HO+

6 R1, R2 , R3 = H, R4 = NH2

v

O

HO

OH

H2NNHO

OH

HOH

HO

vii

7 8

9

Esquema 1.- Metodología de síntesis para la obtención de los iminoazúcares (1)

El esquema 2 propone la protección inicial de sacarosa 1 con benzaldehído dimetilacetal

en medio ácido, seguido por una reacción de peracetilación generando el intermediario 10

el cual es a desprotección selectiva del grupo benciliden bajo condiciones de Perlman

dando lugar al intermediario 11. El siguiente paso consiste hacer reaccionar con cloruro

de tosilo en piridina con la finalidad de producir el intermediario 12, el cual contiene el

éster sulfónico en la posición 6 de glucosa. Posteriormente se sigue una secuencia de

pasos similares al esquema 1 consistentes en la reacción con azida de sodio en DMF,



hidrogenación catalítica y desacetilación 13 y 14 respectivamente. La acción hidrolítica de

invertasa o de tipo ácido sobre el aminodisacárido 14 de acuerdo a la hipótesis generará

los intermediarios 15 y 16, de los cuales el primero llevará a cabo la ciclización

intramolecular para conducir al iminoazúcar 17 de potencial actividad hipoglucemiante.

O

R1O

R1'OR2O

OR2 OO

OR3

OR3

OR4

R3O

O

R1O

R1'OR2O

OR2 OH

O

OR3

OR3

OR4

R3O

1 R1, R1', R2, R3, R4 = H

10 R1, R1' = CH(Ph), R2, R3, R4 = Ac

i

vi

11 R1,R1' = H, R2 , R3, R4 = Ac

12 R1 = OTs, R1' = H, R2 , R3, R4 = Ac

ii

iii

13 R1 = N3, R1' = H, R2 , R3, R4 = Aciv

HO+

14 R1 = NH2, R1' , R2 , R3, R4 = Hv

vii

15 16

17

H

NH2

O

OH

OH

OH

N

OH

OH

HO

H

i) a) PhCH(OMe)2, pTsOH, DMF, 50oC. b) Ac2O, Py, t.a. ii) Pd(OH)2, MeOH. iii) TsCl, Py, t.a., 7 h.

iv) NaN3, DMF, reflujo 6 h. H2, Pd-C, EtOH. v) MeONa, MeOH. vi) Invertasa o H3O+. vii) H3O+,

Pd-C, EtOH

Esquema 2.-Metodología de síntesis para la obtención de los iminoazúcares (2)



6.- Material

Reactivos:

Sacarosa Grado analítico

Acido p-Toluensulfonico

Benzaldehído dimetilacetal

Cloruro de tosilo

Azida de sodio

Hidróxido de paladio en carbón activado

Dimetilformamida (DMF)

Piridina

Anhídrido acético

Hidrogeno (g)

Yodo

Materiales:

Silica gel

Sulfato de sodio anhidro

Solución reveladora de azucares (sulfato cérico amoniacal)

Agente filtrante “celita”

Placas de silica gel

Matraz bola de diferentes volúmenes

Viales

Columnas de purificación

Soporte universal

Pinzas de nuez

Pinzas

Espátulas

Matraz de precipitados de diferente volumen

Pipetas Pasteur



Propipetas

Barras magnéticas

Solventes orgánicos:

Metanol Grado analítico

Diclorometano grado analítico

Acetato de etilo Grado analítico

Hexano grado analítico

Acetona Grado analítico

Equipo:

Rotavapor

Parrilla de calentamiento con magneto

Campana de extracción

Cámara de UV

Equipo para resonancia magnética nuclear

Balanza analítica



7.- DESARROLLO

Obtención de 4,6-O-Benciliden-1,2,3-tri-O-Acetil glucopiranosa (2)

Figura.-14- Reacción de obtención del intermediario 2.

En un matraz de 100 mL provisto de agitación magnética se adiciona sacarosa (5.81 g,

16.9 mmol) y posteriormente en el siguiente orden se agrega, dimetil formamida anhidra

DMF (80 mL), benzaldehído dimetal acetal (2.84 mL, 18.9 mmoL) y Acido p-

Toluensulfonico (0.644 g), y la reacción se deja con agitación durante 24 h a temperatura

ambiente. Se coloca la mezcla de reacción en rotavapor para eliminar el DFM a

temperatura >90 °C hasta obtener un residuo viscoso. Posteriormente se disuelve 1.9 g

de la mezcla viscosa en 5 mL de piridina, se adiciona lentamente 5 mL de anhídrido

acético manteniendo la reacción con agitación a temperatura ambiente durante 24 h. La

reacción se evaporó en rotavapor para generar una mezcla productos que contienen al

intermediario 2 en forma de anómeros, los cuales fueron purificados por cromatografía en

columna usando como fase estacionaria silica gel, y como sistemas de elusión hexano-

acetato de etilo a concentraciones 2:1, 1:1, 1:2 v/v y metanol para obtener 1 g (53%) de

la mezcla anómerica del intermedio 2 como un sólido cristalino.

Obtención de 4,6-Di-O-benciliden-1’,2,3,3’,4’,6’-hexaacetilsacarosa (8)

Figura.-15- Reacción de obtención del intermediario 8.

O

OO

OH

HO

HOHO

HOOH

OHHO

OO

O

OOAcO

OAc

OAc OAc

AcO

OAc

Ph

1 8

a

a) 1) PhCH(OCH3)2, DMF, p-TsOH. 2) Ac2O, Py.



Este intermediario se obtiene siguiendo el procedimiento anteriormente descrito para la obtención del intermediario 2, y en el proceso de purificación por cromatografía en columna aparece en fracciones posteriores con sistema de elusión hexano-acetato de etilo 1:1, obteniéndose como un sólido cristalino con rendimiento de 15% (0.3g, 0.48

mmol) con un valor de Rf menor . El análisis por 1H NMR de (8) en CDCl3, 300 MHz, , p.p.m. muestra: 2.0-2.1 (6S , 18H acetatos), 3.6-3.8 (m, 2H-4’,5’), 4.1-4.4 (m, 7H-5,6,2’,5’), 4.8 (dd, 1H-2), 5.3 (t, 1-H-4), 5.4 (d, 1H-3’), 5.5 (s, 1H-bencill), 5.6 (t, 1H-3), 5.7 (d, 1H-1), 7.3-7.4 (m, 5H aromáticos).

Obtención de 1, 2,3-Tri-O-Acetil Glucopiranosa (3)

Figura.-16- Reacción de obtención intermediario 3.

En un matraz de bola de 100 mL se adiciona el intermediario 2 (1 g, 2.5 mmol), a este se

le agrega 30 mL de una mezcla de metanol-acetato de etilo (3:2), e hidróxido de paladio,

como catalizador (0.1 g), para realizar una hidrogenación catalítica, se deja reaccionar a

temperatura ambiente y con agitación. Esta reacción se lleva a cabo en el transcurso de

24 h, monitoreándola mediante placas de cromatografía de placa fina. Posteriormente

cuando la reacción se completa, se retira el catalizador, por medio de una percolación

utilizando metanol como sistema de elución. El producto (intermediario 3) de esta reacción

es un sólido cristalino con un rendimiento de 80% (0.8 g, 2.6mmol).

Obtención de 4,6-Dihidroxi-1’,2,3,3’,4’,6’-hexaacetylsacarosa (9)

c

c) H2, Pd-C, AcOEt-MeOH

OO

O

OOAcO

OAc

OAc OAc

AcO

OAc

Ph

8

HOHO

O

OOAcO

OAc

OAc OAc

AcO

OAc

9

Figura.-17- Reacción de obtención intermediario 9.



En un matraz de 50 mL se agrega el intermediario 8 (0.1 g, 0.16 mmol), posteriormente

se agregan 15 mL de una mezcla de metanol-acetato de etilo (3:2), e hidróxido de

paladio (0.05 g), teniendo la mezcla de reacción a temperatura ambiente y con agitación

constante para que se lleve a cabo la hidrogenación catalítica, esta reacción se completó

en 24 h, teniendo que ser monitoreada por medio de cromatografía de placa fina.

Posteriormente cuando la reacción se completa, se retira el catalizador, por medio de una

percolación utilizando metanol como sistema de elución. El producto de esta reacción es

un sólido cristalino, con un rendimiento de 72 % (0.075 g, 0.13 mmol).

Obtención de 6-Tosil-1,2,3-Tri-O-Acetil Glucopiranosa (4)

Figura.-18. Reacción de obtención intermediario 4.

Para la obtención de este intermediario, en un matraz de bola de 50 mL se agrego el

intermediario 3 (0.2 g 0.65 mmol), cloruro de tosilo (1 g, 5.26 mmol) y piridida (5 mL), para

que se lleve a cabo la reacción la mezcla tiene que estar a temperatura ambiente y

provista de agitación, la reacción se completó en 24 h, teniendo que ser monitoreada

mediante cromatografía de capa fina para verificar que la reacción se llevó a cabo.

Posteriormente se realiza una purificación por cromatografía en columna usando como

fase estacionaria silica gel, y como sistemas de elusión hexano-acetato de etilo a

concentraciones 2:1, 1:1, 1:2 v/v y metanol para obtener el intermediario 4 con un

rendimiento de 40% (0.08 g, 0.24 mmol).



Obtención de 6-Tosil-1’,2,3,3’,4’,6’-hexaacetylsacarosa (10)

Figura.-19.- Reacción de obtención intermediario 10.

Para la obtención del intermediario 10 de la secuencia a partir de la sacarosa, se agregó

en un matraz de bola de 50 mLse, el intermediario 9 (0.075 g 0.13 mmol), cloruro de

tosilo (0.5 g, 1.05 mmol) y piridida (4 mL), para que se lleve a cabo la reacción la mezcla

de mantuvo a temperatura ambiente y provista de agitación, la reacción se completó en

24 h, teniendo que ser monitoreada mediante cromatografía de capa fina para verificar

que la reacción se llevó a cabo.



8.- RESULTADOS Y DISCUSION

Los intermediarios que se describen fueron obtenidos de acuerdo al esquema 3 que se

representa a continuación.

a) 1) PhCH(OCH3)2, DMF, p-TsOH. 2) Ac2O, Py. b) H2, Pd-C, AcOEt-MeOH.c) Ts-Cl, Py.

d) NaN3, DMF. e) H2, Pd-C, AcOEt-MeOH. f) MeONa, MeOH.

Esquema 3.- Secuencia de reacciones para síntesis del iminoazúcar.

La síntesis de los intermediarios descritos inicia con la reacción de protección selectiva de

las posiciones 4,6 de sacarosa con benzaldehído dimetilacetal en DMF. La reacción fue

evaporada a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua con la finalidad de

eliminar la DMF la cual presenta un punto de ebullición de 140oC y la residual fue

eliminada con una corriente de aire durante 24 h. Posteriormente la mezcla viscosa de



difícil purificación por cromatografía en columna fue disuelta en piridina y anhídrido

acético y la reacción se continuo durante 24 h. Al término de este lapso se monitoreo la

reacción por cromatografía en capa fina presentando varias manchas como se observa

en la figura 20. Esta placa presenta manchas de residuos de materia prima que no

reacciono y de productos formados, estas se pueden observar después de aplicar una

solución reveladora de azúcares (sulfato cérico amoniacal), a la placa, y posteriormente

someterla a calentamiento en parrilla para carbonizar el azúcar presente.

Figura 20.- Comparación entre los la mezcla de reacción inicial (1) y la reacción de obtención del

intermediario (2) sin purificar.

La mezcla fue purificada por cromatografía en columna empleando diferentes gradientes

de concentración de un mezcla de hexano-acetato de etilo y se obtuvieron 2 fracciones

puras correspondientes al intermediario 2 con un valor de Rf de 0.91 y otra del

intermediario 8 con un valor de Rf de 0.1 (hexano-acetato de etilo 1:1). El rendimiento

obtenido fue de 35 y 15 % respectivamente, sin embargo se observa perdida de producto

en las fracciones parcialmente puras. (Figura 21)



Figura 21.- Comparación entre el intermediario 2 y el 8 purificados.

El producto de mayor valor de Rf fue caracterizado por resonancia magnética nuclear de

hidrógeno (1H RMN), carbono 13, y difracción de rayos X, encontrando que la estructura

corresponde al intermediario de glucosa protegida 2. Este resultado fue inesperado, ya

que involucra la ruptura del enlace glicosídico que une a las unidades de glucosa y

fructosa, y probablemente se debió a que las condiciones de reacción en medio acido, y

posterior eliminación de la DMF por calentamiento en rotavapor a temperaturas cercanas

al punto de ebullición del agua provocaron la hidrólisis referida, lo cual condujo a la

formación del derivado de glucopiranosa 2 en forma de mezcla racémica. Este

intermediario fue sometido a la secuencia de reacciones planteadas en el esquema 3 con

la finalidad de obtener el correspondiente derivado de aminoazúcar 7 ya que este coincide

con uno de los 2 aminoazúcares propuestos en el esquema general (ruta 2).

El espectro de 1H RMN del intermediario 2 como mezcla anomérica muestra señales

simples en 2 ppm que corresponden a 6 grupos metilo, de 3.6 a 4.4 ppm se observan

varias señales múltiples que contienen los hidrógenos H-5, H-6 y H-6 de la mezcla, de

5.0-5.6 ppm un grupo de señales triples que corresponden a H-3, H-4 y H-2 del anómero

beta, una señal simple para el hidrógeno bencílico y una señal doble de dobles para el

H-2 del anómero alfa. En 5.8 y 6.3 se observan 2 señales dobles que pertenecen a los

hidrógenos anoméricos beta y alfa respectivamente. Finalmente los hidrógenos

aromáticos se observan como una señal múltiple en la región 7.2-7.6 (figura 22).



Figura 22.- Espectro de 1H RMN del intermediario (2).

El espectro de 13C RMN del intermediario 2 como mezcla anomérica muestra señales en

20 ppm para los grupos metilo de los acetatos, de 64 a 102 ppm se observan señales de

carbono pertenecientes a la glucopiranosa y al dioxano, de 126 a 136 ppm se observan

señales correspondientes al anillo aromático y en 170 ppm señales características del

carbonilo de los acetatos.



Figura 23.- Espectro de 13

C RMN del intermediario (2).

Las fracciones que contenían el producto con menor de Rf fueron analizadas por

espectroscopia de resonancia magnética nuclear de hidrógeno (1H RMN), carbono 13, y

difracción de rayos X observando que la corresponde al intermediario esperado de

sacarosa 8.

El espectro de 1H RMN del intermediario 8 se observan señales características en 2 ppm

para 18 hidrógenos de los acetatos, en 3.6-3.8 ppm se observa una señal múltiple

pertenecientes a 2 H para H-3’ y H-4’, en 4.1-4.4 ppm una señal múltiple que corresponde

a H-5,6,1’6’, en 4.8 ppm se observa una señal doble de doble que pertenece a H-2, en 5.3

se observa una señal triple perteneciente a H-4, en 5.4 ppm se observa una señal doble

correspondiente a H-3’, en 5.5 ppm una señal simple que representa al hidrogeno del

bencílico, en 5.6 una señal triple que corresponde a H-3 , en 5.7 se observa una señal

doble que representa a H-1 y finalmente en 7.3-7.4 se observa una señal múltiple

correspondiente a 5 hidrógenos del anillo aromático.



El análisis por 1H NMR de (8) en CDCl3, 300 MHz, , p.p.m. muestra: 2.0-2.1 (6S , 18H

acetatos), 3.6-3.8 (m, 2H-4’,5’), 4.1-4.4 (m, 7H-5,6,2’,5’), 4.8 (dd, 1H-2), 5.3 (t, 1-H-4), 5.4

(d, 1H-3’), 5.5 (s, 1H-bencill), 5.6 (t, 1H-3), 5.7 (d, 1H-1), 7.3-7.4 (m, 5H aromáticos).

Figura 24.- Espectro de 1H RMN del intermediario 8.

En el espectro de 13C RMN del intermediario 8 se observan en 20 ppm señales

pertenecientes a los carbonos del metilo de los grupos acetatos entre 60-106 ppm se

observa los carbonos intracíclicos correspondientes a las unidades de glucosa, en 126-

138 se observan los carbonos correspondientes a el anillo aromático y en 170 ppm

señales pertenecientes a los grupos carbonilo.




C RMN del intermediario 8.

Este intermediario fue cristalizado a evaporación lenta y analizado por medio de difracción

de rayos X. Se observan datos relevantes que los anillos de 6 de la glucosa y el grupo

1,3-dioxano se encuentran en forma de silla configuración 4C1, en tanto que el anillo de la

fructosa se encuentra en una configuración tipo sobre. Además se observa que el anillo

aromático se encuentra fuera del plano en ángulo aproximado de 90° (figura 26). Los

valores de longitud y ángulo de enlace, ángulo de torsión e interacciones intermoleculares

fueron determinados y se muestran en forma de tablas. La estructura tridimensional del

intermediario no ha sido reportada previamente por lo que se ha preparado el manuscrito

para su publicación (anexo).



Figura 26. Configuración estructural de la sacarosa protegía (Intermediario 8)

El análisis de esta molécula se presenta en el anexo.

Al intermediario 2 se le realizo una hidrogenación catalítica utilizando una solución de

AcOEt-MeOH (3:2), como medio disolvente, e hidróxido de paladio en carbón activado

como catalizador. Esta reacción se completo en un tiempo de 24 h, monitoreando que se

llevara a cabo, por medio de cromatografía de capa fina.

Completada la reacción, se observó por medio de la cromatografía de capa fina, la

presencia de un solo producto que carbonizo al someterlo a la solución reveladora de

azúcares. Al comparar este intermediario 3 con el 2 se observo que la reacción se llevo a

cabo satisfactoriamente ya que el desplazamiento de los intermediarios es diferente.

Figura 27



A esta reacción se le retiro el catalizador por medio de una percolación con metanol. Que

después se llevo a evaporación lenta en rota vapor, generando el intermediario 3 como un

sólido cristalino.

Figura 27.- Comparación entre los intermediarios 2 y 3

El intermediario 3 fue caracterizado por resonancia magnética nuclear de hidrógeno y

carbono 13,

El espectro de 1H RMN del intermediario 3 como mezcla anómerica muestra señales

simples en 2 ppm correspondientes a los hidrógenos de los grupos acetatos, en de 3.2-

3.9 ppm se observan varias señales múltiples que contienen los hidrógenos H-5, H-6 y H-

6 de la mezcla, en 4.9-5.4 ppm un grupo de señales triples que corresponden a H-3, H-4

y H-2 anómero beta, y una señal doble de dobles para el H-2 del anómero alfa. En 5.7 se

observa la señal correspondiente al Anómero, y en 6.3 ppm la señal correspondiente al

anómero. Se observa que las señales que representaban a los hidrógenos del anillo

aromático desaparecieron, lo que demostró que la desprotección se llevo a cabo

satisfactoriamente.





pertenecientes a los carbonos del metilo de los gropos acetatos entre 50-90 ppm se

observa los carbonos intracíclicos correspondientes a las unidades de glucosa, y en 170

ppm señales pertenecientes a los grupos carbonilo. Se observa que las señales de los

carbonos perteneciente al anillo aromático desaparecen entre la región de 126 a 136 ppm

como resultado de la reacción de desprotección de la glucosa.



Figura 29.-Espectro de 13

C RMN del intermediario 3.

Al intermediario 8 se le realizo una hidrogenación catalítica utilizando una solución de

AcOEt-MeOH (3:2), como medio disolvente, e hidróxido de paladio en carbón activado

como catalizador. Esta reacción se llevo a cabo en transcurso de 24 h, monitoreando que

la reacción se lleve a cabo por medio de cromatografía de capa fina, posteriormente se le

retiro el catalizador por medio de una percolación con metanol. Que después al

evaporarla, dio como resultado el intermediario de sacarosa desprotegido 9, como una

mezcla viscosa. Este intermediario al realizarle una placa mostró la presencia de

impurezas, lo que no permito que éste fuera caracterizado por 1H RMN, ya que el

espectro muestra señales complejas.

Sin embargo el espectro de 1H RMN del intermediario 9, muestra que la desprotección se

llevó a cabo satisfactoriamente, siguiendo la secuencia descrita, al no presentarse las

señales del anillo aromático




Al intermediario desprotegido de glucosa 3, se le realizo una reacción para incorporar en

la fracción hidroxilica libre un buen grupo saliente, para esto se le hizo reaccionar con

cloruro de tosilo en piridina, completándose la reacción en 24 h, siendo monitoreada por

cromatografía de capa fina, la cual mostró que se tenían más de un producto, por lo que

posteriormente la mezcla fue purificada por cromatografía en columna empleando

diferentes gradientes de concentración de un mezcla de hexano-acetato de etilo y se

obtuvo una fracción pura correspondientes al intermediario 4 con un valor de Rf de 0.6

(hexano-acetato de etilo 1:1), como un sólido cristalino. El cual fue caracterizado por

medio de 1H RMN.

En este espectro de 1H RMN del intermediario 4 como mezcla anómerica muestra

señales simples en 2 ppm correspondientes a los hidrógenos de los grupos acetatos, en



2.4 se observa una señal simple correspondiente al metilo de grupo tosilo en 3.2 -5.4

ppm se observan varias señales múltiples que contienen los hidrógenos de la unidad de

glucosa, en 5.4-6.2 se observa las señales de los hidrógenos anómericos y finalmente en

7.2 y 7.8 se observan una señal doble correspondiente al grupo tosilo.

Figura 31.-Espectro de 1H RMN del intermediario 4.


pertenecientes a los carbonos de los grupos acetatos, entre 64-92 ppm se observa los

carbonos intracíclicos correspondientes a las unidades de glucosa, en 128-136 se

observa la presencia de carbonos aromáticos correspondientes a el anillo aromático del

grupo tosilo, y en 170 ppm señales pertenecientes a los grupos carbonilo.




C RMN del intermediario 4

El intermediario 4 se hizo reaccionar, adicionándole 0.1 g de NaN3 en 2 ml de DMF, para

realizar la sustitución del tosilo por el grupo azida, esta reacción se llevo en condiciones

de baño de agua a 60-70 °C durante 6 hrs. El monitoreo mediante cromatografía de placa

fina mostro la presencia de varios productos, en la mezcla de de reacción, lo que llevo a

realizar una purificación por cromatografía en columna empleando diferentes gradientes

de concentración de un mezcla de hexano-acetato de etilo, obteniéndose el intermediario

6 el cual no se caracterizo debido a que presentaba demasiadas impurezas.



9.- CONCLUSIONES

Se obtuvieron los intermediarios (2), (3), (8) y (9) que son precursores para la

obtención de un iminoazúcar.

Uno de los pasos críticos en la obtención de los intermediarios se da en el proceso

de purificación, ya que tenerlos completamente puros permite que la

caracterización completa.

Los intermediarios obtenidos fueron caracterizados por 1H RMN, 13C RMN y el

intermediario 8 por difracción de rayos X.

Se obtiene avances significativos en la obtención de los intermediarios a partir de

la secuencia de síntesis descrita en el esquema 3.

10.- RECOMENDACIONES PARA UN TRABAJO FUTURO

Se recomienda buscar condiciones neutras que eviten la hidrólisis de la sacarosa.

Utilizar como alternativa del cloruro de tosilo, anhídrido tríflico.

Escala la reacciones para obtener mayor cantidad de intermediarios



11.-CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Tabla.2.-Cronograma de actividades

12.- BIBLIOGRAFIA

1.- C.A., Aguilar-Salinas, O., Velázquez Monroy, F. J. Gómez-Pérez, A., González Chávez, A., Lara Esqueda, V., Molina Cuevas, J.A., Rull-Rodrigo, R. Tapia Conyer, Diabetes Care 2003, 26:2021.

2.- R., Rai, I., McAlexander, C.-W. T., Chang Org. Prep. Proced. Int., 2005, 37, 339.

3.- F.J. Alarcón-Aguilar, F. Calzada-Bermejo, E. Hernández-Galicia, C. Ruiz-Angeles, R. Roman-Ramos, J. Ethnopharmacology 2005, 97, 447.



4.- (a) Y. Blériot, D. Gretzke, T. M. Krülle, T. D. Butters, R. A. Dwek, R. J. Nash, Naoki Asano and G. W.J. Fleet Carbohydrate Research 2005, 340, 2713. (b) J. P. Saludes, S. C. Lievens, and T. F. Molinski Journal of Natural Products 2007, 70, 436. (c) A. Kato, N. Kato, I. Adachi, J. Hollinshead, G. W. J. Fleet, C. Kuriyama, K. Ikeda, N. Asano, and R. J. Nash Journal of Natural Products 2007, 70, 993.

5.- (a) G. S., Jacob Current Opinión in Structural Biology 1995, 5, 605. (b) Y., Kobayashi, M., Shiozaki, J. Org. Chem. 1995, 60, 2570.

6..- M. Brito-Arias, Synthesis and Characterization of Glycosides ed Springer, 2007, 27.

7.- Y. Ichikawa, Y-C-Lin, D.P. Dumas, G-J. Shen, E. García-Junceda, M.A. Williams, R. Bayer, C. Ketcham, L.E. Walker, J.C. Paulson, C..-H. Wong, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9283.

8.- C.-H., Wong, R.L., Halcomb, Y. Ichikara, T., Kajimoto Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 521.

9.- E. García-Urdiales, I. Alonso, V. Gotor, Chem Rev. 2005, 105, 313.

10.- (a) Y., Ichikawa, Y., Igarashi, M., Ichikawa, Y., Suhara J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3007. (b) A. Roy, B. Achari, S. B. Mandal, Synthesis 2006, 6, 1035.

11.- (a) H.J.M. Gijsen, L. Qiao, W. Fitz, C.-H. Wong, Chem. Rev. 1996, 96, 443. (b) G.C., Look., C.H., Fotsch, C.-H:, Wong, Acc. Chem. Res. 1993, 26, 182.

12.- R.R., Hung, J.A. Straub, G.M. Whitesides J. Org. Chem. 1991, 56, 3849.

13.- L.T. Kanerva, E., Vantinnen Tetrahedron Asymmetry 1993, 4, 85.

14.- C.-H. Wong Pure & Appl. Chem. 1995, 67, 1609

15.- (a) P.J., Garegg, L, Olsson, S., Oscarson, J. Org. Chem. 1995, 60, 2200. (b) J. Robyt Carbohydrates ed. Springer 1996.

Paginas electrónicas

16. - www.diabetes.org

17.-http://enfermeriadiabetes.blogspot.com/2008/01/causas-de-la-diabetes.html

18.- www.fda.com

19.-http://www.grupovisual.com.mx/cuidatuazucar/Profesionales/Prof11.

http://www.sciencedirect.com/science/journal/00086215

http://www.diabetes.org/

http://www.fda.com/



12.-Anexo

4,6-di-O-benzylidene-1’,2,3,3’,4’,6’-hexaacetylsucrose

Marco Brito-Ariasa, Miguel Soto-Ortegaa, Hugo Jiménez-Vázquezb

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, Instituto Politécnico Nacional

Avenida Acueducto s/n Barrio la Laguna Ticomán, 07340, México DF, México.

Escuela Nacional de Ciencias Biológica, Instituto Politécnico Nacional

Av Prolongación de Carpio y Plan de Ayala Colonia Santo Tomás México DF, México.

The synthesis and X-ray diffraction analysis of compound (8), C31 H38 O17 is described.

The 1,3-dioxane and pyranoside rings shows 4C1 chair conformations and for the D-

fructofuranoside moiety and envelop 3E conformation is observed. The phenyl group is

oriented perpendicular to de 1,3-dioxane chair and the acetate groups equatorial for the

pyranoside ring and axial for the furanoside. Compound (8) crystallizes in the orthorhombic

system with P21 21 21 space group and cell parameters of a = 8.2018(2) Å b = 18.6416(3)

Å , c = 22.0994(5) Å.

Comment

Sucrose is an abundant and low cost sugar mainly used as natural edulcorant (Robyt,

1998), and when sustituted by chorine at certain positions as the artificial edulcorant

sucralose (Fairclough, 1975). Despite this important usefullness sucrose has not been

exploited suficiently as synton for preparing modified derivatives containing isosteric

substituents which could eventually lead us to pharmaceutical active substances (El

Ashry& El Nemr 2005; Furneaux, 1993). As a part of an strategy directed toward the

preparation of modified sucrose derivatives we have prepared the protected sucrose

derivative (I) which contains a benzylidene group at the 4 and 6 postion of the

glucopyranoside moiety and fully acetylated at the remaining hydroxylic positions. This

intermediate will allow us to functionalize the hydroxylic position at the pyranoside ring

after deprotection of the benzylidene protecting group under mild conditions.

The title compound (8) (Fig.1), shows two 4C1 chair conformations belonging to the 1,3-

dioxane and the pyranoside rings with puckerings parameters Q = 0.5735 Å, = 7.90o,

=303.55o and Q = 0.5807 Å, =1.54o, = 40.45o, being both values in agreement with a



chair conformation. Also the angle disposition for the endocyclic bond C1-O5-C5 of 111.9o

is in agreement with 4C1 conformations having the substituents positionated at equatorial

positions. The phenyl group is oriented almost perpendicular to the 1,3-dioxane and the

acetate groups attached to the pyranoside ring at equatorial positions. The -anomeric

bond C1-O1 value 1.41.4 (3) Å is more elongated than the reference value of 1.385 (4)

Å for O-glycosidic bond (Jeffrey, 1990, Brito-Arias, 2007). For the furanoside ring the

torsion angle values are 2.0o for C15-C14-O11-C17 revealing these elements on the plane

and -28.7o for C14-C15-C16-C17 indicating an envelop exo E for C16 in agreement with a

synperiplanar conformation (Evans, 1989). The analysis of potential hydrogen bonds

shows diferent intramolecular contacts C--H..O which are summarized in table 1 (Spek,

2002).

Table 1. Hydrogen Binding Geometry for ( 8 ).

D - H...A D – H H...A D...A D - H...A

Intra C(1)--H(1)..O(10) 0.98 2.49 3.1045 120

C(1)--H(1)..O(15) 0.98 2.56 3.3926 143

Intra C(2)--H(2)..O(12) 0.98 2.32 2.7057 102

Intra C(3)--H(3)..O(13) 0.98 2.38 2.7238 100

Intra C(5)--H(5)..O(1) 0.98 2.43 2.7976 102

Intra C(15)--H(15)..O(17) 0.98 2.49 3.3044 141

Intra C(19) --H(19A) ..O(17) 0.97 2.28 2.6825 104

C(25) --H(25A) ..O(12) 0.96 2.54 3.3392 140

C(29) --H(29C) ..O(12) 0.96 2.56 3.4091 147

C(31) --H(31C) ..O(14) 0.96 2.56 3.5056 168

-------------------------------

Symetry codes = 1+x,y,z

= 2-x,-1/2+y,1/2-z

= -1+x,y,z

= 1/2+x,1/2-y,1-z

O

OO

OO

OAc

OAc

OAcAcO

OAc

AcO

Fig 1.-Compound (8)



Experimental

Compound (8) was prepared by following a two steps sequence starting from sucrose

which was treated with benzaldehyde dimetylacetal in dimethylformamide and then

peracetylation under acetic anhydride-pyridine conditions to provide after purification by

column chromatography compound (8 white crystalline solid. Spectroscopic 1H NMR

analysis for (8) in CDCl3, 300 MHz, , p.p.m. shows: 2.0-2.1 (6S , 18H acetates), 3.6-3.8

(m, 2H-16,17), 4.1-4.4 (m, 7H-5,6,18,19), 4.8 (dd, 1H-2), 5.3 (t, 1-H-4), 5.4 (d, 1H-15), 5.5

(s, 1H-benzyl), 5.6 (t, 1H-3), 5.7 (d, 1H-1), 7.3-7.4 (m, 5H aromatics).

Compund (8) Table 2.

Crystal data

Empirical formula C31 H38 O17

Formula weight 682.61

Temperature 293(2) K

Wavelength 0.71073 Å

Crystal system Orthorhombic

Space group P 21 21 21

Unit cell dimensions a = 8.2018(2) Å = 90°.

b = 18.6416(3) Å = 90°.

c = 22.0994(5) Å = 90°.

Volume 3378.88(12) Å3

Z 4



Density (calculated) 1.342 Mg/m3

Absorption coefficient 0.110 mm-1

F(000) 1440

Crystal size 0.39 x 0.28 x 0.18 mm3

Theta range for data collection 2.37 to 32.48°.

Index ranges -11<=h<=12, -27<=k<=20, -24<=l<=31

Reflections collected 16634

Independent reflections 6014 [R(int) = 0.0267]

Completeness to theta = 27.50° 98.3 %

Absorption correction Semi-empirical from equivalents

Max. and min. transmission 0.980 and 0.956

Refinement method Full-matrix least-squares on F2

Data / restraints / parameters 6014 / 0 / 439

Goodness-of-fit on F2 1.023

Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.0562, wR2 = 0.1229

R indices (all data) R1 = 0.0855, wR2 = 0.1337

Absolute structure parameter -10(10)

Largest diff. peak and hole 0.262 and -0.221 e.Å-3



Thermal ellipsoids drawn at 30% probability.



The absolute configuration of the structure was not determined by the X-ray analysis but

was already known from the configuration of the starting material. H atoms were placed in

calculated positions, with distance C-H distances in the range of 0.96-0.98 Å.

Data collection: Program used to solve structure SHELXS97 (Sheldrick, 1997), molecular

graphics ORTEP-3 for Windows (Farrugia, 1997, 1999).

MBA is grateful with COFAA and SIP IPN for finantial support and with Efren Garcia-Baez

for the critical reading.

References

Brito-Arias, M., Cruz-Salazar, D., Molins, E., Acta Cryst. (2007), E63, o359-o360.

El Ashry, E.S.H., El Nemr, A. Nitrogen Heterocycles(2005), Ed Blackwell, 139.

Evans, G.G., and Boeyens, J.A. Acta Cryst. (1989), B45, 581-590.

Fairclough, P.H., Hough, L.& Richardson, A.C. (1995). Carbohydr. Res, 40, 285-298.

Farrugia, L.J (1997). J. Appl. Cryst. 30, 565.

Farrugia, L.J (1999). J. Appl. Cryst. 32, 837-838.

Furneaux, R.H., Tyler, P.C., Whitehouse, L.A. (1993). Tetrahedron Lett. 34, 3613

Robyt J.R., Essentials of Carbohydrate Chemistry(1998), Ed. Springer , 21.

Sheldrick, G.M. (1997). SHELXS97. University of Göttingen, Germany.

Spek, A.L. (2003). J. Appl. Cryst. 36, 7-13.

“sÍntesis y caracterizaciÓn estructural de

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