Ruiz M, Espartero J - Química Farmacéutica (Universidad de Sevilla 2004)

 

 

Química Farmacéutica

Dra Maria del Rosario Ruiz Pérez Dr José L Espartero Sanchez Uiversidad de Sevilla 2004

 

QUÍMICA FARMACÉUTICA

Tema 1: INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA FARMACÉUTICA Concepto de Química Farmacéutica. Definiciones de Droga, Principio Activos, Fármaco y Medicamento. Aspectos históricos.

1. Concepto de Química Farmacéutica: Su objetivo es la invención, descubrimiento, diseño, identificación y  preparación de compuestos biológicamente activos, el estudio de su metabolismo, la interpretación de su modo de acción al nivel molecular y el establecimiento establecimie nto de las relaciones estructura-actividad. (Recomendaciones de la IUPAC, 1996, Autores: C. R. Gane Ganellin, llin, J. P. Gies, R. Imhof, P. Limberg, A. Monge, L. Mitscher, G. Tarzia, J. Topliss, H. Van der Waterbeemd and C. G. Wermuth). Gracias a los altos niveles de desarrollo alcanzados por la Farmacología, la Química Analítica, y, sobre todo, por la Química Orgánica, la investigación y desarrollo de un fármaco abarca las tres etapas siguientes: a)   Etapa de descubrimiento. Comprende la identificación, aislamiento y producción de una nueva sustancia con efectos biológicos  beneficiosos  beneficios os para la salud salud.. Este compu compuesto esto se deno denomina mina prototipo, prototipo, cabeza de serie o compuesto lider.  b)   Etapa de optimización. En esta etapa se trata de modificar la estructura eliminar al menos, disminuirElla estudio toxicidad, la eficacia y para suprimir los o,efectos secundarios. de aumentar la relación estructura actividad, normalmente constituye la base metodológica de esta etapa. c)   Etapa de desarrollo. En ella se hace la optimización de la ruta sintética y de producción y la optimización de las propiedades farmacológicas mediante la formulación farmacéutica. La Química Farmacéutica es una ciencia interdisciplinar situada en la interfase de la Química Orgánica con las ciencias biológicas (Bioquímica, Biología Molecular), la Farmacología, la Toxicología y otras disciplinas químicas, como la Química Física, la Cristalografía, la Espectroscopia y la Informática.

 

1

 

Química Organica

Bioquímica Y Biología Mol.

Química Farmacéutica

Química Física

Farmacología

Química Analítica

 

Tecnología Farmacéutica

 

 

Informática

Biotecnología

 

2. Definiciones de Droga, Principio Activo, Fármaco y Medicamento. Droga  es un extracto de origen vegetal o animal que contiene uno o

varios principios activos, sin otra manipulación que la requerida para su conservación. Principio activo: Cada componente químico que presenta una acción  biológica,, generalme  biológica generalmente nte es compon componente ente de una drog drogaa o de un medicamen medicamento. to. F ár maco: Es una sustancia pura, químicamente definida, extraída de fuentes naturales o sintetizada en el laboratorio, dotada de una acción  biológica, que puede ser aprovechada por sus efectos terapéuticos. (Conviene tener presente que en el idioma inglés se utiliza la misma palabra, drug , tanto para fármaco como para droga).  Me  M edi ca cam mento nto: Es un fármaco desarrollado, que tiene las siguientes características: a)  Presentación en forma farmacéutica (forma de administración, con uno o varios principios activos y excipientes)  b) Ha de ser aprobado oficialmente para su comercialización, tras la superación de controles farmacológicos y toxicológicos

3. Aspectos históricos de la Química Farmacéutica

El medicamento es el mejor descubrimiento del siglo XX, aunque el uso de remedios para curar las enfermedades y la prevención de las mismas es tan antiguo como el propio hombre, la concepción actual que tenemos de fármaco ha sido fruto de la evolución de la humanidad. Sólo indicaremos algunos hitos en los descubrimientos de los remedios terapéuticos

 

2

 

Primeras civilizaciones (Drogas de origen vegetal): Ejemplo el “Ma huang” (efedrina), China 3.000 a.C. OH NHMe

**

efedrina

Me

 

Hojas de coca, civilizaciones indoamericanas Me N CO 2Me OCOPh

cocaína

 

H

En los siglos I y II de nuestra era los productos vegetales eran esenciales para la recuperación de la salud, Galeno Alquimia (medicamentos minerales), China, India, Civilización Árabe En el Renacimiento sobresale la figura de Paracelso que, a partir de minerales y extractos de plantas, utiliza los procedimientos químicos en la  preparación  preparac ión de medicamentos. medicamentos. Otras culturas como las precolombinas en América también utilizaban drogas de origen vegetal: Ejemplos representativos son la corteza de la quina y la digital, (siglos XVII y XVIII.). Reactivación de la investigación de antimaláricos en la II Guerra Mundial: atebrina, 1944 síntesis de quinina  por Woodward, Woodward, (Premio Nobel de Química, 1965), 1965), cloroquina, cloroquina, primaquina. Me

Me HN HO

 

N

N

HN

N MeO

MeO

Cl N

N

quinacr quin acrina ina (atebrina)

Cl

N

cloroquina

HN

N  

NH2

quinina

 primaquina

  Verdaderamente, el comienzo de la Era de los medicamentos ocurre en el siglo XIX:  Anestésicos: óxido nitroso (N 2O), Davy 1778-1829; éter etílico, Long 1815-1875; cloroformo, Simpson 1811-1870.  Productos orgánicos de síntesis: antipirina, Knorr 1833; hedonal, Dresser 1889; veronal, E. Fischer y von Mering 1903.

 

3

 

O

Me

O

NH2

O

N

HN

Me

N

O Me

N H

O

O

 barbital (veronal)

  hedonal (carbamato de pentilo) antipirina

 

Mención especial merece el inicio de la  Quimioterapia (Paul Erlich, 1854-1915, teoría de receptores) En el siglo XX se da paso a la síntesis y aislamiento de fármacos análogos a los productos naturales, aspirina (Hoffman, 1898) OH

  OH

HO

O

HO

O  

OH

O

OH

O O

HO

OH O

salicina

ácido salicílico

aspirina

 

Adrenalina (Stolz y Dakin, 1904) OH

OH HO

*

NHMe

HO

  adrenalina vasoconstrictor, vasoc onstrictor, hemo hemostático stático

HO

*

i

NH Pr 

HO

  isoprenalina (administración oral)  

Prontosil: Fármacos “sulfa” (Domagk, Premio Nobel 1939)

H2N

N N

SO2NH2

 

H 2N

NH2

NH2

H 2N  

NH2

SO2NH2

sulfanilamida

 prontosil  prontos il

  Insulina (Banting y Best, 1921) Vitaminas A (1919), D (McCollum, 1919- 22), K (Dam y Doisy, 1939, 1919-22), Premio Nobel compartido 1943), C (Reichstein, sintesis, 1933). Hormonas esteroídicas (Butenandt, 1934)

 

4

 

OH

O

testosterona

 

Antihistamínicos (Boret y Staub, 1937) Penicilinas y otros antibióticos (Florey, Chain y Fleming, 1940) H N

R O

S N

Me Me 

O

H N

R O

OH

N

N

CH2X

O CO2H

 penicilinas

O

S

O CO2H

CO2H

ce falosporinas

ácido clavulánico

 

Desarrollo de agentes quimioterápicos no antibióticos. Ejemplo el metotrexato, que fue desarrollado como un antimetabolito. NH2 O

N N

N Me

H2N

N

CO2H HN

N CO2H

metotrexato

Inhibidores de la monoaminooxidasa (IMAO)

 

Reserpina (antihipertensivo, 1952)

N MeO

N H OMe MeO

O O

OMe

OMe O

 

OMe

Medicamentos de la década de los 60: píldora, valium, librium, antihipertensivos, antihipertens ivos, drogas…, Merrifield: síntesis en fase sólida de proteínas y ácidos nucleicos, 1964; transferencia génica a organismos de experimentación, 1967. En la década de los 70: Nixon establece el Programa Nacional Nacional del Cáncer (ciclosporina : estructura de undecapéptido cíclico), en 1976 la terapia combinada (ciclofosfamida + metotrexato + fluorouracilo) fluorouracil o)

 

5

 

Cl

O

O N P NH O

F

HN O Cl

ciclofosfamida

N H

fluorouracilo  

Establecimiento de relaciones cuantitativas estructura-actividad  Nuevas estrategias estrategias en el desc descubrimiento ubrimiento de fárma fármacos cos basadas basadas en: a) la teoría de receptores, b) los métodos de screening (ensayo) miniaturizados y de alta eficacia, c) la Química Combinatoria, y d) la Ingeniería genética.

 

6

 

QUÍMICA FARMACÉUTICA.

Tema 2 :ESTRUCTURA DE FARMACOS Estructura de fármacos. Introducción a la estructura de carbohidratos, alcaloides, terpenos y esteroides. Heterociclos

1.  Estructura de fármacos. En su mayor parte, los fármacos son compuestos químicos de naturaleza orgánica. Raramente se usan como medicamentos los productos inorgánicos, con excepciones de organometálicos. Así pues, como compuestos orgánicos, su estructura puede tener diferentes esqueletos carbonados con diversos grupos funcionales. El estudio estructural no presenta ninguna

diferencia con el resto de los compuestos orgánicos que se estudian en la asignatura de Química Orgánica. En este tema haremos una introducción a los principales grupos de productos naturales y heterociclos, por su importancia i mportancia en el campo de los fármacos.

2. 

Introducción a la estructura de carbohidratos

Los molecular carbohidratos de carbono ó azúcares) son compuestos que responden a la fórmula Cx(H(hidratos t iene ninguna base estructural. 2O)y, aunque este nombre no tiene Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Los  polisacáridos en su hidrólisis ácida parcial, y con determinadas enzimas, dan lugar oligosacáridos y monosacáridos, y los oligosacáridos en la hidrólisis completa dan monosacáridos. Los monosacáridos son polihidroxialdehidos (aldosas), o polihidroxicetonas (cetosas). Por el número de carbonos se clasifican en triosas (C 3), tetrosas (C4), pentosas (C5), hexosas (C6), etc. En el esquema siguiente se representan, en proyección de Fischer, todas las aldosas de C3 a C6, de configuración D  CHO H

OH CH2OH

D-gliceraldehído D-gliceraldehído CHO

CHO

H

OH

HO

H

OH

H

CH2OH

H OH CH2OH

D-eritrosa D-eritrosa

D-treosa D-treosa  

7

 

 

CHO

CHO H

OH

HO

H

OH

H

OH

HO

H

OH

H

OH

H

CHO

H

CHO HO

H

OH

H

OH

HO

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

HO

H

OH CH2OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

D-alosa

CH2OH

D-altrosa

H

OH H

CH2OH

D-glucosa

HO HO

H

H

HO

H

H

OH

H H

CH2OH

H H

OH HO OH H OH CH2OH

D-manosa D-gulosa

H HO H

OH CH2OH

D-lixosa CHO

CHO

CHO

OH

H

HO

D-xilosa

CHO

CHO

OH

CH2OH

D-arabinosa

D-ribosa H

H

CH2OH

CH2OH

CHO

CHO

H OH

HO

H

HO

H

H

HO

H

HO

H

OH CH2OH

H

OH

CHO

H

OH CH2OH

D-idosa D-galactosa

HO

H

H

OH CH2OH

D-talosa

  Las cetosas son menos frecuentes, aunque hay algunas de gran interés, como la fructosa. CH2OH O HO

H

H

OH

H

OH CH2OH

D-fructosacíclica   Las pentosas y hexosas tienen una estructura de hemiacetal, de 6 miembros (forma piranosa, de pirano) y un centro quiral adicional, que da lugar a dos anómeros (α y β) CHO H

HOH2C

OH

HO

CHO OH

H

H

OH

H

OH

HOH2C

OH

HOHO

O

OH OH

HOHO

β-D-glucopiranosa

CH2OH

D-glucosa CH2OH HOH2C

O

O OH

HOHO

O

 pirano

 

OH

OH

OH

OH

OH

α-D-glucopiranosa

 

La ribosa forma un acetal de cinco miembros (forma furanosa, por analogía con furano)

 

8

 

CHO H

OH

H

OH

H

OH CH2OH

CH2OH

CH2OH

OH

H

H CHO

H

H

O

H

H

H HO

 

OH

OH HO

 

OH

α-D-ribofuranosa

CH2OH

OH

O

H

H

H

H

O

HO

Furano

 

OH

β-D-ribofuranosa

  Existen otros azúcares muy importantes que han perdido uno o varios hidroxilos y han sido sustituidos por un Hidrógeno u otro sustituyente. Ejemplos: OH HO HO

O NH2

OH CH2OH O H   H

OH

H HO   H

β-D-glucosamina 2-amino-2-desoxi-β−Dglucosa

H

β-D-desoxirribosa 2-desoxi-β−D-ribosa

  Glicósidos : Son acetales, en los que forma parte de la estructura un alcohol (aglicón),

completando la estructura acetálica. HOH2C

HOH2C

O

HOHO

 

OH

O

OH

HOHO

OMe

metil-α-D-glucósido

OMe

metil-β-D-glucósido  

 Disacáridos: Son glicósidos en los que el aglicón es otro monosacárido HOH2C

HO HO

O

HOH2C O

 

OH

O

HOH2C  

H+

 

α-D-maltosa

HO

OH

OH

OH OH

OH

α-D-glucosa

OH

O

+ HO

HO HO

HO

HOH2C

O

 

α-D-glucosa

4-O-(α-D-glucopiranosil)−α-D-glucopiranosa  

 

9

 

OH

 

HOH 2C

OH O

 

O HO

O

OH

OH OH

H+

 

HOH2C O

OH

+ HO

O

OH

HO

 

 

HO

OH

OH

HO

OH

OH

β-D-glucosa

β-D-galactosa

β-D-lactosa

4-O-(β-D-galactopiranosil)−β-D-glucopiranosa  

Algunos antibióticos tienen estructuraHde 2N glicósido. Ejemplo la estreptomicina OH OH

HO HN

 Estreptomicina

H2 N

estreptidina

NH

HN

O

  NH

O CHO

estreptosa

Me OH   O

HO HO

 N-metil-L-glucosamina  N-metil-L-glucosam ina

O

NHMe

 

HO

Polisacáridos .

Polímeros en los que la unidad es un monosacárido. En su hidrólisis ácida pueden dar oligosacáridos, que por hidrólisis total dan monosacáridos. Ejemplos HOH2C O HO HO OH

HOH2C

HOH2C O

HOH2C

O

O HO

HO

 

O HO

HO

O

OH

OH

n

OH

OH

celulosa HOH2C HO HO

O  

HOH2C OH

O

O HOH2C

HO

O

OHO

n almidón

HO OH OH

 

3. Estructura de alcaloides. Son compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno y que se denominan así  por su analogía con los álcalis. Se encuentran normalmente en las plantas (semilla, hojas y corteza), son de sabor amargo y tienen importantes efectos fisiológicos.

 

 

10

Se biosintetizan a partir de aminoácidos, por lo que podrían clasificarse por sus rutas biogenéticas, aunque se suele aplicar la estructura como criterio de clasificación.  Derivados del tropano: Tienen un anillo de pirrolidina formando parte de un sistema bicíclico (tropano) N   Me CO2Me H

OCOPh

H

(-)-cocaina

 

 Alcaloides del indol: CH2-CH2-NH2

HOOC

N

HO

Me H

N H

serotonina NH

ácido lisérgico    Alcaloides de la isoquinolina isoquinolina MeO

HO

N MeO

O H

HO

H

  N-Me MeO

H

morfina

 papaverina OMe

 

4.  Estructura de terpenos. En su estructura se repite la unidad de isopreno (2-metil-1,3-butadieno) . Clasificación: monoterpenos (C10), sesquiterpenos (C15), diterpenos (C20), triterpenos (C30). Pueden ser hidrocarburos o presentar diferentes funciones. Ejemplos  Monoterpenos  Monoterpe nos CH2OH CHO

*

* *

mirceno geraniol

 

neral

limoneno   α-pineno

 bornano  

11

 

Sesquiterpenos CH2OH

farnesol

azuleno guaiazuleno  

 Diterpenos

*

*

fitol

 

5. Estructura de esteroides. Tienen en su estructura el 1,2-ciclopentanoperhidrofenantreno. En su mayor  parte responden al al esqueleto de ccolestano olestano y de ccoprostano oprostano

1,2-ciclopentanoperhidrofenantreno

1,2-ciclopentanofenantreno

18 19

1 10 4

3

11

Me

2

6

15

8

9

20

13 15

12 14

24

22

21

Me

25 27

23

17

  26

16

7

colestano

  18

Me

19

11

Me

1 10 5

2

H

coprostano

6

8

9

13 15

12 14

22

21

20

24 23

17

25 27

16

7

4 3

  O

O

HO

HO

colesterol (5-colesten-3β-ol)

26

androsterona

O

 progesterona

 

 

12

 

O O

OH

O

OH

O

HO

estrona

cortisona

 

6. Heterociclos Comuestos cíclicos con uno (o varios) heteroátomos. Desde el punto de vista estructural, los heterociclos aromáticos son los más interesantes, mientras que los alifáticos exhiben propiedades similares a los compuestos acíclicos. Piridina   (azina). Cumple la regla aromaticidad de Hückel. El N tiene una hibridación (sp2)4 p1, y los carbonos igual que en el benceno (sp 2)3 p1 . Es un compuesto básico, que es menos reactivo que el benceno frente a la SAE.

N

  Cumple la regla de aromaticidad de Hückel. El N tiene una hibridación (sp2)3 p2, y los carbonos igual que en el benceno (sp 2)3 p1 . Es un compuesto no básico, que es más reactivo que el benceno frente a la SAE. Pirrol  (azol).

H N

1s

  El  furano y tiofeno  son análogos al pirrol. En los diazoles  en su estructura aromática un N es pirrólico y otro piridínico, mientras que en las diazinas los dos son piridínicos.

N H

O

S

pirrol

furano

tiofeno   N

N N

N

N

 

1,2-diazina (piridazina)

 piridina

N

N

1,3-diazina (pirimidina)

1,4-diazina (pirazina)  

 

13

 

  4

4

3 5

N2

5

O

H1 N 1,2-diazol (Pirazol)

4

3

N2

1

1,2-oxazol (Isoxazol)

4

3

4

4

N3

2

5

2

N

5

N3

2

5

N

3

5

2

N S1 H1 O1 1,3-diazol   1,3-oxazol   1,3-tiazol (oxazol) (imidazol) (tiazol)

S1 1,2-tiazol (isotiazol)

 

Los bicíclicos y tricíclicos más comunes se indican a continuación: 4

3

4

5

7

7

N1 H

O benzofurano

5 6 7

6

N1 7 H   bencimidazol

7

5

4 6

N3 2

N1 8 quinazolina

7

 

N H carbazol

7

3

3 6

N1 8 quinolina

2

N2

7 8

1

isoquinolina

4 3

N

2

N1 quinoxalina 8

5

6

4

5

4

6

2

 

indol

5

N

5

2 6

3

N N 8

4

N3 N1

pteridina

2

  6

1

N

2

5

H N7 8

N 4  N9 3

purina

 

 

 

14

 

Química Farmacéutica Tema 2. Problemas  1.  Escriba la estructura de los siguientes compuestos a)   D- y  L-eritrosa (en proyección de Fischer y en perspectiva) b)  Bencil-α- D-glucósido c)  Metil-β- D-galactósido d)  alil-β- D-glucósido e)   L-glucosa f)  α- L-glucopiranosa g)  4-O-(α- D-ribofuranosil)-β- D-glucopiranosa h)  4-O-( β -D-ribofuranosil)-D-ribofuranosil)-α- D-glucopiranosa i)  4-O-(α- D-galactopiranosil)-β- D-galactopiranosa 2.   Nombre los siguientes compuestos: O OH

OH O

 A

 

B

C

 

3.  Clasifique los siguientes compuestos: C8H17 COOH

OH

O

H  A

B C

OH HO

O

HO

O HO OPh

NH2 D

 

E

F

 

 

15

 

  4.  a) Indique, de los siguientes compuestos, cuáles son aromáticos y

cuales no

N N Me

N   

 A

B

 

O

N H

C

D

CH3 N

N

N Me N  

N

CH3 E

N H F

N Br  H

G

 

b)  Discuta la aromaticidad de los que tienen tienen dos heteroátomos heteroátomos  5.  Discuta la basicidad de los compuestos del apartado 4.a) 6.  a) indique los compuestos que presentan tautomería  N

N

N  A

 

N

N

N H

B

C

Me

H N

N

Me

Me N

N  

N

D

N H E

Me

 

b) ¿En qué caso se podría estudiar experimentalmente la tautomería?

 

16

 

  TEMA 3 Clasificación y Nomenclatura de fármacos Clasificación de fármacos. Sistemas de nomenclatura de fármacos 1. Clasificación de fármacos

a)  Por  Por su origen origen: i. Naturales  De origen mineral: Azufre, yodo, fosfatos, arsenicales, sales de calcio e hierro, etc.  De origen animal : hormonas (insulina), vitaminas (A, E ), hígado de pescado (aceite), y sales biliares precursores de esteroides semisintéticos (corticoides y hormonas sexuales) De origen vegetal: alcaloides, glicósidos cardiacos, antibióticos y anticancerosos. ii. Sintéticos.  Reemplazan fármacos naturales con la supresión de algún efecto adverso (aspirina). iii. Semisintéticos:  Productos de fermentación: vitaminas, antibióticos y aminoácidos Productos de ingeniería genética: insulina recombinante 

b) Por  Por su modo de acción acción  Los que tratan la causa de la enfermedad,  se denominan

etiológicos y son verdaderos medicamentos.infecciosas Perteneceny parasitarias, a este grupos quimioterápicos empleados en enfermedades por los su toxicidad selectiva frente al invasor, sin destruir el huésped. También las sustancias usadas por individuos sanos para prevenir enfermedades futuras (vacunas, anticoagulantes para impedir infartos, vitaminas, antioxidantes contra desórdenes neurodegenerativos neurodegenerativos). ). Los que compensan  la deficiencia de una sustancia esencial a)  por razones de dieta (deficiencia (deficiencia vitamínica) y b) desórdene desórdeness fisiológicos (insulina en diabetes, estrógenos en menopausia). El tratamiento puede cubrir cortos  periodos de tiempo (rehidratación intravenosa en casos casos de hemorragia y diarrea) ó  para toda la vida (enfermedad de Addison ocasionada por la insuficiencia de secreción de las glándulas suprarrenales, cuyos síntomas son la pérdida de sodio y agua). Esta enfermedad que era mortal hoy día se trata con cortisona, hidrocortisona, y eventualmente desoxicortisona, junto a un régimen con alta concentración salina, y permite la desaparición de todos los síntomas y una esperanza de vida normal. Los que alivian los síntomas: se emplean para suprimir síntomas generales como la fiebre, el dolor ó el insomnio. El tratamiento no está destinado a curar el enfermo sino a proporcionar una vida más larga y confortable. No siempre es fácil distinguir entre medicamentos sustitutivos, preventivos y sintomáticos. Así, los anti-hipertensivos suprimen, o al menos disminuyen, los síntomas asociados con la hipertensión arterial, y también desempeñan un papel  preventivo de las complicaciones cardiovasculares de la hipertensión (miocardio). (miocardio).

 

17

 

c)  Por la naturaleza de la enfermedad

Clasificación internacional de las enfermedades: 1.  Enfermedades infecciosas y parasitarias. 2.   Neoplasias (Cánceres). (Cánceres). 3.  Endocrinas, nutricionales, metabólicas y desórdenes inmunológicos. 4.  Enfermedades de sangre y de sus órganos productores. 5.  Desórdenes mentales. 6.  Enfermedades del SN y órganos sensoriales. 7.  Enfermedades del sistema circulatorio. 8.  Enfermedades del sistema respiratorio. 9.  Enfermedades del aparato digestivo. 10. Enfermedades del sistema génito-urinario. 11. Complicaciones de embarazo, parto y puerperio. 12. Enfermedades de la piel y tejidos subcutáneos. 13. Enfermedades del sistema muscular y tejidos conjuntivos.

14. Anomalías congénitas. 15. Periodo prenatal. 16. Síntomas, señales y condiciones de enfermedad. 17. Accidentes y envenenamien envenenamientos. tos.  Las enfermedades concretas se definen con tres dígitos. Por ejemplo, el cólera se define como 001. d)  Por la estructura química Ejemplos:  antibióticos  β -lactámicos -lactámicos R-CO-HN

H

R-CO-HN

H

S

N

S

N

O

CH2R

O COOH COOH

 penicilinas cefalosporinas

 

sulfamidas O H2N

S O

NHR

 

 

18

 

Clasificaciones prácticas 1)  Sistema anatómico-terapéutico-químico anatómico-terapéutico-químico

Código

Sistema

Ejemplos

A........... Tracto Tracto alimentario..... Antipépticos ulcerantes, antieméticos Metabolismo.............. Metabolismo........... ... Vitaminas, anticolinérgicos B........... Sangre y órganos formadores.................. formadores............... ... Anticoagulantes, trombolíticos

formadores.................. Anticoagulantes, trombolíticos C........... formadores............... Cardiovascular.... Cardiovascular........... ..........Fármacos Fárma cos cardiovasculare cardiovasculares s D........... Dermatológico........... Dermatológico........... Antifúngicos, Antifúngicos, antibióticos, corticoides G........... Genito-urinario Genito-urinario y hormonas sexuales......Antibacterianos, sexuales......Antibacterianos, hormonas sexuales H........... Otras hormonas sistémicas.................. sistémicas............ ...... Glucocorticoides, terapia tiroidea J............ Antiinfecciosos Sistémicos................... Sistémicos.......... ......... Antibacterianos, antibióticos, antivirales L ........... Antineoplásicos e inmunosupresores....... inmunosupresores. ...... Antineoplásicos M.......... Sistema muscular.......Corticoides, antiinflamatorios  N........... SNC................ SNC............................Psicóticos ............Psicóticos,, analgésicos P ........... ........... Antiparasitarios......... Fármacos para enfermedades tropicales R........... Sistema respiratorio... Antihistamínicos S ........... ........... Órganos sensoriales V........... Varios

2)  Clasificación simple

a)  Agentes Agentes que actúan sobre eell SNC i.  Psicotrópicos: antidepresivos, antipsicóticos, ii. 

ansiolíticos y psicomiméticos  Neurológicos: anticonvulsivantes, anticonvulsivantes, epilepsia, hipnóticos, sedantes, analgésicos (y supresores del dolor), y anti-parkinsonianos.

b)  Agentes Agentes farmacodinámicos farmacodinámicos Afectan al proceso dinámico normal del cuerpo, como el sistema cardiovascular, que comprende antiarrítmicos, antianginales, vasodilatadores, diuréticos, y todo lo concerniente al corazón y circulación. c)  Agentes quimioterápicos Fármacos empleados en el tratamiento de infecciones de protozoos, microbios, hongos y virus. A este grupo también pertenecen los anticancerosos.

 

19

 

d) Agentes que actúan en enfermedades metabólicas y función endocrina. Son fármacos no encuadrados en las clases anteriores. Este grupo contiene antiinflamatorios, antiartríticos, antidiabéticos, hormonas peptídicas y esteroídicas. 

2. Nomenclatura a)

Nombres con propietario

 

1) Códigos de fabricante OH OMe

OAc Me Me

N

Me

O O MeO

O

ET-743 O

NH

Ectenaiscidina, de Ecteinascidia turbinata. Pharmamar   

HO

2)   Nombres comerciales b) 

Nombres sin propietario

1)  Sistema IUPAC 2)   Denominaciones comunes comunes (nombres farmacológ farmacológicos) icos)

Afijos utilizados en la construcción de denominaciones comunes internacionales. (Por el guión se indica si es prefijo o sufijo según vaya al

 principio o final la partícula, respectivamente. Los que pueden colocarse en cualquier lugar del nombre no llevan guión en la tabla) Afijo

Grupo de fármacos

Antiinflamatorios del grupo del ibufenac (derivados del ácido fenilacético) andr Esteroides andrógenos  -antel Antihelmínticos que no sean de un grupo definido definido -azam y –azolam Ansiolíticos, cuya estructura no es exactamente una  benzodiacepinaa  benzodiacepin -acepam Del grupo del diacepam (benzodiacepinas) -azocina  Narcóticos antagonistas/agonistas antagonistas/agonistas de los benzomorfanos benzomorfanos -bamato Ansiolíticos derivados de propanodiol y pentanodiol barb Hipnóticos derivados del ác. barbitúrico -bendazol  Antihelmínticos del grupo del mebendazol  -butazona Analgésicos antiinflamatorios del grupo de fenilbutazona  -caina Anestésicos locales  cefAntibióticos cefalosporánicos  -ac

 

20

 

-ciclina

Antibióticos de tetraciclina 

-cidina -cilina -crina -dapsona -dipina -drina -eridina

Antibióticos naturales no pertenecientes a una clase determinada Antibióticos derivados del ác. 6-aminopenicilánico Derivados de acridina  Derivados de dapsona  Antagonistas del calcio del grupo de la nifedipina  Simpaticomiméticos (adrenérgicos)  Analgésicos del grupo de meperidina 

estr fenamato gest -metacina mito-micina nal-nidazol nifur-olol -ónido -orex

  Estrógenos Antiinflamatorios derivados del ácido antranílico Esteroides progestágeno progestágenoss  Antiinflamatorios de la indometacina  Antineoplásicos nucleotóxicos  Antibióticos de Streptomyces   Narcóticos antagonistas/agonistas antagonistas/agonistas de dell grupo de la morfina  Antiprotozoarios del metronidazol  Derivados de nitrofurano  Agentes bloqueantes β-adrenérgicos del grupo del propranolol propranolol  Esteroides de uso tópico con un grupo acetal Anoréxicos derivados de feniletilamina 

orfan  Narcóticos antagon antagonistas/agonistas de dell grupo  del morfinano -oxacina Antibacterianos delistas/agonistas grupo del ác. nalidíxico -perona (-peridol)  Neurolépticos derivados derivados de butirofeno butirofenona na  -prenalina Broncodilatadores de feniletilamina  -presina Vasoconstrictores -prida Derivados de sulpirida  -pril Antihipertensores del captopril  -profeno Antiinflamatorios del ibuprofeno  prost Prostaglandinas -quina Derivados de quinolina  sal Derivados del ác. salicílico  stat inhibidores enzimáticos  sulfaSulfonamidas quimioterápicas  -tidina Antihistamínicos H2 del grupo de la l a cimetidina vir Antiviriásicos 

Formas abreviadas para la designación de aniones en las denominaciones comunes internacionales i nternacionales

 

 

Nombre abreviado _______________

Nombre sistemático ___________________

Aceturato Amsonato Berilato

N-acetilglicinato 4,4-diaminoestilbeno-2,2-disulfonato bencenosulfonato

Bunapsilato Camsilato Caproato Carbesilato Closilato

3,7-diterc-butil-1,5-nafatalenodisulfonato Canfosulfato Hexanoato p-Carboxibencenosulfonato p-Clorobencenosulfonato

21

Cromesilato Cromocato Ciclotato Cipionato Bibudinato Dobesilato

6,7-Dihidoxicumarina-4-metanosulfonato ((6-Hidroxi-4-metil-2-oxo-2 H -1-benzopiran-7-1-benzopiran-7il)oxi)acetato 4-metilbiciclo(2.2.2)-2-0cteno-1-carboxilato Ciclopentanopropionato 2,6-di-terc-butil-1,5-naftalenodisulfonato 2,5-Dihidroxibencenosulfonato

Edetato Edisilato Embonato (Pamoato) Enantato Esilato Fendiozato Gluceptato Hibenzato Isetionato Laurilsulfato Megalato Metembonato

Etlilendiaminotetraacetato 1,2-Etanodisulfonato 4,4-Metilenobis(3hidroxi-2-na 4,4-Metilenobis(3hidroxi-2-naftoato ftoato Heptanoato Etanosulfonato o-((2´-hidroxi-4-bifenilil)carbonil)benzoato Glucoheptanoato o-(4Hidrobenzoil)benzoato 2-Hidroxietanosulfonato Dodecilsulfato 3,4,5-Trimetoxibenzoato 4,4-metilenobis(3-metoxi-2-naftoato)

 Napadisilato  Napsilato Oxoglurato Fempropionato Pivalato Tebutato Tenoato Teoclato Teprosilato

Naftaleno-1,5-disulfona Naftaleno-1,5-disulfonato to Naftaleno-2-sulfonato 2-Oxoglutarato 3-Fenilpropionato Trimetilacetato terc-Butilacetato 2-Tiofenocarboxilato 8-Cloroteofilinato 1,2,3,6-Tetrahidro-1,3-dimetil-2,6-dioxopurina-7 propanosulfonato p-Toluenosulfonato 2,4,5-Triclorofenolato

Tosilato Triclofenato

c) 

Sistema Anatómico-Terapéutico-Químico (ATQ)

Grupo

Descripción

 A   B  C  D  G 

Tracto alimentario y metabolismo Sangre y órganos formadores Sistema cardiovascular Agentes dermatológicos Genito-urinario y hormonas sexuales

 H    J    L   M    N    P 

Hormonas no sexuales Antiinfecciosos sistémicos Antineoplásicos y agentes inmunosupresores Sistema muscular y esqueleto Sistema Nervioso Central (SNC) Agentes antiparasitarios

 

22

 

 R  S  V  

Sistema respiratorio Órganos sensoriales Varios

Grupo terapéutico del SNC Grupo

Descripción

Subgrupo

Descripción

 N01

Anestésicos

A  B

Anestésicos en general Anestésicos locales

 N02

Analgésicos

A  B C

Narcóticos Otros analgésicos antipiréticos Agentes antimigraña

A

Antiepilépticos

y

 N03

Antiepilépticos

 N04  N05

Antiparkinsonianos A Psicolépticos A  B C

Antiparkinsonianos Neurolépticos Tranquilizantes Hipnóticos y sedantes

 N06

Psicoanalépticos

Antidepresivos Psicoestimulantes Psicolépticos y Psicoanalépticos combinados

 N07

A  B C

Otros agentes activos del SNC SNC A

Ejemplo:

Parasimpáticomiméticos 

Diacepan, cuyo nombre es N05B A01

H3C

O

N

Cl

N

  N : Ejerce su acción sobre el grupo anatómico “Sistema Nervioso Central”

(SNC)

 N05: pertenece al grupo terapéutico “Agentes Psicolépticos”  N05B: Pertenece al subgrupo terapéutico “Tranquilizantes”

N05B A: pertenece al grupo químico de “Derivados de Benzodiacepinas”  N05B A01: Nombre individual del compuesto “Diacepan”

 

23

 

  Tema 4: LA ACCIÓN FARMACOLÓGICA: RECEPTORES Fármacos modificadores de las propiedades físico-químicas. Inhibición enzimática. Receptores de membrana. Tipos de interacciones fármaco-receptor. Fármacos inhibidores de la acción enzimática. Aspectos estereoquímicos de los fármacos

1. Fármacos modificadores de las propiedades fisicoquímicas. La acción farmacológica, por lo general, se produce por la interacción del fármaco con las biomoléculas. Antisépticos: n-C16H33-NMe3 Cl cloruro de

H NH N

Cl

H N

PhCH2 N(Me)2(CH2)nCH3 Cl

2

n = 9 - 17

NH NH

cetiltrimetilamonio

cloruro de benzalconio

clorhexidina

  Antibióticos: HO

Me HOOC

H2N HO

OH H N  

O O O

O

OH

O

O O O

HO

NH

O

HN

O HO OH

K +

O HN

O

HO

O

HO

O O

O

O HN

anfotericina Me

NH

O

O Me

O

O

valinomicina

OH

 

2. Inhibición enzimática En todos los organismos ocurren series de reacciones químicas que, en su

mayoría, son catalizadas por enzimas. Como ejemplo, veamos la hidrólisis de un  péptido, que presenta presenta un mecanismo de acción de una serina protea proteasa: sa: O

O

H2O

H N

NH2

HO

(enzima)

N H

N H O

O

 

 

24

 

O O

HN

O

N H

O

Enzima NH

NH

O N   N

H

O

 

H N

H O

O

O

NH O

H N

R´

R

N H

O

Sustrato O

O

O NH

HN

N H

O

NH O O

O OH

N   N

NH

H R

H N

R´

H N

O

O N H

O

H2O

O N H

O NH O

HN

O

O NH

O

H N

HN   N O

OH

O

NH O HO

R NH2

O

Productos de hidrólisis

N H

R´

 

Figura 1. Hidrólisis enzimática de una amida

 

25

 

  3. Receptores de membrana

Mensajero

Receptor 

Membrana

Mensaje

 

Figura 2. Interacción de un mensajero (fármaco ó ligando endógeno) con un receptor de membrana

4. Tipos de Interacciones enlazantes fármaco-receptor   a)   Enlace covalente: covalente:

Antibióticos β-lactámicos: Inactivan la transpeptidasa O O R

H

H H   H N

R

S

N

O

H H   H N

H

S

N

O H

H O N

 

O

NH

O

 

O

H

Transpeptidasaa inactivada   Transpeptidas

Transpeptidasa

Figura 3. Mecanismo de acción de antibióticos β-lactámicos

 

26

 

  Agentes nucleicosalquilantes: Interaccionan formando enlaces covalentes con los ácidos

O

Me

NH

N

H2N

N

N

Pentosa

O

Adenina   A

Timina   T NH2

N

O

N

N HN

N

Pentosa

Pentosa

N

N

O

N

Pentosa

H2N

Citosina   C

Guanina   G

 

Figura 4. Doble hélice de ácidos nucléicos y complementariedad de las  bases

La acción de los agentes alquilantes se detalla a continuación

Nu

Cl

Nu

 Nu

R N

R N

R N Cl

Nu

 Nu

R N

R N

Cl

Cl

H N

H2N

Nu

Nu

O

 Azúcar 

R

N

N

N

N

N

R N N

N

Azúcar 

Nu

O NH NH2

  Figura 5. Mecanismo de acción de agentes alquilantes

 

27

 

 

 b)   Enlace iónico:

Los aminoácidos implicados en los enlaces peptídicos, que sólo tienen un grupo carboxilo y un grupo amino, son compuestos neutros que no se ionizan. Sin embargo, ciertos aminoácidos, los que poseen un grupo ácido o amino adicional, se ionizan dando aniones y cationes, respectivamente.

O

NH   O

O O

O O

O

NH

NH

aspartato

glutamato

H N

NH

NH

O NH3

NH2 NH2

O

N H

histidina

NH

lisina

arginina

 

Figura 6. Aniones y cationes de las cadenas peptídicas. En los fármacos que tienen estructura de sales, los aniones proceden de grupos ácido ionizados a pH fisiológico (ác. carboxílicos), y los cationes derivan de aminas y heterociclos protonados. Un caso especial de enlace iónico más fuerte es el enlace iónico reforzado por  puentes de hidrógeno hidrógeno H

O

H

O

N

H

R N

O

H

O

N

R'

H

H

  Figura 7. Enlace iónico reforzado por puentes de hidrógeno

 

28

 

 b)  Uniones dipolares

Polaridad de enlaces y grupos: O

OH

 

NH2

 

O

 

NR

 

N O

  Figura 8. Dipolos de enlaces

Figura 8. Dipolos de enlaces  d) Uniones por por puentes de hidrógeno hidrógeno e) Enlaces por transferencia de carga

OH

HO

 Noradrenalina "Donador π" NH 2

HO

NH2 N

N

P

P

P

N

N

O

O

H

ATP "Aceptor π"

H OH

OH

Figura 9. Formación de enlace donador-aceptor de anillos aromáticos

 

 f) Enlaces de de coordinación

Acidos y bases duros y blandos:  Duros

Acidos 

2+

2+

2+

Ca , Sr  , Mg H+, Be2+, Fe3+

Bases  H2O, HO-, F-, ClROH, RO-, ROR’ CO32-, NH3, RNH2 

Intermedios  2+

2+

2+ ,

2+

Fe , Co , Zn  Ni Cu2+, Sn2+, Pb2+ Br -, NO2-, SO32PhNH2, Py

 Blandos

Pd2+, Cd2+, Pt2+ Hg2+, CH3 , Hg22+ I-, SCN-, CNCO, NO, RSH RS-, RCH=CHR

 

29

 

5. Fármacos inhibidores de la acción enzimática Aumento de respuesta biológica C

A

EnzimaBC Inhibidor BC EnzimaAB B

Agonista Receptor 

respuesta biológica

AB Inhibidor AB

Antagonista

Disminución de respuesta biológica

  Figura 10. Inhibición enzimática

o

==

∆G

ES

E+S

ES

EP

E+P

coordena coor denada da de reacció reacciónn

 

Fig. 11. Diagrama energético de una reacción enzimática.

 Diseño de inhibidores: inhibidor es:

a)  Análogos del sustrato  b)  Análogos del producto c)  Análogos del estado de transición Clasificación de inhibidores:

a)Reversibles 1) Competitivos 2)   No competitivos  b) Irreversibles

 

30

 

 Inhibidores reversibles: reve rsibles:

E + S

Determinación del tipo de inhibición

ES

k cat

EP

E + P

Eo  S

v =

k ccatat

v =velocidad de reacción vmax  = velocidad máxima máxima de reacción

  K    + S

o [E concentración de enzima k cat] == constante de velocidad K M  = constante de Michaelis-Menten

M

vmax  = k ccatat  Eo vmax  v

S =

 vmax

vmax/2

K M  + S

K M

S

 

Figura 12. Cinética de reacción enzimática.  Representación de Lineweaver Linewea ver

1/v

(1/v)max -1/K M

1/ S

0

 

Figura 13. Representación de la cinética de una reacción enzimática a través de los inversos de los parámetros ( Lineweaver). 1/v

ausencia de inhibidor 

inhib. revers. comp

(1/v)max -1/K M

0

1/ S

  Figura 14. Representación de Lineweaver de la cinética de una reacción enzimática con inhibición reversible competitiva.  

 

31

  1/v

ausencia de inhibidor  (1/v)max inhib. revers. no comp

1/ S

0

-1/K M

 

Figura 15. Representación de Lineweaver de la cinética de una reacción enzimática con inhibición reversible no competitiva. 

1/v

ausencia de inhibidor 

(1/v)max inhib. revers. mixta 1/ S

0

-1/K M

  Figura 16. Representación de Lineweaver de la cinética de una reacción enzimática con inhibición reversible mixta.  Inhibidores irreversibles irrever sibles

EI

I

S

E

ES

E + P

 

6. Aspectos estereoquímicos de los fármacos. Los fármacos que actúan por interacción con un receptor dependen de su estereoquímica, dada la naturaleza quiral de los receptores. En general, la actividad biológica de las sustancias naturales depende de la configuración de las mismas. Por ejemplo, de los dos enantiómeros del limoneno, el ( S ) tiene olor a limón y el (  R R ) a naranja, y la carvona hu huele ele a alcarave alcaraveaa su isómero (S ) y a menta el ( R  R ). O

* limoneno

 

* carvona

 

32

 

 No obstante, la quiralidad no es imprescindible imprescindible para la actividad terapéutica. Así, la aspirina es un compuesto simétrico y tiene una reconocida actividad analgésica. En los compuestos quirales puede ocurrir que ambos enantiómeros sean activos, como en el caso de la prometazina que los dos son antihistamínicos débiles. Lo más frecuente es que te tengan ngan diferencias cuantitativas (propranolol, que es un β-bloqueante) e incluso cualitativas (ketamina). El isómero activo (o con mayor   y tener el inactivo menos activo) actividad distómerofarmacológica) . El distómero deseladenomina ketamina,eutómero además de menor (o actividad como anestésico intravenoso, presenta efectos laterales durante el post-operatorio (alucinaciones, secuelas sicóticos transitorias). O

O

S

OH

OH

OAc

NHMe

N H

N O

*

  propranolol eutómero: S , distómero: R

NMe2

aspirina

 prometazina

  ketamina eutómero: S , distómero: R

  En cuanto a efectos laterales, cabe recordar el tristemente celebre caso de la talidomida, que se comercializó en los años sesenta como racémico. Posteriormente se comprobó que el R es un sedante muy eficaz, pero el distómero, el S, es un potente agente teratogénico. O O N

H N

H   N

O

O

O

O

  N

O

O

H

H

( R  R)-talidomida

(S )-talidomida )-talidomida

 

La mayor parte de los fármacos se comercializan como estereoisómeros  puros (antibióticos como amoxicilina, ampicilina, antihipertensivos como enalapril, captopril) y en algunos casos como racémicos ( si se trata de medicamentos clásicos, como el ibuprofeno). NH2

O

H H N

 

NH2

H S

N

 

H S

Me Me

O

O

HO

H H N

N

Me Me

O COOH

COOH

amoxicilina

ampicilina

 

 

33

 

CO2Et Me

Me

O

N

O

N

HS

N H

O

COOH

captopril

enalapril

*

COOH

Me

ibuprofeno

 

COOH

 

 

34

 

  Tema 5: Fármacos que actúan sobre Receptores de Membrana

Teoría de la adaptación inducida. Teoría de la actividad intrínseca. Teoría de la ocupación. Estructura complejo fármaco-receptor. Ejemplos 1. Teoría de la adaptación inducida

(Kosland, 1980) antagonista alostérico

zona alostérica

zona de   unión

antagonista competitivo

conformación del receptor libre agonista   o l iigg a n d o e n d ó g e n o

conformación no productiva

conformación   productiva

RESPUESTA BIOLÓGICA

  Figura 1: Explicación de la teoría de la adaptación inducida.  Agonista parcial : estabiliza una conformación productiva de bajo nivel.

conformación n o p r o d u c t iivv a

2. Teoría de la actividad intrínseca

(Ariëns, 1960) k 1 F + R E =

k 2

α

  FR 

α

E

FR 

E= respuesta(efecto) biológica (o) α = actividad intrínseca

agonista puro : α = 1 antagonista puro: α = 0 agonista parcial: 0< α < 1  

 

35

 

  3. Teoría de la ocupación

(Clark, 1925) F

K D  =

R 

K D  = constante de disociación del FR 

FR 

R t Emax  =

= concentración total de receptores

  R t

α

Emax = efecto máximo R t

=

FR 

R + FR  

F

=

R t

K D  + F

FR 

E =

R t

 

E

Emax

1 fármaco

Emax

E =

K D  + F

E Emax

F

=

inh.comp Inh. no comp.

0.5

F K D  + F

CE50 CE50

log F

 

CE50 : F que alcanza 50 % Emax

 

Figura 2. Representación del efecto biológico en función de la concentración.

 

36

 

  4. Ejemplos representativos de receptores de membrana: Canales iónicos

hidrófilo

  Figura 3. Canal iónico hidrófilo en su parte interior y lipófilo en la parte exterior.   hidrófobo

iones Mensajero Receptor 

Mensajero

Receptor 

Canal iónico cerrado

Canal iónico abierto

iones

  Figura 4. Esquema de apertura de canal iónico

 Receptores con con actividad enzimática intrínseca.

Se esquematiza para una reacción de ruptura

Enzima

+ Productos

Sustrato

 

 

37

 

Reacción de activación a)  Si el centro activo no está activado no hay reacción Mensajero Receptor 

Enzima con centro activo no activado Sustrato Figura 5. Reacción enzimática no producida.

 

 b) Para que se dé la reacción tiene qque ue estar activado el centro de activación. activación. Mensajero

Receptor 

Mensajero

Receptor 

Enzima con centro activo activado

Sustrato

Sustrato mensajero

Receptor 

  Figura 6. Mecanismo de reacción enzimática

 

38

 

  Reacción de desactivación Receptor 

Mensajero

Receptor 

Enzima desactivada

+ Sustrato

  Figura 7. Desactivación de un enzima asociado a un receptor de membrana por

acción de un mensajero

 Receptores ligados ligados a proteínas G

Formación de un mensajero por activación de una proteína G Mensajero Receptor 

Proteína G

β γ

Citoplasma

α

β

α

γ

Proteína efectora

GDP

GTP

GTP

β γ

GDP

β

α

α

γ

GDP

GTP

GDP

Segundo Mensajero

  Figura 8. Esquema de mecanismo de acción de la proteína G.

 

39

 

  QUÍMICA FARMACÉUTICA.Tema 6. METABOLISMO DE FÁRMACOS Absorción, distribución y excreción. Reacciones metabólicas: Reacciones fase I y Reacciones fase II. Aspectos estereoquímicos en el metabolismo. Métodos de estudio de metabolitos. 1. Absorción, distribución y excreción.

Un fármaco será útil si alcanza la diana biológica correspondiente con una concentración adecuada y se mantiene durante el tiempo suficiente en ella. La

optimización de estos aspectos serán esenciales en la transformación de un compuesto lider  en  en un fármaco. f ármaco. Los factores que determinan que un fármaco alcance la diana biológica y pueda desempeñar su acción farmacológica son: a)  Método de administración.  b)  La naturaleza de la diana farmacológica y su localización. c)  Los procesos de absorción y distribución del fármaco desde su lugar de administración hasta alcanzar la biofase. Sobre el proceso de absorción influirán las propiedades de dos modos diferentes: físico-químicas del fármaco, pudiendo efectuarse 1)  difusión activa. 2)  difusión pasiva (en la mayoría de los fármacos).

Exterior 

Membrana celular    fosfolipídica

Farmáco

Farmáco

Interior  Fármaco

Figura 1.- Difusión a través de la membrana

 

El balance lipófilo-hidrófilo, que gobierna el eq equilibrio uilibrio en un transporte pasivo, viene determinado por el tipo ti po de sustituyentes: a)  Sustituyentes polares (amidas, alcoholes, éteres, cetonas, grupos ionizados, etc. ) que reducen la lipofilia.  b)  Sustituyentes apolares (Cl, Br, alquilo, arilo, etc.) que aumentan la lipofilia.

 

40

 

  La lipofilia puede determinarse: a)  De  forma ideal  directamente mediante el equilibrio entre las fases, determinando el coeficiente de reparto entre membrana/agua. Tiene

dificultades técnicas, porque la membrana es frágil.  b)  Determinando el coeficiente de reparto en una mezcla de disolvente orgánico/agua, siendo el mejor sistema octanol/agua. El peso molecular también es un factor determinante: Altos PM no atraviesan la membrana. El límite máximo máximo suele estar en torno torno al tamaño de la ciclosporina (PM = 1200 Da). La ionización de fármacos ácidos o básicos debe tenerse en cuenta en el paso a través de la membrana.

Acido

 

COO

COOH

medio básico

 AcO

 AcO

medio ácido

 

Básico medio ácido

RNH2

medio básico

RNH2

RNH3  

RNH2 agua

octanol

RNH3

 

Figura 2.- Comportamiento de compuestos ácido-base en el paso de la membrana.

 

 

El proceso de excreción puede representarse según el esquema:

41

Circulación de la sangre

Hígado

Riñón

Bilis

Orina

Tracto gastro-intestinal Heces

 

Figura 3.- Esquema de excreción de fármacos  2.  Reacciones metabólicas metabólicas Las reacciones metabólicas, por lo general, transcurren en dos fases. En la  primera, fase I, se crean grupos polares en la molécula, bien porque se liberan por hidrólisis o por otras reaccion reacciones es quím químicas. icas. En una etapa etapa posterior, fase II, los compuestos convenientemente funcionalizados se unen a moléculas endógenas para hacerse más polares y facilitar su excreción. Las diferentes reacciones metabólicas se relacionan a continuación:

Reacciones metabólicas fase I Oxidación

Oxidación de hidrocarburos Oxidación de alcoholes sistemas carbono-heteroátomo y aldehídos Otras oxidaciones  Reducción

Reducción de aldehídos y cetonas Reducción de compuestos nitrogenados Otras reducciones  Hidrólisis

Reacciones de hidrólisis de esteres y amidas Hidrólisis de oxiranos (epóxidos)

Reacciones metabólicas fase II (conjugación): Conjugación con ácido glucurónico Conjugación con sulfato Conjugación con aminoácidos Acetilación Metilación Conjugación con glutatión   

 

42

2.1. Reacciones metabólicas de fase I. 2.1.1. Reacciones de oxidación. a) Oxidación de átomos de carbono de grupos con enlace C-H. OH O

O P H

Citocromo P-450 Citocromo R S

O R

R-NH2 O

R   OH

Figura 4.-

RNHOH

 

Oxidación de diversos compuestos con citocromo P-450 O

O

Oxid.

HN O

N H

HN O

O

N H

O

 

OH

 pentobarbital

 

O

O

HN Me

SO2

Oxid.

HN

HO

HN

H2C

SO2

HN

tolbutamida    

Br 

N

Br 

 

Oxid.

OH

NH2

Me NH2 Br 

Br 

 bromhexina

N H

CH2O

Figura 5. Reacciones de oxidación metabólica.

ambroxol

 

 

43

 

 

R

OH

R

OH OH

epóxido-hidratasa R

 

R R

O

M OH

glutatión S-transferasa

COOH R

varios pasos

SG

O R

S

HN

OH

ácido premercaptúrico

ácido mercaptúrico

 

Figura 6.- Rutas metabólicas metabólicas de compuestos aromáticos. aromáticos. OH

Oxid.

MeO

MeO

D H OH

MeO

D

O2 monooxigenasa

MeO

OH

OH

H2O

D O H

MeO

OH

MeO D MeO O

OH

D

trasposición NIH O

MeO H

H D

  Figura 7.- Mecanismo de oxidación de compuestos aromáticos

 

44

 

NH2 COOH

Cl OH NH2

85%

NH2

COOH

COOH

hidrolasa

10% 5%

Cl

OH NH2 COOH

OH

 

Cl

Figura 8.- Metabolismo de p-clorofenilalanina

N O2S

Cl

Cl

COOH

 probenecida

O

O

Cl

Cl

tetraclorodibenzodioxano   (TCDD)  

Figura 9.- Compuestos aromáticos resistentes a la oxidación metabólica

 

45

 

b) Oxidación de sistemas C-Heteroátomo. R

 

R

X

 

R

X

 

H

R´

R´

X

+

H

R´

O

OH

X = O, NR, S

 

Figura 10.-Esquema de reacciones de oxidación con desalquilación O

O HN

HN

+ CH3-CHO OH

O

 paracetamol

fenacetina

 

OH

OH N

O

Me

 

N

+ HCHO

O

H3CO

Me

HO

morfina SH

SCH3 N

N

N

 

 

N H

N

N

+ HCHO N

 

N H

6 metiltiopurina

6 mercaptopurina

 

Me Me

H2N

Me

N Me

N

O O

Me

+ 2 HCHO

Me

N Ph

Ph

4-aminoantipirina

aminopirina

 

Figura 11.- Ejemplos representativos de oxidación con desalquilación.

 

46

 

N

 q .   l q   a  s  d  d e   N -

NHMe

N

N    - o  x  i   d  .

N

NMe2

O NMe2

 

Figura 12.- Metabolismo alternativo de aminas terciarias (imipramina) O

NH2

 

O

uretano O

NHOH

O O

O

N H

N OH

2-acetamidofluoreno

 

Figura 13.- Oxidación metabólica de amidas a metabolitos carcinógenos O

O HO

 

N H

citocromo P-450

O H

 

N OH

 paracetamol

-H2O O

 

HO

S

varias etapas

N H  

O

GSH O

N

imidoquinona

COOH

HN

H M:

O

O  

HO

M

N H

muerte celular 

  Figura 14.- Hepatotoxicidad del paracetamol

 

47

 

 

R

R  

CN

CN OH

 

Figura 15.- Metabolismo de nitrilos aromáticos

OH

R

 

CN

 

SCN

R

 

O

CN

rodanasa S2O32-

R

H

CN

SO32 

Figura 16.- Metabolismo de nitrilos alifáticos O S

Oxidación N

S

Reducción

Cl

N

Cl

NMe2

NMe2

 

clorpromazina O O

S

Ph N N O

Reducción

O

S

Ph N

Ph

Oxidación

N O

 

sulfinpirazona O

O

desulfur.

HN S

N H

Ph

HN

O

O

N H

O

tiopental

 

Figura 17.- Reacciones de S-oxidación y desulfuración

 

48

 

enzima

N H

O

H

O O O O

H

P

H2N

O

O

N

Me H

sustrato

D

HO

  OH

cofactor NAD enzima

O

OR

 H

N  

O

H

H

O

H

 H

O O

P

H2N O

O O

D

O OR

N

H H3C

H HO

 NADH

  OH

 producto enzima

N  H

H

O

H

O O

OH

H2N O

D N H

P O

O OR

OH OH

 

Figura 18.- Mecanismo

de oxidación enzimática de etanol deuterado

 

49

 

O R´

 

O

HO H

R´

  H OH

O R´ H CONH2

H

H CONH2

N R

N R

 

Figura 19.- Mecanismo de oxidación de aldehídos a ácidos.

HO

 

NH2

 

NH

OH

HO

MAO

N H

N H

 NH3 H2O  

HO

H

 

HO

LAD

O

 

N H

O

N H

OH

 

Figura 20.- Metabolismo de serotonina d) Otras oxidaciones. O

O HO

HO

P-450 O

  OH

O

P-450 O

O

androstendiona

H2O O O

HO

  H

O

O

estrona

 

Figura 21.- Aromatización del anillo A de esteroides

 

50

 

2.1.2. Reacciones de reducción RCH=O

RCH2OH

RCOR´

RCH(OH)R´

R 2C=CR´2

RCH2-CH2R´2

RSOR´

RSR´

RNO2

RNO

RNHOH

RNH2

RNH2  + R´NH2

RN=NR´

 

Ejemplos: a) SO2NH2 H2N

N

N

NH   2

H2N

 

SO2NH2

NH2

NH2

H2N

+

   b) SO3Na NaO2C NaO2C

 

N

 

NH2

N O

N O

N

N

+

N

H2N

 

SO3Na

SO3Na SO3Na

tartrazina

 

c) Cl

 

Cl

Cl

 

CH

Cl

CH Cl

Cl Cl

Cl

H Cl

DDT

 

 

51

 

d) OH

O H

Me

Me H

OH

H

 R

OH

(S)

O

O

O

O

warfarinol

( R  R)-warfarina O

O Me OH

S 

Me OH

H O

H

O

O

(S )-warfarina )-warfarina

OH

O

7-hidroxiwarfarina

 

Figura 22.- Reacciones de reducciones metabólicas 2.1.3. Reacciones metabólicas de hidrólisis Me O

Me Me N

Me

O

O

H2O esterasa

Me

Me

H 2O

O

Me

O

Me

HO

OH

O

esterasa

H2N

Me N

H2N

Me

HO OH

N

N Me

Me

 

Figura 23.- Reacciones metabólicas de hidrólisis por esterasas

 

 

52

Ph

Ph HN

HN   N H

O

O

H  

O

O OH

NH2

5-fenilhidantoina   (racémico)

Acido (  R R)-2-fenilhidantoico

H N Me

N Cl

 

N

H N Cl

O

Ph

O

NH2

Ph

 

Cl

 

N

O

Ph

O

OH

N O

clordiacepóxido

 

Figura 24.- Hidrólisis de amidas

 2.2. Reacciones Reacciones metabólicas fase fase II

2.2.1. Conjugación con ácido glucurónico OH

O

OH HO HO

UTP

O OH O

O

HO HO

HN

OH O

P

P

P

 

O N O

O  

HO

2NADH + H+ O HO HO

UDPG

2NAD+ OH

H2O UDPG-deshidrogenasa

OH O O OH

XR

RX-H

OH

O

O

HO HO HO

HN O

P

P

 

O  

O N O

HO

OH

UDPGA  

En RX-H: X = O (Alcoholes 1os, 2 os , 3 os y ácidos), N (aminas 1ª, 2ª), S (tioles), C (compuestos con metilenos activos).

Figura 25.- Mecanismo de glucuronoconjugación. glucuronoconjugación.

 

53

 

Ejemplos: H N

O OH

O

Bu

NH2

OH

N

Cl

H

O   OH

N O

Ph

N

Ph

Ph

fenilbutazona

ác. salicílico anilina

oxacepan

 

Figura 26 .-Compuestos susceptibles de

glucuronoconjugación.

2.2.2. Reacciones de conjugación con sulfato

NH2 N N

P

P

P

O

N N

N O

O

sulfurilasa

ATP

NH2

P P

SO4

HO

OH OH

S

N

N O

P

O

N

O

APS

O OH OH

ATP APS-quinasa

NH2 N

O R X

S

O

R-X-H OH

sulfotransferasa   (sulfoquinasa)

O

HO

S

N O

P

O

PAPS OH

O

Figura 27.- Conjugación con sulfato

2.2..3. Reacciones de acetilación Enz-SH O O

 AcHN-HN

Enz-SH

Enz-S

CH3

Ac-S-CoA

N

HS-CoA

O

H2N-HN

N

isoniazida

Figura 28. Mecanismo de la acetilación

N

O

O

P  

N

 

 

54

 

2.2.4. Reacciones de metilación NH2

HO2C   NH2

OH

N

NH2

HO

+

HO

S

N

+

N N

O

Me

noradrenalina OH OH

S-adenosilmetionina COMT (metiltransferasa) NH2

HO2C   NH2

OH

N

NH2

MeO

+

N S

HO

N N

O

OH OH

S-adenosilhomocisteina

 

Figura 29.- Reacciones de metilación 2.2.5. Conjugación con glutatión NH2

H N HS

E-S

COOH

 

N H

O

glutatión-transferasa

COOH

COOH

E+

O O

NH2

H N

O

 

N H

COOH

(GSH)

aa γ

NHAc E-S

NH2

glicina NH2

E-S E-S O

 

OH

Derivado del Ac-CoA ác. mercaptúrico

CoA-SH

O

 

OH

 

E+: Epóxidos, C=C-Z, R-X, Quinonas.

-glutamil-aa

cisteinil-glicinasa

O

 

N H

COOH

Figura 30.- Mecanismo de la conjugación con glutatión

 

55

 

2.2.6. Conjugación con aminoácidos PPi

ATP

AMP

CoASH

CO2H

CO-AMP

H N O

CO-SCoA

COOH R

CoASH RCH(NH2)COOH  

Figura 31.- Conjugación con aminoácidos

3. Aspectos estereoquímicos en el metabolismo N COOEt N

hidrólisis*

H

Me

 N-desalquil.

Ph N COOH

etomidato

O   Me

N H

Me Ph

O   OH N N H

Me Ph

O   NH-CH2CO2H

* preferente en el enantiómero R 

 

Figura 32.- Metabolismo del

etomidato

 

56

 

Porcentajes relativos X = Cl X = Br X = I OH X

X

 4

10

único

X X

X

X

 

OH

1

1

0

X

 

OH

3

2

0

Figura 33.- Metabolismo de 4,4´-dihalobifenilos en conejo

CO2H

2´

CO2H

2

Me

2´

A

CO2H Me

ibuprofeno (racémico)

HO

2´ 2

CO2H Me

Metabolito en orina ibuprofeno   B   A

B Relación de estereoisómeros (%)

71(S ) /29 ( R   R) 71(S )/29 )/29 ( R   R) 43(2S ,2´ ,2´S )/ )/ 13 (2 R,2´ R  R)/44 (2S ,,2´ 2´ R   R)

 

 

Figura 34.- Metabolismo de ibuprofeno. 

4. Métodos de estudio de metabolitos. Los fármacos se excretan inalterados o metabolizados (conjugados o no). Las técnicas de estudio son las habituales en la determinación estructural de compuestos químicos. Recientemente se ha desarrollado ampliamente la cromatografía líquida de alta eficacia combinada con la espectrometría de masas.

57

   

QUÍMICA FARMACEUTICA Tema 7.- Profármacos y Latenciación de fármacos Conceptos básicos. Diseño de profármacos. Profármacos con estructura de ésteres. Amidas y azocompuestos como profármacos. Profármacos  bioprecursores.  bioprecurso res. 1.  Conceptos básicos.

Un profármaco es un compuesto químico que, después de ser administrado, en el organismo se transforma metabólicamente en otro compuesto químico diferente que es el que presenta la actividad biológica esperada. Un  profármaco es normalmente inactivo pero no tiene porque ser totalmente inactivo. En general, un profármaco consta de una parte no necesaria para la acción farmacológica y del propio fármaco, que se unen por un convalente, figura 1a. En otros casos, la biotransformación consiste en enlace una simple reacción de oxidación o de reducción, figura 1b. a) Fármaco

 b)

 

R R´

Modulador 

in vivo

in vivo

R

X

R´

X

 

Figura 1

Fármaco

O

+

Modulador 

 2. Diseño de profármacos profármacos 

El diseño de un profármaco implica que se produzca la  biotransformación en el sitio y a la velocidad adecuada. Esto implica una complejidad adicional en los costes, toxicidad, inestabilidad química y en las diferencias de las especies. Por ejemplo, los ésteres alifáticos de la penicilina son  profármacos en la rata y el ratón, pero falla la biotransformación en el conejo,  perro y en el hombre. hombre. El derivado del del ácido valeriánico, ácido ácido 4-[4-(2-fluorofenil)fenil]-pentanoico, tiene actividad antiinflamatoria en rata, porque se transforma en el derivado butírico, mientras que en hombre la transformación enzimática es muy lenta, comportándose prácticamente como inactivo. rata

Me

F

COOH

hombre

 

Me COOH F

 

Figura 2

 

58

 

Un profármaco puede estar dirigido a resolver problemas tanto farmacéuticos como farmacodinámicos. En el aspecto farmacéutico puede resolver problemas problemas de mal sabor, de dolor en la inyección intravenosa, intravenosa, o irritación gastrointestinal. En el aspecto farmacodinámico puede resolver: a) la  penetración en los tejidos, modificando la lipofilia o la solubilidad, lo cual puede conducir a una mejor absorción o mejor acceso al lugar de acción, b) reducir el metabolismo presistémico, mejorando la biodisponibilidad, c) conducir a transformaciones selectivas para producir el fármaco en el lugar de acción, y d) alterar la velocidad de aparición o duración de la acción del fármaco.   3. Profármacos Profármacos con estructura estructura de ésteres. ésteres. 

Son derivados de ácidos carboxílicos en los que el grupo carboxílico  puede estar en el fármaco ó en la parte que no ac actúa túa como tal. a)  Ésteres alifáticos aromáticos: presentan las siguientes ventajas i.  Sony baratos. ii.  Se preparan fácilmente. iii.  Son químicamente estables. iv.  Los productos de hidrólisis no son demasiado tóxicos. El enalapril es un profármaco con estructura de éster etílico del enalaprilato, usado como inhibidor ACE (angiotensin-converting enzyme), que se utiliza para controlar la hipertensión. El enalaprilato es muy polar y se absorbe muy poco (7A

  Par libre del  Nitrógeno   amínico

Cl

Cl CH3 O

N CH2C

5A

  Pares libres   de otros   heteroátomos

CH

Clorgilina

 

Figura 7. Patrón del PEM con actividad MAO (tipo A)  

Esta distancia debe estar  comprendida entre 5.3 y 6.0 A

Sistema de anillosπ aromáticos

CH3

N

  Par libre del  Nnitrógeno   amínico

CH2C

CH

CH3

Deprenilo

 

Figura 8. Patrón del PEM con actividad MAO (tipo B)    Ejemplo 2. Se ha descrito un paralelismo entre la actividad de un conjunto de agonistas de la histamina frente al receptor H 2 y el valor del mínimo del PEM que se  presenta en las proximidades de uno de los nitrógenos del anillo de imidazol. En la tabla ta bla se indican las actividades de estos compuestos y los valores mínimos de PEM que corresponden al par libre de N que se señala en la fórmula de la histamina con un asterisco. Se dan los valores para la especie neutra y del catión obtenido al protonar el grupo amino de la cadena alquílica.

H N N ∗

H N NH2

(histamina)

∗N

NH3

(histamina protonada)

 

Aunque las tres moléculas más activas presentan los valores mínimos del PEM,

tanto en su forma neutra como protonada, no pueden explicarse las diferencias de actividad entre ellas ni tampoco entre las cuatro menos activas.

 

98

 

  Tabla 1: Relación de actividades de agonistas del receptor  H 2 de la histamina y sus PEM. Valores mínimos de PEM Catión del Molécula neutra  N de la cadena alif.

Compuesto

Actividad agonista H2 relativa

Histamina

100

-101.37

-22.04

 N-metilhistamina

74

-101.71

-23.82

4-metilhistamina

43

-103.01

4-clorohistamina

11

-91.60

-12.84

6.8

-92.84

-13.14

2-tiazoliletilamina

2.2

-89.68

-3.90

4-nitrohistamina

0.6

-86.36

-7.55

1,2,4-triazol-3-il-etil

-24.38

amina

4.  Complejo fármaco-receptor. fármaco-receptor. La interacción de un fármaco (ligando) con un receptor debe ser tal que se  produzca una disminución de la energía libre de Gibs, al formarse el complejo.

F

+ R 

F.R 

F.R 

K = F

R 

 

∆G = - RTln RTln K

La determinación de la disminución de la energía libre (si se produce) podría

hacerse sintetizando previamente los correspondientes compuestos, pero debido a lo tedioso de la labor, se opta por hacer evaluaciones virtuales. Para ello se crea un modelo virtual del fármaco y otro de la m macromolécula acromolécula con la cual interacciona y por medios matemáticos se determina si la interacción entre ellos lleva asociada una disminución de la energía libre. Como primera aproximación de los dos términos de ∆G sólo atendemos a ∆H, y no se toman en consideración T∆ T ∆S, aunque en algunos casos puede ser importante ∆G = ∆H - T∆S Existen diversas estrategias para abordar el estudio de las relaciones entre la estructura química y la actividad biológica, usando las herramientas que hemos descrito, y que se recopilan en la tabla 2.

 

99

 

 

Tabla 2: Estrategias informáticas en el diseño de fármacos. Estructura del receptor   desconocida  * Química combinatoria Estructura del ligando  desconocida 

Estructura del receptor  conocida * Diseño de novo

* Ensayos de detección de * Búsquedas 3D basadas en cabezas de serie (HTS) el receptor * Modelos de farmacóforos

*Interacciones ligandoreceptor  Estructura del * Búsquedas 3D basadas en *Dinámica molecular y ligando el ligando/farmacóforo técnicas de docking conocida (acoplamiento) * QSAR 2D y 3D Se supone que en la molécula de fármaco existe una región denominada grupo farmacóforo que contiene una información privilegiada para el reconocimiento por el receptor, puesto que es complementario del mismo, tanto desde el punto de vista estérico como electrónico. Así mismo, la región de la macromolécula (receptor) es también complementaria del grupo farmacóforo del fármaco. Por ello y como se indica en la tabla anterior, cuando se conoce la estructura del farmacóforo del fármaco la investigación se centra en la búsqueda de análogos que contengan ese grupo ó en la deducción de la estructura del receptor. Por otro lado, cuando se conoce la estructura del receptor la estrategia será construir modelos de fármacos cuyos grupos farmacóforos sean complementarios del receptor y probar que la interacción produce una disminución de la energía libre. Cuando se desconoce la estructura del receptor la estrategia consiste en seleccionar conjuntos de compuestos que, siendo semejantes desde un punto de vista

estructural, presentan grados distintos de actividad frente a un mismo receptor  biológico, o conjuntos de moléculas estructuralmente no relacionadas pero de semejante actividad biológica. En todo caso, se trata de encontrar semejanzas o diferencias entre las estructuras moleculares que pueden relacionarse con su mayor o menor actividad. En un primer paso se comparan, mediante las herramientas informáticas la disposición de los átomos (o ( o grupos de ellos) que constituyen una molécula con otra que se toma como referencia. Esto no se hace manualmente sino mediante un programa tal como BIOSIM, que para la comparación utiliza la distancia cuadrática entre las  posiciones, través de sus y, de z) coincidencia. de determinados núcleos (i),  previamente aseleccionados, paracoordenadas determinar el(x, grado     

DA-B     = Σ jnúcleos seleccionados (xAi -xBi)2 + (yAi -yBi)2 + (zAi -zBi)2 En dicho cálculo siempre los grados de libertad son 6: las traslaciones sobre los tres ejes y las correspondientes rotaciones sobre los mismos. El cálculo encuentra un mínimo (máxima concordancia) que puede ser local o absoluto, figura 9.

 

100

 

  Figura 9: Superposición de la estructura tridimensional de la serotonina con la de la 8-OH DPAT, un agonista selectivo del receptor 5HT 1A La mera comparación geométrica de las estructuras moleculares sin tener en cuenta sus propiedades eléctricas es muy imperfecta, por ello adicionalmente se deben tener en cuenta aspectos adicionales complementarios, y por ello se recurre a comparar las distribuciones de PEM. Esta comparación puede ser manual, observando ambos mapas, o mediante un algoritmo de comparación definiendo un parámetro Z cuyo valor está comprendido entre 0 y 1. Se le asigna el valor 1 cuando a cada punto con PEM negativo en una molécula le corresponde un PEM negativo en la otra y el valor 0 cuando en ningún punto coinciden. Por este procedimiento se ha estudiado una serie de 6 sustratos de

monoaminooxidasa tipo A posición respecto relativa del más que activo decoincidir ellos (serotonina), los  pares de moléculas en una hace los planos colocando de los anillos y los restos de alquilamina para estudiar la relación entre la semejanza obtenida y las actividades biológicas, determinadas experimentalmente, figura 10. Ambas propiedades muestran una correlación lineal casi perfecta.

Correlación entre las semejanzas de las distribuciones de PEM y la actividad MAO tipo  A. Coef. Semejanza Compuesto (serotonina/compuesto) (serotonina/compue sto) Actividad MAO (%) Bencilamina Feniletilamina Tiramina Dopamina Triptamina Serotonina

0.3037

3

0.3733

9

0.5256

43

0.6294

46

0.7067

62

1

95

 

101

 

  100 90

   A      O    A    M    d   a    d    i   v    i    t   c    A

80 70 60 50 40

 y = 134,269 x -36.19

30 20 10 0 0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.10

Z

 

Figura 10. Correlación del valor de Z de varias aminas con su actividad MAO tipo A.

Cuando se conoce la estructura del receptor y la del del ligando, o sustrato, se modeliza el complejo fármaco receptor. De este modo se simula el acoplamiento del sustrato con el sitio activo del receptor. Este enfoque que parece muy atractivo aún tiene el inconveniente de que existen pocos datos experimentales sobre la estructura tridimensional del sitio activo de receptores. Un ejemplo típico se representa en la figura 11, donde puede verse el complejo formado por la dihidrofolato reductasa con el metotrexato, a partir de difracción de rayos X.

Figura 11. Representación gráfica de la estructura tridimensional del complejo del metotrexato con la dihidrofolato reductasa de  E. coli.

 

102

 

La interacción del fármaco con el receptor se estudia de manera que se hace una minimización de la energía del sistema, de forma análoga al empleado para una molécula definiendo la función de onda. Una vez hecho este cálculo, que puede considerarse previo, se le adicionan moléculas de agua que actuarán como agentes de solvatación, tanto antes como después de la formación del complejo fármaco-receptor.

 

103

 

 

Tema 11. Síntesis de Fármacos a través de Química Combinatoria. Introducción. Síntesis en fase sólida. Química combinatoria. Métodos de obtención de quimiotecas. Análisis por desconvolución. Síntesis en paralelo de compuestos. Ejemplos representativos. 

1.  Introducción

La metodología seguida para el descubrimiento de nuevos fármacos ha cambiado esencialmente en los quince últimos años. Inicialmente se partía de productos naturales de los que se conocía alguna actividad biológica y de forma iterativa se hacía la transformación estructural y sus correspondientes ensayos biológicos. Posteriormente, se extendió el mismo procedimiento a compuestos de síntesis. Entre los factores que más han influido en la metodología de búsqueda de nuevos fármacos, cabe citar: a)  Los ensayos biológicos, hoy día, se hacen de forma sistemática y con un alto grado de automatismo (ultrahigh throughput screening), lo que  b) 

 permite a un laboratorio far farmacéutico macéutico de cientos de miles de compuestos para un solo objetivo entener muyresultados poco tiempo. Respecto a la aplicación de las técnicas computacionales, tanto en la optimización de un compuesto lider, como en el diseño de fármacos  basados en la estructura del receptor, interesa tener en cuenta la diversidad molecular. La probabilidad de tener éxito en un proyecto de "búsqueda de un fármaco" es directamente proporcional al número de compuestos ensayados, al número de ensayos biológicos y a la diversidad de las estructuras moleculares. P P =  Nc  =  Neb = de =

  Nc  . Neb  . de

α

Probabilidad de tener éxito en un proyecto de investigación número de compuestos preparados número de ensayos biológicos diversidad estructural

Estos puntos han constituido un reto para la síntesis orgánica, por la necesidad de sintetizar un alto número de compuestos en poco tiempo. En el campo de la síntesis se ha  pasado de la síntesis de compuestos de forma individual a la síntesis simultánea de colecciones de compuestos, partiendo, al mismo tiempo de diversos reactivos. Esto es lo que se ha denominado Síntesis Orgánica Combinatoria, que fundamentalmente se ha llevado a cabo en fase sólida.

104

   

  2. Síntesis en fase sólida

Aunque también pueda hacerse en disolución, la Síntesis Orgánica Combinatoria se realiza normalmente en fase sólida. De este modo pueden hacerse las reacciones prácticamente cuantitativas, dado que pueden utilizarse excesos de reactivos. Además los productos  pueden separarse se pararse ((de de los rreactivos eactivos en exceso y de los subproductos formados) y purificarse  por simples lavado lavadoss al estar anclados a un soporte. Por otra parte, la síntesis en fase f ase sólida s ólida  presenta el inconveniente de añadir a la secuencia sintética las etapas de unión (anclaje) y separación del soporte.

La síntesis en fase sólida se efectúa sobre un soporte polimérico, resultante de la condensación del poliestireno con divinilbenceno y posterior funcionalización, de modo que posea un grupo funcional (linker) que le permita unirse al reactivo. En la figura 1 se indican algunos soportes funcionalizados empleados en síntesis en fase sólida. NH2

Cl

OH  

NH2

NH2

OMe

OMe

 

O OH Cl Cl O

 

Figura 1. Soportes poliméricos funcionalizados

El ejemplo más clásico de síntesis en fase sólida es la síntesis de péptidos de Merrifield (Universidad de Rockefeller, 1963), figura 2.

105

   

Boc

H N

COOH R1

Et3 N, CH 2Cl2 Cl

O

H N

O R1

Boc   1) CF3COOH   CH2Cl2

O

R2

H N

O R1

Boc

N H

H N

2) Et3 N

COOH R2

Boc

DCC, CH2Cl2

O

O

NH2

O R1

 

1) CF3COOH   CH2Cl2

2) Et3 N

Boc

O O R1

COOH R3

R2

H N

H N

DCC, CH2Cl2

NH2

O

H N

O R1

O

O

H N

HO R1

O

R2

NH2 N H

O

O

R2 N H O

H N

Boc

R3

1) HBr, CF3COOH 2) Piridina

R3

 

Figura 2. Síntesis de péptidos en fase sólida.

3. Química Combinatoria

La Síntesis Orgánica Combinatoria viene a representar un enfoque diametralmente opuesto al de la Síntesis Orgánica de los últimos 50 años, donde a través de reacciones regioselectivas y estereoselectivas se pretendía la síntesis de un único compuesto. En contraposición, en la Síntesis Orgánica Combinatoria más que generar compuestos únicos

 

106

 

se pretende crear poblaciones de moléculas con diversas estructuras moleculares relacionadas. Por ello, el método de síntesis individual de cada compuesto ha dado paso a la Síntesis Combinatoria, de una forma análoga a como la revolución industrial supuso la sustitución de los productos manufacturados de forma individual, con su correspondiente alto coste unitario, al concepto de producción en serie, por llevar asociado una reducción del esfuerzo y coste de preparación. Esta idea ha tardado un siglo en aplicarse a la  preparación de compuestos en la investigación de fármacos, a pesar de que esta aproximación tiene un claro precedente en la Naturaleza, que de siempre la ha aplicado a la unión de bloques reaccionantes diversos (monosacáridos, nucleósidos y aminoácidos) para la creación de macromoléculas (carbohidratos, oligonucleótidos y péptidos/proteínas). Para llevar a cabo una Síntesis Combinatoria, se seleccionan conjuntos discretos de moléculas

 pequeñas reactivas que puedan pue dan originar los componentes de la colección. Síntesis orgánica (individual)

 A + B

C

Ejemplo: CH3-COOH   + CH3CH2OH

 

 

CH3COOCH2CH3

 

Síntesis orgánica combinatoria A1,2,..n

+

B1,2,...m

C1-1, 1-2,...n-m

 

Ejemplo: R 1CO2H

+ R 2CH2OH

R 1 y R 2  = H, Me, Et, Pr, i-Pr    Bu, i-Bu, t-Bu

R 1CO2CH2R 2 64 compuestos

 

En general, el número de compuestos de una colección es el producto de los números correspondientes a los reactivos de cada clase de reactivos que intervienen en los  procesos de síntesis.  N = a . b . c. ... En los péptidos, el número de compuestos de una colección, N, es igual al número de aminoácidos que reaccionan en cada etapa, a, elevado al número de aminoácidos que contiene cada uno de los péptidos de la colección, n.

107

   

 N = an  Así, con los 20 aminoácidos naturales, puede prepararse una quimioteca de 202  = 400 dipéptidos, en la segunda de 20 3 = 8000 tripéptidos y de 204  = 160.000 tetrapéptidos. Para sintetizar una colección combinatorial, las reacciones individuales deben ser fiables y versátiles. Un factor importante, y difícil de tener en consideración, es la reactividad diferencial de los reactivos análogos; por ejemplo, en el campo de los péptidos, la reactividad de los diferentes aminoácidos no es la misma; concretamente la de la glicina es cuatro veces superior a la de la arginina. Además, todas las etapas de las síntesis deben ser automatizadas. Todo esto supone que el tiempo y el coste asociados a la preparación de

una colección son altos. Además, aunque todas las las reacciones químicas y las pruebas  biológicas fuesen automatizadas y pudieran ensayarse cientos de miles, ó millones de compuestos en un año, el proceso es muy caro y la fiabilidad de los ensayos es menor cuando se hace en mezclas de muchos compuestos. 4. Obtención de colecciones de compuestos químicos a)   Reacción de un reactivo unido a la resina con un conjunto de reactivos.

 ,

,

= resina reactivos diferentes  

b) Reacción de una mezcla de reactivos, unidos a la misma resina, con un solo reactivo.

= resina reactivos diferentes   Figura 3. Diferentes formas de obtención de quimiotecas

108

   

Un caso particular es del portioning-mixing (juntar y dividir), figura 4.

 = = resina  bloques reactivos

diferentes

  Figura 4. Colección de 27 compuestos, obtenidos por el método de juntar y dividir (portioning mixing).

109

   

c) Por reacción de varios reactivos diferentes con varios intermedios unidos a resinas, figura 5. Este procedimiento es poco útil porque da lugar a mezclas muy complejas y difíciles de analizar. = resina

, ,

 reactivos diferentes

  Figura 5. Reacción de una mezcla de reactivos con diferentes intermedios unidos a

resina. 5. Análisis de las mezclas combinatorias

 No debe olvidarse que el objetivo de tener una quimioteca es disponer de una colección de compuestos que puedan ser sometidos de manera automática a pruebas  biológicas, con eell fin de descubrir compuestos activos que cconstituyan onstituyan nuevos nuevo s co compuestos mpuestos líderes. Por tanto, podemos distinguir dos etapas claramente diferenciadas en la evaluación  biológica de las colecciones de compuestos compues tos preparadas: a)  En primer lugar, determinación de las especies, si las hubiese, que presentan actividad frente a la diana farmacológica escogida en el ensayo biológico miniaturizado.  b)  Elucidación de la estructura del compuesto activo. Generalmente se refiere a la determinación de la secuencia de los componentes que forman el compuesto activo, por ejemplo, en el caso de péptidos se trata de determinar la secuencia de los aminoácidos que lo componen. Respecto a los ensayos biológicos de cada colección, éstos pueden hacerse directamente en los compuestos a ladeterminar resina polimérica ó en disoluciones de los compuestos liberados del soporte.unidos Así, para que sustancias presentan actividad,  podrían tratarse con una sus sustancia tancia marcada, por ejemplo una enzima que actúa de diana. La formación del complejo desencadenaría una respuesta (por ejemplo, fluorescencia) que  permitiría su detección. Una vez determinado, mediante los ensayos biológicos, que en la colección de compuestos preparada existe al menos una sustancia que presenta actividad, debemos identificarla, para ello se utilizan algunos de los siguientes métodos:

 

110

 

2.- Quimioteca codificada  Consiste en introducir marcadores o códigos en una cadena lateral de la resina al mismo tiempo que se hacen las etapas de síntesis, de tal manera que una vez liberados y descodificados permiten recomponer la secuencia de síntesis empleada. Cada uno de los  bloques se relaciona con un único eslabón codificador. La presencia o ausencia de marcadores, así como su identificación se puede detectar mediante técnicas espectroscópicas de RMN y/o EM.

+

 b)

a)

+

+

compuesto activo

Cadena extra secuenciable

compuesto activo

  Figura 7. Esquema de quimioteca a) no codificada, y b) codificada.

3.- Quimiotecas parciales  Por ejemplo, una colección de tetrapéptidos preparada con los 20 aminoácidos esenciales y otra también de tetrapéptidos pero sólo con 19 aminoácidos (en la que falta la alanina). Si la quimioteca parcial presenta la misma actividad que la general, se deduce que la alanina no está en el compuesto activo o no es esencial para la actividad. Si por el contrario, en la quimioteca que no contiene alanina no presenta actividad ó está muy disminuida, puede afirmarse que este aminoácido es esencial en la molécula activa.

112

   

6. Síntesis en paralelo 

La síntesis orgánica combinatoria constituye un procedimiento eficaz de síntesis de un gran número de compuestos (colecciones), por la reducción de etapas. Sin embargo, constituye un problema de difícil solución conocer cual es el compuesto activo de una mezcla, como se ha visto en el apartado anterior. Por ello, cada día se emplea más la síntesis simultánea de compuestos individuales. El procedimiento más usado es el que se lleva a cabo de modo que haya un compuesto por soporte (one bead one compound). En la figura se detalla el procedimiento de síntesis paralela de 18 compuestos.

Figura 8. Esquema de síntesis paralela (one bead one compounds) de una colección de 18 compuestos. 7. Ejemplos representativos

Ejemplo 1. Quimioteca de benzodiazepinas. a)  Esquema retrosintético: R4 O

N

NH2

R1

R3

HO   O

R1

N

H2N R2

R4

R3

O

R2

X

  113

   

   b)  Síntesis: O NC

O

O

O X

NC

O

O NO2 O

NO2

HO

KN(TMS)2

SnMe3 NH2

SnMe3 O

  Cl O O

R2

1.- Pd(0),  

H N

NO2

O

SnMe3

2.- NaSH

O N H

O NH2 O O

R2

 

R3 Fmoc

F N H

R4 N

P

O

O

O

R3

1.- Piperidina,DMF 2.-HOAc

N

3.R2

Bn

Li N

R3 O

O

Fmoc

O

N H

NH

N H

O

O

O

O

4.- R-X

R2

 

TFA R4 N

O R3

HO N

R2

 

114

   

  Ejemplo 2: Quimioteca de análogos de captopril (inhibidor ACE, inhibidor de la enzima convertidora de la angiotensina): Se trata de hacer una quimioteca de pirrolidinas altamente funcionalizadas, mediante síntesis paralela. El m más ás potente (Ar = Ph, R 2  = H; R 3= COOMe, R 4 = CH(Me)-CH2SH) es más activo que el propio captopril. R2 R3 N

 

COOH

 Ar 

COOH

N

N

O

R1

O   R4

Compuestos de la colección (quimioteca)

SH

captopril

 

Ar = Ph, o-Tol R 2 = H, Me R 3 = COOMe R 4 = CH2CH2SH, CH2SH, CH(Me)-CH2SH

a)  Retrosíntesis: R2

R2

R3  Ar 

COOH N

R3

R1

 Ar 

N H

O   R4

R2

O   R4

R1

 Ar 

R1

N

COOH H2N

X

COOH

+

R3

+

COOH

+

R1

 Ar 

O

 

115

   

R2

R2

R3  Ar 

COOH N

R1

R3  Ar 

O   R4

R2 R3

+

+

COOH N H

R1

COOH  Ar 

N

R1

X O   R4

COOH H2N

+

R1

 Ar 

O

 

 b) Síntesis: R1

COOH Cl

+

O

R1

CbzHN

R1

CF3COOH  NHCbz

O

NH2

O

O O  Ar 

R2 R3

R2 R3

O O

 Ar 

N   R1 H X O   R4

R1

Et3 N, AgNO3, CH3CN

O

N

 

Ar 

O

+ Et3 N R2

R2

HF

O

R3

R3

COOH

 Ar 

 Ar 

N

R1

N

R1

O   R4

O   R4

 

Ejemplo 3: Quimioteca de complejos de platino antitumorales. Las poliaminas se han usado como ligandos multidentados en la formación de complejos metálicos de coordinación, cuya toxicidad frente a células normales es significativamente más baja que la correspondiente a tetraaminas libres no coordinadas. A continuación, se indica el esquema de un complejo de platino.

116

   

O N H

NHBoc

O

como en síntesis de péptidos

R1

N H

R2

H N R1

O N H

O

NHBoc R3

1) BH3, THF 2) HF R2 R1

NH

  NH Pt2+

K 2PtCl4 H2N

H N

R2 NH2

H N

 

H N

R3

R1

N H

R3

 

117

 

 

Tema 12. FÁRMACOS MODULADORES DE AMINAS BIÓGENAS. Introducción. Fármacos moduladores de aminas biógenas. Fármacos relacionados con la acetilcolina. 

1.  Introducción.Las aminas biógenas, es decir, aquellas que se biosintetizan en los organismos vivos, forman una amplia familia de sustancias, entre las cuales destacan aquellas que forman parte del grupo de los neurotransmisores. La neurona es la célula nerviosa y su membrana puede sufrir cambios en de permeabilidad provocados por la acción de los denominados neurotransmisores o ciertos fármacos. El grupo de los neurotransmisores puede subdividirse en tres conjuntos de sustancias estructuralmente relacionados: •  • 

Aminas y sales de amonio. Aminoácidos

• 

Sustancia P y encefalinas.

 Nos ocuparemos en este tema de las aminas, de una parte, par te, y de otra de la acetilcolina, una sal de amonio cuaternario.

2.  Fármacos moduladores de aminas biógenas.Dentro de este grupo consideraremos las catecolaminas, serotonina y la

histamina como sustancias de especial interés. Las catecolaminas  se biosintetizan a partir de la  L-tirosina, siguiendo el esquema representado:

118

   

  NH2 H

NH2

HO

H

tirosinahidroxilasa

COOH

COOH HO

HO

 

 L-Tirosina

L-Dopa

Aminoácidodescarboxilasa OH

HO

NH2

HO

NH2

dopaminahidroxilasa HO

HO

 Noradrenalina

Dopamina metiltransferasa

OH H N

HO

HO

Adrenalina

 

La enzima que actúa en el paso limitante de este proceso biosintético es la tirosinahidroxilasa, por lo que se ha tomado como diana para el diseño de fármacos inhibidores de la biosíntesis. Así se utiliza con éxito la ( S)-α-

metiltirosina. NH2 CH3

NH 2

HO

CH3

tirosinahidroxilasa

COOH

COOH HO

HO

(S)-a-Metildopa (S)-α-Metiltirosina (metirosina)

 

Por otra parte, tambien se inhibe con éxito la enzima aminoácido-

descarboxilasa, con lo cual se impide la biosíntesis a partir de la dopamina,  para lo cual se emplea la ( S)- α-metildopa. Otra estrategia para el control de las concentraciones de estas aminas en el organismo incide sobre su metilación en el grupo hidroxilo de la posición

119

   

 meta  por

la acción de la catecol-O-metiltransferasa  (COMT), proceso que

lleva a su inactivación. La serotonina  es un neutrotransmisor de amplia distribución en el organismo. Se produce a partir del triptófano  tomado en la dieta, según el esquema adjunto: NH 2 H

HO

NH 2 H

triptófanohidroxilasa

COOH

COOH

N H

N H

5-hidroxitriptófanodescarboxilasa HO

NH 2

N H

 

Serotonina (5-hidroxitriptamina)

Como se ha visto en el caso de las  catecolaminas, la biosíntesis puede ser inhibida actuando sobre la enzima responsable de la hidroxilación. Uno de los compuestos que actúan como inhibidor de esta etapa de la biosíntesis es la  p-

clorofenilalanina, aunque no se han desarrollado fármacos que puedan ser utilizados con este fin. (S)

H

  COOH

NH2

Cl

 p

-Clorofenilalanina

 

La histamina es un mensajero químico que actúa como neurotransmisor en el sistema nervioso central, aunque sus funciones sistémicas son más propias de una hormona. Se produce en el organismo a partir del aminoácido histidina por descarboxilación de la misma.

120

   

  (S)

  COOH

NH 2

histidinaHN N

H

NH 2

descarboxilasa

HN N

+

CO2

 

La histamina ejerce sus efectos biológicos por interacción con al menos

tres tipos de receptores específicos, denominados H1, H2 y H3.

Receptor tipo H1

Efecto biológico observado en el organismo Procesos de tipo alérgico (los antagonistas se denominan antialérgicos)

H2

Aumento secreción gástrica (los antagonistas se denominan antiulcerosos) Inhiben la síntesis y liberación de la histamina

H3 (Localizados en el SNC)

(No se han desarrollado fármacos que interaccionen con estos receptores).

Ejemplos de antagonistas sobre receptores H1.  Uno de los primeros antagonistas H1 conocido fue el piperoxano. O N

O

Piperoxano

 

De esta sustancia puede considerarse que derivan los demás, por sustitución del átomo de oxígeno por nitrógeno (serie de las etilendiaminas) e incluso por un átomo de carbono (serie de las propilaminas). Algunos ejemplos son:

121

   

  R

N

N

O

N N

R

R = H Difenhidramina

R = H Tripelenamina

R  p CH3O Medrilamina

R Cl Cloropiramida

R= o-CH3 Orfenadrina

R = CH3O Mepiramina

 

S N

N N N R

R = H Feniramina R = Br Bromfeniramina R= Cl Clorfeniramina

Prometazina

  Un subtipo muy representativo dentro del grupo de las etilendiaminas son las fenotiazinas, tal como la prometazina, denominados genéricamente “antihistamínicos tricíclicos”.

Ejemplos de antagonistas sobre receptores H2. A diferencia de los antihistamínicos H 1, el desarrollo de antihistamínicos H2 ha sido un claro ejemplo de diseño racional de fármacos. A  partir de modificaciones estructurales sobre la propia histamina, con el fin de lograr un antagonista adecuado, se llegó al agonista parcial H 2  denominado

guanilhistamina, con un grupo guanidino  terminal, como modificación del grupo amino inicial. NH

NH2

HN N

Guanilhistamina

NH

 

122

   

  La burinamida  fue el primer compuesto de los preparados que se comportaba como antagonista H2, sin capacidad agonista alguna, y se mostraba 100 veces más potente que la guanilhistamina. Nuevos estudios, enfocados  principalmente sobre la influencia de las formas tautómeras del anillo de imidazol y su basicidad, llevó a la metiamida, que aunque se mostraba mucho más efectiva que la anterior, también era muy elevada su toxicidad, produciendo

daño renal agudo. H N

H N

H N

H N

S HN

HN N

 

S

N

S

 

Metiamida

Burinamida

Afortunadamente, el análogo de la guanidina, aunque no era tan activo, no presentaba toxicidad tan elevada. La disminución del carácter básico del grupo guanidino  por introducción de un grupo ciano  llevó a disponer del  primer fármaco antihistamínico H2 con utilidad terapéutica: la cimetidina. H N

H N

H N

S

S

(E)

HN

HN N

Análogo de la Metiamida de la guanidina

H N

N

NH

N

Cimetidina

CN

 

Trabajos posteriores llevados a cabo sobre la cimetidina como cabeza de serie demostraron que el anillo de imidazol  no es imprescindible para el  bloqueo del de l receptor H2. Así, se han preparado diversos antihistamínicos que ya no tienen este anillo, tal como la roxatidina, introducido recientemente. O N

OH O

N H

Roxatidina

 

123

   

 

3.  Fármacos relacionados con la acetilcolina.3.1. Introducción. La acetilcolina, como todos los neurotransmisores, se caracteriza desde un punto de vista químico por ser una molécula de estructura sencilla, cuya  biosíntesis requiere pocas etapas, y de una elevada movilidad conformacional

que le permite interaccionar con distintos subtipos de receptores a través de distintas conformaciones de contenido energético muy similares. COOH (S)

Serinadescarboxilasa

HO

NH2 HO

H H2N

Etanolamina

Serina Colina-NMetiltransferasa

O CH 3

Colinaacetiltransferasa

CH 3

N(CH3 )3

N

HO CH 3

O

Colina

Acetilcolina

 

La acetilcolina  actúa sobre una serie de receptores que se agrupan en dos grandes grupos denominados receptores muscarínicos y nicotínicos. Las denominaciones provienen del hecho de que tanto la muscarina como la nicotina son activos frente a cada uno de ellos.

(S)

H3C

H 2C

(R)

N(CH3 )3 N

 

(S)

O

 

(S)

HO N

Muscarina

 Receptores muscarínicos:

 Nicotina

 

Experimentalmente se ha establecido que al

menos existen tres subtipos denominados M1, M2 y M3. 124

   

 Receptores nictotínicos:

Han podido aislarse de ciertos órganos

defensivos de los peces denominados “rayas”. Hasta el presente se considera dos subtipos que interaccionan con antagonistas con distintas características estructurales.

3.2. Confórmeros de la acetilcolina e interacción con los receptores.  El establecer la naturaleza de un equilibrio conformacional para una

sustancia, aunque tenga una estructrura relativamente sencilla, es un problema complejo, puesto que la distribución poblacional de los distintos confórmeros depende de hecho del “ambiente” en que se encuentran las moléculas, ya que las interacciones intermoleculares y con el disolvente, si lo hay, pueden ser determinantes. Para el caso de la acetilcolina se ha establecido que: a) 

En estado cristalino (por difracción de rayos X) se concluye

que es la conformación gauche la que la molécula adopta para formar la red cristalina.  b)  Los cálculos de orbitales moleculares (simulando una molécula en el vacío) muestran que también sería esta conformación la termodinámicamente más estable. c) 

Los espectros de RMN de disoluciones en diversos

disolventes vuelven a señalar a dicha conformación como la preferida. Se justifica la mayor estabilidad de la conformación gauche  con respecto a la antiperiplanar   considerando la existencia de una interacción intramolecular de tipo electrostático entre la carga positiva del átomo de nitrógeno y un par de electrones del grupo carboxilo del éster. Nótese que como consecuencia de que cualquier conformación gauche de esta molécula que se considere es quiral, existirá otra conformación enantiomérica de la  primera que contribuirá al equilibrio conformacional en la misma extensión que aquella.

125

   

N

O

N

O

H

O

H

H

H

H

O

H

H

H

H

H

O

H

H O

 

gauche I 

 

N

antiperiplanar 

 

gauche II 

 

Al objeto de iluminar en lo posible sobre la naturaleza de los confórmeros de la acetilcolina que interaccionarían con los distintos receptores ya comentados, se hizo uso de la estrategia de preparar análogos que pudiesen existir en conformaciones rígidas, aunque los resultados no han sido demasiado  brillantes. H H H

N(CH3)3

H

OAc

OAc N(CH3)3

H H

 

sinclinal (acetilcolina)

análogo sinclinal

(forma racémica inactiva) OAc

OAc H

H

H H

H

H N(CH3)3

N(CH3)3

antiperiplanar (acetilcolina)   análogo antiperiplanar 

(forma racémica inactiva)

 

126

   

H

H H

H

H

H H

H

OAc N(CH3)3

OAc N(CH3)3

eclipsada (acetilcolina)

H

OAc H

 

cis

(H3C)3N

análogo eclipsado

OAc H

H

OAc

(racémico inactivo)

OAc

H N(CHH3)3

H N(CH3)3

anticlinal (acetilcolina)

 

(H3C)3N

análogo anticlinal

trans

H

(+) activo receptor muscarínico (-) inactivo  

Estos resultados se interpretan admitiendo que el confórmero anticlinal  debe ser activo sobre el receptor muscarínico, pero al no haber obtenido aún un resultado positivo con modelos rígidos sobre el receptor nicotínico, no puede afirmarse nada sobre la conformación, o conformaciones activas, de la acetilcolina en su interacción con este último receptor.

3.3 Fármacos agonistas de la acetilcolina La acetilcolina es una sustancia de estructura muy sencilla que puede sintetizarse a escala industrial con suma facilidad, pero sin embargo debido de una parte a su elevada inestabilidad en disolución –muy fácil hidrólisis de la función éster en el tracto gastrointestinal y por la acción de las esterasas  plasmáticas que impide tanto su administración oral como parenteral- y, por otra, su naturaleza de sal de amonio cuaternario, que hace que su absorción vía oral sea precaria, lleva a la necesidad de contar con agonistas que puedan suplirla con ventajas.

Agonistas muscarínicos En la búsqueda de estas sustancias la molécula de acetilcolina se ha modificado siguiendo las siguientes estrategias:

127

   

a)  Modificaciones en los sustituyentes sobre el átomo de nitrógeno. La sustitución, total o parcial, de los grupos metilo por otros más voluminosos lleva a la aparición de propiedades antagonistas. No han tenido éxito.  b)  Modificaciones en la cadena alifática central. El aumento de la longitud de la cadena lleva a resultados negativos, al igual que la sustitución en la posición α con respecto al átomo de nitrógeno. Sin embargo, la sustitución en β  con metilo lleva a la

metacolina  análogo con selectividad muscarínica y de

mayor resistencia a la hidrólisis. O

  H

H3C

CH3 CH3 N

(S)

H3C

CH3

O

metacolina   actividad muscarínica: S>R  

c)  Modificación de la función éster. La preparación de diversos isósteros de la función éster como cetona, amida, tioéster, etc., ha llevado a una serie de análogos desprovistos de actividad colinérgica. Afortunadamente otros retienen dicha actividad y se muestran además más resistentes a la hidrólisis, tal como ocurre con ciertos carbamatos, como el carbacol. Derivado de éste es el

betanecol, fármaco con actividad muscarínica altamente selectiva que se administra vía oral. O

 

O

CH3 CH3

  H

N H N

O

CH

2

3

H N

N

(S)

O

CH

2

3

Carbacol

Betanecol

O

H2N

CH3 CH3

H3C

O

OR

H2N

OR

 

128

   

La menor velocidad de hidrólisis del grupo carbamato con respecto a la del éster parece deberse al menor carácter electrófilo del grupo carbonilo consecuencia del efecto +R del átomo de nitrógeno que neutraliza la carga  positiva parcial sobre el átomo de carbono inducida por los átomos de oxígeno. d) 

Agonistas desarrollados sobre otras bases. Son diversos los

alcaloides que presentan propiedades de agonistas muscarínicos, tal como la

pilocarpina (aíslada de Pilocarpus jaborandi). COOCH3 N N O

O

 

Pilocarpina

N

Arecolina

 

Diversos derivados sintéticos, más o menos complejos de la arecolina  (aíslado de  Areca catecu) tienen especial interés debido a su posible utilización en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, por lo que la búsqueda en este campo está siendo muy intensa.

129

   

 

3.4 Fármacos antagonistas de la acetilcolina  Antagonistas muscarínicos  Los primeros antagonistas muscarínicos conocidos fueron los alcaloides atropina (aíslado de Atropa belladona) y atroscina. Ambos se aíslan en forma de racémico, aunque en las plantas se encuentra el enantiómero de

configuración S que se racemiza en el proceso de aislamiento en medio ácido.

N

N

O

H

H

OH

OH

H O

O

H

*

* O

O

Atropina

Atroscina 8 N

1

2 4

7 5

3

6

Tropano: 8-Metil-8-azabiciclo[3.2.1]octano

 

La diferencia entre estas moléculas y la de acetilcolina  radica fundamentalmente en el tamaño, especialmente por lo que respecta al anillo aromático y al de tropano. Son diversos los productos de síntesis que presentan propiedades de antagonistas muscarínicos, caracterizados por el elevado volumen y lipofilia de los sustituyentes en las proximidades del grupo éster, tal como ocurre en los anteriores alcaloides, aunque también se suele incrementar el volumen de los sustituyentes sobre el átomo de nitrógeno. Algunos ejemplos son:

130

   

O O

O O

I

N NH2 N

Propantelina

Aminopentamida

N

O O

N

 

YM-905

Antagonistas nicotínicos.  Desde el punto de vista farmacológico no han encontrado una aplicación continuada debido a sus muchos efectos secundarios, ya que  bloquean todo el sistema nervioso vegetativo. Se han utilizado como hipertensores, pero hoy se conocen otros fármacos con la misma función mucho más efectivos y seguros. El primer compuesto conocido de este tipo fue el cloruro de

tubocurarina (principio activo del curare) utilizado por los indios amazónicos en la caza y la guerra por sus propiedades paralizantes.

H3CO OH

O

H 3C (S)

N

CH3

N H

(R)

2Cl CH 3

H 3C H O H3 CO OH

 

Cloruro de tubocurarina

131

   

A partir de este estructura se han preparado moléculas mucho mas sencillas, de naturaleza doblemente catiónica, tal como el fármaco suxametonio  que se hidroliza con relativa facilidad, transformándose en dos moléculas de colina. H3C H3C N H3C

O O O

N

CH3 CH3

CH3

O Suxametonio

 

3.5 Fármacos inhibidores de la enzima acetilcolinesterasa a)  Inhibidores reversibles. Una manera lógica de aumentar la concentración de acetilcolina cuando ello es necesario podría ser el evitar su hidrólisis, es decir inhibiendo la acción de la enzima que cataliza este proceso: la acetilcolinesterasa. El mecanismo de hidrólisis es el usual para la mayoría de las reacciones catalizadas por esterasas, donde la especie nucleófila es la serina y la histidina interviene como agente de transferencia de protones en un proceso de catálisis ácido-base.

El primer compuesto conocido como inhibidor reversible

de la

enzima acetilcolinesterasa fue la fisostigmina, alcaloide tóxico aislado del haba 132

   

Calabar y que ha servido de cabeza de serie para el diseño de nuevos inhibidores de este tipo. H N

CH3

O

H3C O N

N H

CH

  CH

3

3

Fisostigmina

 

Es importante notar que:

1)  Que el átomo de nitrógeno del anillo de pirrolidina extremo de la molécula se encuentra protonado a pH fisiológico, situación que no se produce en el nitrógeno del anillo interior debido a la conjugación con el anillo aromático y una mayor dificultad para su solvatación. 2)  El grupo saliente ariloxilo es más activo como tal que el alcoxilo en la acetilcolina, lo cual favorece la capacidad competitiva de esta sustancia frente a la acetilcolina. 3)  Una vez que el resto de serina  de la enzima ha formado el correspondiente carbamato, el proceso de regeneración de la enzima se hace mucho más lento que cuando se encuentra acetilada (aproximadamente dividido  por un factor de 4x10 7), lo que da lugar a la inhibición observada. Tomando la fisostigmina  como cabeza de serie se ha desarrollado una serie de inhibidores que han llegado a emplearse como fármacos, tales como: CH3

CH3 N

O

N(CH3)3

N

O

H3C

H3C O

N

CH3

O

Br 

Br 

Bromuro de piridostigmina

Bromuro de neostigmina

  En éstos la doble sustitución sobre el átomo de nitrógeno del carbamato hace que sea más difícil su hidrólisis, por lo que su acción inhibitoria es todavía superior que la del cabeza de serie. Además el carácter de sal permanente de estas sustancias elimina toda una serie de efectos secundarios de tipo central ya que eso le impide el acceso al SNC.

133

   

  Otros análogos de la fisostigmina, sin embargo, actúan como inhibidores de acción central. Se emplean para el tratamiento paliativo de la enfermedad de Alzheimer, tal como la heptilstigmina, donde se ha incrementado el carácter lipófilo con una larga cadena alifática. H N H3C

O

CH3

O N H N CH3   CH3

Heptilstigmina

 

Otro grupo de inhibidores lo hacen de manera alostérica sobre la acetilcolinesterasa en el sistema nervioso central, derivan de la tacrina, molécula muy tóxica por su relación estructural con la 9-aminoacridina, agente intercalante entre los pares de bases de DNA. NH 2

R2

 

NH 2

R1

N

N

R1 = R 2 = H Tacrina R1 = H; R 2 = OH Velnacrina R1 = OCH3; R2 = H Metoxitacrina

Amiridina

NH2

8

9

1

7

2

6

N

5

10

3

4

9-Aminoacridina

 

b)  Inhibidores irreversibles.  La fosforilación del centro activo de la enzima produce prácticamente la inhibición irreversible de la misma a través de la formación del fosfato del resto de serina (Enzima-Ser-OH).

134

   

O

O

Enzima-Ser-OH

RO RO

 

P

Z

RO RO

P

O-Ser-Enzima + ZH

 

Los insecticidas organofosforados y otras sustancias como algunos “gases de guerra” son ejemplos de estos inhibidores.

"Gases de guerra" (CH3)2CHO

(CH3)2CHO

O

O P

P (CH3)2CHO

 

CH3

F

 

F

Sarín

Fluostigmina

 Insecticidas organofosforados CH3-CH2O

CH3O

S

S

P

P

CH3-CH2O

CH3O

O

 

O COOEt

Paratión

Malatión

NO2 COOEt

 

El ecotiofato, relacionado con los anteriores, es un fármaco que se utiliza para el tratamiento del glaucoma por vía tópica. CH3-CH2O

S P

CH3-CH2O

N(CH3)3 O

Br 

Ecotiofato

  El caso de los insecticidas organofosforados constituye un excelente ejemplo de la utilidad del conocimiento de las diferencias en el metabolismo de las distintas especies. Mientras que los tiofosfatos son prácticamente inertes, cuando éstos se transforman metabólicamente en fosfatos son capaces de fosforilar la enzima acetilcolinesterasa de manera efectiva. La transformación de

135

   

tiofosfato en fosfato es muy rápida en insectos pero no en mamíferos, siendo en estos mucho más rápida la hidrólisis con formación de una sal de tiofosfato que se excreta disuelta en la orina. RO

O

Enzima-Ser-OH

RO

P

en insectos

RO

 

O P

OG

RO

 

O-Ser-Enzima

"oxidación" RO

(muerte del insecto)

S P

RO

OG

en mamíferos RO

H2O

SH P

RO

 

O

(inactivo, excretado en forma de sal en la orina)

 

136

   

Tema 13. FÁMACOS QUE ACTÚAN SOBRE CANALES IÓNICOS Definición y tipos de canales iónicos  (c.i.): c.i. dependientes de un ligando y c.i. dependientes de potencial. Canales de sodio dependientes de potencial : Estructura y funcionamiento. Anestésicos locales: estructura y modo de acción. Canales de calcio dependientes de potencial: Bloqueadores de los canales de calcio. Canales de potasio: Bloqueadores de canales de potasio. Activadores de los canales de potasio. Bombas iónicas dependientes de ATP: ATPasa H+/K +. ATPasa Na+/K +.

1.  Definición y tipos de canales iónicos. Los canales iónicos son proteínas de membranas que se encuentran formando  poros, proporcionando a la célula una permeabilidad selectiva frente a diversos iones. Los canales son selectivos frente a la carga y el tamaño del ión. Se clasifican en: a) Canales iónicos dependientes de un ligando: Un ligando endógeno activa el cierre o apertura.  b) Canales dependientes del potencial: la llegada de un impulso nervioso regula el cierre o la apertura del canal. Todas las células contienen iones Na+, K +, Ca2+  y Cl-  distribuidos asimétricamente a ambos lados de la membrana. La situación normal suele ser: [Na+], [Ca2+] y [Cl-] intracelular < extracelular. [K +] intracelular > extracelular. En este tema estudiaremos los canales iónicos dependientes del potencial, ya que el otro tipo de c.i. fueron estudiados en un tema anterior.

2. Canales de sodio dependientes de potencial. 2.1. Estructura y funcionamiento. Los canales iónicos de Na+  dependientes de potencial son glicoproteínas de membrana que regulan la permeabilidad de la célula frente al ión Na +. En reposo el canal se encuentra cerrado y cuando llega un impulso nervioso se abre, dejando pasar iones sodio al interior de la célula. Este flujo junto con el de iones cloruro y potasio a través de sus canales específicos constituyen el fundamento bioquímico del impulso nervioso. Como se representa en el esquema del canal de sodio, en la zona interna y zona media hay dos puertas y en la zona externa un filtro con un diámetro algo mayor que el del ión sodio y una densidad de carga negativa, que contribuye a la desolvatación del catión. (a)  Estado de reposo. Puerta M cerrada y puerta H abierta. (b)  Llega el impulso nervioso. Puertas abiertas y paso de iones Na+. (c)  Se inactiva el canal al cerrarse la puerta H y se vuelve a la situación de reposo original.  

137

 

  (a)

(b)

(c) Figura 1: Esquema de funcionamiento de un canal de sodio. Existen algunas compuestos como las neuroroxinas, tetrodotoxina (TTX) y saxitoxina (STX), con capacidad para bloquear estos canales, mediante interacción con una zona complementaria complementaria en la parte externa externa del canal. La TTX se encuentran eenn algunas especies de peces asiáticos y la STX es producida por algunas algas.

2.2. Anestésicos locales: estructura y modo de acción. Actúan bloqueando los canales de sodio, provocando así una disminución de la excitabilidad de las células. Los anestésicos derivados de la cocaína cuya actividad anestésica era conocida desde antiguo, se prepararon previa determinación de su farmacóforo, con objeto de evitar los efectos secundarios de la cocaína como estimulantes del SNC. Se obtuvo de esta forma la procaína, cabeza de serie de los anestésicos locales con estructura de aminoésteres. El efecto anestésico observado en otro alcaloide, la isogramina, condujo al diseño de la lidocaína, cabeza de serie de los anestésicos con estructura de aminoamida que presentan una mayor duración de la acción por su mayor resistencia a la hidrólisis.

 

 

138

CO2Me H3C 9N

O

Ph

N

 

O

O

Ph O

O Cocaína

H2N

farmacóforo

H N

CH3 N N CH3 H Isogramina

 

N

O

Procaína (aminoester)

N O

Lidocaína (aminoamida)

Figura 2: Anestésicos locales

En la Figura 3 se representan los requerimientos estructurales de los anestésicos locales. Se pueden diferenciar diferenciar 4 zonas como se indica en ddicha icha figura .

R1

R2 X (CH2)n   N R3 1

1.  2.  3.  4. 

 

2

3

4

 

Anillo aromático con grupos donadores de electrones. Grupo intermedio: CO2, CONH, NHCO, O, CO, C. Cadena carbonada ( n = 2, 3 ). Amina terciaria ( capaz de ionizarse ).

Polarización C=O y Lipofilia

Figura 3 En la serie de los ésteres resulta esencial la presencia de grupos donadores en el anillo en orto o  para, que favorezcan la polarización del grupo carbonilo (X= CO2). En las amidas (X= CONH) la presencia de estos grupos no resulta imprescindible. La sustitución en orto  dificulta la hidrólisis y prolonga la acción. Esto puede  provocar efectos de tipo antiarrítmico (como efecto efecto secundario) debido a la disminución de la excitabilidad de la fibra cardiaca, lo cual pu puede ede aprovecharse aprovecharse en ocasiones como efecto terapéutico. La ramificación de la cadena puede aumentar la resistencia frente a la hidrólisis.  No se ha observado observado influencia alguna alguna de la estereoquímica estereoquímica sobre la actividad. La polaridad de la sal de amonio parece favorecer fundamentalmente la solubilidad en agua.

3. Canales de calcio dependientes de potencial. El ión Ca2+ interviene en la contracción de la fibra cardiaca.

 

139

 

  Los bloqueadores de canales de Ca2+ presentan actividad como: antiarrítmicos (regulando el ritmo de la contracción ccardíaca), ardíaca), hipotensores (relajando el músculo cardíaco y la fibra lisa de los vasos sanguíneos) y antianginosos ( contrarrestando la isquemia coronaria asociada a la angina de pecho). Clasificación en base a su estructura: (1) 1,4-Dihidropiridinas

R= atractor de electrones En 3 grupo éster  NH en 1 Quiralidad en 4: agonista o antagonista

R ∗

MeO2C Me

CO2Me Me

N H

(2) Fenilalquilaminas

NIFEDIPINA, R=NO2

OMe

OMe

OMe

MeO (CH2)3 NC iPr 

N VERAPAMILO

CH3

(3) Benzotioazepinas

OMe

DILTIAZEM

S OCOMe N

O

Me2N

(4) Difenilmetilalquilaminas Ph Ph

CH3 N

Ph

PRENILAMINA

H

 

Figura 4 4. Canales de potasio dependientes de potencial. (a)  Bloqueadores de los canales de potasio. Los fármacos que bloquean los canales de potasio producen hipoglucemia por estimulación pancreática de la liberación de insulina.

 

140

 

En la Figura 5 se indica la estructura general de las sulfonilureas con actividad hipoglucemiante. Se diseñaron como análogos de las sulfonamidas antibacterianas al observarse que provocaban en los pacientes hipoglucemia como efecto secundario.

O

O R1

SULFONILUREAS

S

N

N   R2

O

H

H

Contra la diabetes de adultos

R2 de 6 a 12 átomos de C

 

1ª Generación: R 1= NH2, alquilo, acilo, halógeno. 2ª Generación: R 1= arilcarboxamidoetilo ( Más potentes como

consecuencia consecuencia de

la ocupación de una zona accesoria del receptor ).

Figura 5 (b) Activadores de los canales de potasio. Actúan como vasodilatadores por hiperpolarización de la fibra lisa l isa de los vasos. En la figura 6 se representa uno de estos activadores cuyo efecto secundario resulta de utilidad. H2N

N

N

N

MINOXIDILO

O

( Efecto secundario: antialopécico)

NH2

 

Figura 6  5. 

Bombas iónicas dependientes de ATP.

 ATPasas: enzimas

de membrana que utilizan la energía liberada en la hidrólisis del ATP para conseguir el transporte de un ión en contra de un gradiente, al mismo tiempo que se produce el transporte de un segundo ión a favor del gradiente electroquímico.  Según sean las especies iónicas implicadas en el proceso se distinguen dos sistemas: ATPasa H+/K + y ATPasa Na+/K +.

5.1. ATPasa H+ /K+. Esta enzima se encuentra en las membranas de las células de la mucosa gástrica que provocan la secreción de ácido en el estómago. Los inhibidores de esta enzima  provocan disminución disminución de la acidez gástrica y se em emplean plean en el tratamiento de las úlceras  pépticas.

 

141

 

El omeprazol  actúa como inhibidor irreversible de la ATPasa H +/K +  , como consecuencia de la formación de un enlace covalente de disulfuro con el centro activo de la enzima, previa activación en medio ácido, Figura 7. OCH3 HC

OCH3

OCH3

CH

3

H3C

3

H3C

CH3

CH3

H N

N

N

S

O

HN

S N

N H H3CO

N O

N

SOH SOH NH

H

H3CO OCH3 +H2O CH3

H3C

CH3

H3C

N

N N

-H2O

OCH3

OCH3

S   Enz NH S

OCH3

Enz-SH N

S N

OCH3 Sulfenamida reactiva

 

Figura 7 En muchos casos se ha determinado que el carácter irreversible de la inhibición  pueden provocar la aparición de procesos procesos carcinógenos, y para evitar este posible efecto efecto adverso se han diseñado otros inhibidores reversibles que actualmente están en fase de estudio clínico.

5.2. ATPasa Na+ /K+. Los inhibidores de esta enzima provocan un aumento de la concentración de iones Na+ en el interior de la célula, promoviéndose un intercambio de iones Na +  con iones Ca2+  que da como resultado un aumento de los niveles intracelulares de estos últimos que provoca un aumento de la fuerza de contracción del miocardio. A este tipo de inhibidores pertenecen los glicósiodos cardiotónicos como la digitoxina y la digoxina, con valor terapéutico limitado por su toxicidad. O R

O

CH3 OH

H3C O

HO OH

O H3C

O

H3C    O

O

O

OH

OH R = H, digitoxina R = OH, digoxina

 

Figura 8

 

142

 

 

Tema 14. AGENTES ANTIINFECCIOSOS. Introducción. Antifúngicos. Agentes antibacterianos sintéticos: Antituberculosos. Sulfonamidas antibacterianas. Mecanismos de acción de las sulfonamidas. 

1. 

Introducción.-

Las infecciones producidas por hongos y bacterias han sido uno de los episodios más alarmantes que a un ser vivo le podía sobrevenir (afirmación que no quiere decir que hoy en día no puedan llevar a la muerte a ciertos enfermos en circunstancias desfavorables). La  prevención de las infecciones bacterianas, como consecuencia de la aaplicación plicación de principios de asepsia se remontan al año 1867 cuando Joseph Lister postulaba el uso del fenol para lavar las manos del cirujano y la piel del paciente en el área de operación antes de llevar a cabo la incisión. La aplicación de esta técnica llevó a un decrecimiento enorme en el número de infecciones postoperatorias. Entre 1881 y 1900 el microbiólogo Paul Erlich, discípulo de Robert Koch, trabajó con un conjunto de sustancias colorantes de propiedades antibacterianas y con antiparasitarios arsenicales. Su mayor mayor contribución fue desarrollar compuestos que mantenían propiedades antimicrobianas con una menor toxicidad para el paciente. Erlich descubrió la toxicidad selectiva de estas sustancias, con lo cual se pusieron las bases de la moderna quimioterapia antibacteriana que llevaría al desarrollo de las sulfonamidas y penicilinas, así como a la

elucidación del mecanismo responsable de sus toxicidades selectivas. Antes de los estudios de Erlich, solamente las propiedades antimicrobianas del fenol y del

yodo  eran bien conocidas en aplicaciones tópicas, y como agentes “ sistémicos”  la chinchona  para la malaria y la raíz de ipecacuana  para el tratamiento de la disentería (producida por amebas) se utilizaban como agentes de origen vegetal. Erlich descubrió el  primer compuesto de síntesis que podía utilizarse para combatir una terrible enfermedad infecciosa que hasta el momento no tenía tratamiento: la sífilis. La sustancia es un derivado orgánico del arsénico denominado salvarsán.

 

143

 

OH

Cl H3N

 As NH3

 As

Cl HO

Salvarsán

 

Pero, por desgracia, esta sustancia, como otras encontradas posteriormente, derivadas del arsénico, mercurio y antimonio, presentaba severas limitaciones en su uso terapéutico, debido a la toxicidad de los metales pesados que entran en su composición. Afortunadamente, a partir de los años treinta del siglo pasado, aparecen nuevos agentes antiinfecciosos que ya no contienen metales pesados en su composición, tales como las sulfonamidas, fenoles como el hexaclorofeno, diversos tipos de antibióticos, etc. Los agentes antiinfecciosos forman un conjunto extremadamente grande de familias de compuestos orgánicos, por lo que se tratará a continuación algunos de los grupos de especial relevancia.

2. 

Antifúngicos

El descubrimiento de que ciertos hongos producían algunas enfermedades infecciosas es anterior a los descubrimientos de Pasteur y Koch sobre las bacterias patógenas. Sin embargo, durante muchos años la bacteriología impidió el desarrollo de la micología, y solo recientemente ésta ha recibido la atención que merece. Es importante señalar que las micosis pueden ser clasificadas en dos grandes grupos, lo que

determinará la existencia de dos grandes grupos de fármacos para su tratamiento: a) 

Micosis que se desarrollan sobre la superficie del organismo invadido,  producidas por dermatofitos (micosis superficiales). s uperficiales).

 b) 

Micosis que afectan a órganos internos, producidas por saprofitos (micosis sistémicas).

 

144

 

 

2a. Antifúngicos superficiales.  Estas sustancias se aplican extendiéndolas sobre la piel. Pueden agruparse en dos grandes grupos: a) 

Ácidos grasos, sus sales y ésteres. Ejemplos: ácido propiónico, propionato de

cinc, triacetato de glicerilo, etc.  b) 

Fenoles y ácidos aromáticos. Se dan algunos ejemplos de moléculas sencillas y

del Loprox, antifúngico de amplio espectro, que es una sal de un ácido hidroxámico [6ciclohexil-1-hidroxi-4-metil-2(1H)-piridona] y etanolamina.

COOH

COOH

OH

OH

OH

ác ácid idoo ben benzo zoiico

ác ácid idoo sa salicí licíli lico co

resorcinol

O

O

N

OH H3N

CH3

Loprox

 

2b. Antifúngicos sistémicos.  Los antifúngicos disponibles para el tratamiento de la micosis sistémica actúan esencialmente sobre el ergosterol, constituyente de la membrana del hongo, ya sea de forma directa (como la anfotericina) o indirecta, (inhibiendo su biosíntesis: azoles; o incidiendo sobre las moléculas de RNA y DNA del hongo: 5-fluorocitosina). Básicamente  pueden clasificarse en cuatro grupos: gr upos:

 

145

 

  2b1) Nucleósidos. 2b2) Antibióticos. 2b3) Alilaminas y compuestos relacionados. 2b4) Derivados azólicos. 2b1) Nucleósidos antifúngicos  La  5-fluorocitosina es un antifúngico oral utilizado para combatir las infecciones por

cándida. En el organismo se desamina a 5-fluorouracilo, que posteriormente se transforma en nucleósido, y en forma de ribonucleótido trifosfato se incorpora al RNA produciendo la muerte del hongo. Por otra parte, en forma de desoxirribonucleótido  inhibe la  biosíntesis de DNA  del hongo, causando la muerte del mismo, por bloqueo de la

timidilatosintetasa. NH2

O

F

F N

O

citosinadesaminasa N H

5-flurocitosina

O

HN

N H

5-fluorouracilo

 

2b2) Antibióticos antifúngicos.  Aunque los antibióticos se estudiarán detenidamente en un próximo tema, haremos mención en este lugar de algunas características en relación con su capacidad antifúngica. Los antibióticos antifúngicos pueden clasificarse atendiendo a su estructura en dos grupos:

2b2a) Poliénicos. 2b2b) Espiránicos. 2b2a) Antibióticos antifúngicos ant ifúngicos poliénicos . Como ejemplo de este tipo de antibióticos se puede considerar la micostatina, lactona macrólida con un anillo de 38 miembros.

 

146

 

OH OH H3C

O

OH

O

HO

OH

OH

OH

OH

O

O

CH3

OH H3C

O

Micostatina

O

HO

CH3

OH

  El mecanismo de acción de los polienos ha sido estudiado con cierto detalle. Debido a su NH2

estructura tridimensional, la parte apolar de la molécula penetra en la pared celular del hongo actuando como un componente falso de la membrana que al unirse al ergosterol  destruye la actividad enzimática de la misma, afectando especialmente a la concentración interna de iones potasio que disminuye drásticamente. H3C CH3 CH3

CH3

CH3

H H3C H

H

HO

Ergosterol

2b2a) Antibióticos antifúngicos espiránicos.  Existen pocos ejemplos de este tipo de antibióticos. Quizá

 

el más representativo sea la griseofulvina, empleado como tal para tratar plantas, animales y humanos. OCH3

OCH3

O

O O

H3CO

CH3

Cl

Griseofulvina

 

 

147

 

Su modo de acción es impidiendo la división celular al unirse a la tubulina dímera  e impidiendo la formación de microtúbulos. 2b3) Alilaminas y compuestos relacionados. Las alilaminas se descubrieron como agentes antifúngicos a través de un screening aleatorio sobre una quimioteca. Su acción se centra sobre las primeras etapas de la  biosíntesis del ergosterol al bloquear la escualeno-epoxidasa que interviene en el proceso representado.

Escualenoepoxidasa

O

escualeno

2,3-epoxiescualeno

 

Una sustancia que puede considerarse representativa dentro de este grupo es la denominada

Naftin, hidrocloruro de la correspondiente amina, N --((trans-3-fenil-2-propenil)- N -metil-[(1-metil-[(1naftil)metil]amina.  H

Cl

  N

CH3

 

Naftin

2b4) Derivados azólicos.  La interacción de los azoles con el sistema sistema bioquímico de los hongos ha sido extensamente estudiada, aunque todavía queda mucho por aclarar. A elevadas concentraciones (micromolares) poseen actividad fungicida; a bajas concentraciones (nanomolares) se comportan como fungistáticos.  

148

 

Escualenoepoxidasa

O

escualeno

2,3-epoxiescualeno

Escualenoepoxidociclasa

H3 C

H3C

CH3

CH3

CH3

CH3

H

CH3

CH3

H H3C

H3C CH3

lanoesterol-14α-desmetilasa

HO H3C

H

HO H3 C

CH3

lanosterol

H CH3

varias etapas

H3 C CH3 CH3

CH3

CH3

H H 3C H

H

HO

Ergosterol

 

El efecto fungicida se relaciona con el daño que éstos producen sobre la membrana celular, con pérdida de componentes esenciales, tales como el catión potasio y ciertos aminoácidos. El efecto fungistático, sin embargo, se asocia a la inhibición de las enzimas de la membrana, especialmente la 14α-desmetilasa que permite la transformación del lanosterol  en ergosterol, lo que daña la membrana celular de manera irreversible.

 

149

 

Dos ejemplos de estas sustancias, entre los diversos fármacos existentes dentro de este grupo son los derivados del imidazol y del 1,2,4-triazol representados.

N

N OH

N

N N

C

C N

N Cl

F N

Clotrimazol

Fluconazol

F

 

3) Agentes antibacterianos de síntesis . Se ha preparado un elevado número de compuestos obtenidos por síntesis, tomando como referencia un determinado compuesto modelo con propiedades antibacterianas y que tienen un uso específico en función generalmente del tipo de infección de que se trate y del lugar del organismo donde la misma tiene lugar. Al objeto de simplificar la exposición estos antibacterianos se clasifican en: 3a) Antibacterianos que actúan en las vías urinarias. 3b) Agentes antituberculosos. 3c) Sulfonamidas antibacterianas.

3a) Antibacterianos que actúan en las vías urinarias.  Algunos antibacterianos son incapaces de alcanzar concentraciones adecuadas en el plasma

o en los tejidos, pero sin embargo son muy útiles porque al ser expulsados por la orina  permiten justamente tratar infecciones de las vías urinaria con efectividad. Existen diversas familias cuyos miembros están relacionados entre sí por la estructura:

 

150

 

3a1) Quinolonas.  Entre los miembros de esta familia se puede destacar el ácido nalidíxico.

N

N

COOH

O

 

ácido nalidíxico

3a2) Nitrofuranos.  Aunque permite el tratamiento de otras infecciones, fundamentalmente se utilizan para tratar infecciones urinarias. La nitrofurazona puede considerarse un ejemplo adecuado.

O2 N O

N

NH

O

Nitrofurazona

H2N

 

3a3) Urotropina y sus sales.  La acción antiséptica sobre el sistema urinario depende de la liberación de formaldehído en el medio ácido de la orina. Su formación a partir de formaldehído y amoniaco es un proceso

reversible en medio ácido, tal como se indica en la ecuación. N

H 6 CH2=O + 4 NH3

N

+ 6 H2 O

N N

Urotropina

 

 

151

 

 

3b) Agentes antituberculosos.  La tuberculosis ha sido una de las enfermedades más temibles soportadas por la humanidad,  producida por micobacterias, como el  Micobacterium tuberculosis  identificado por Koch. Ya en 1938 se conoció que la sulfanilamida podía ser utilizada, debido a sus propiedades  bacteriostáticas, para tratar la enfer enfermedad, medad, pero no fue hasta 1944 cuando se dispuso de d e un tratamiento realmente efectivo con el empleo de la estreptomicina. A partir de  este momento, las  investigaciones en este campo produjeron grandes avances. Los fármacos antituberculosos pueden clasificarse en dos grandes grupos: 3b1) Fármacos heterocíclicos nitrogenados y sustancias relacionadas. 3b2) Antibióticos del grupo de la rifamicinas.

3b1) Fármacos heterocíclicos nitrogenados y sustancias relacionadas.  Son sustancias de estructuras muy sencillas pero de una gran actividad antituberculosa. Podemos destacar la isoniazida, la pirazinamida  y el ácido aminosalicílico  (ácido 4amino-2-hidroxibenzoico). H N

O

O

NH2

OH

N

COOH NH2

N

Isoniazida

N

Pirazin amida

H2N

ácido 4-amino-2-hidroxibenzoico  

La teoría más aceptada sobre la forma de acción de la isoniazida supone que ésta inhibe la síntesis de los ácidos micólicos  (ácidos grasos β-hidroxilados ramificados) que son componentes importantes en la pared celular de la micobacteria. En el caso del ácido 

aminosalicíclico su acción consiste en sustituir al ácido  p-aminobenzoico  (PABA) en la molécula de ácido  dihidrofoliatosintetasa. 

dihidrofólico,

proceso

catalizado

por

la

enzima 

Uno de los fármacos más utilizados en este campo es el etambutol, cuyo mecanismo de acción es similar al de la isoniazida.   

152

 

  OH

2Cl H2 N N H2

HO

 

Etambutol

3b2) Antibióticos del grupo de las rifamicinas.  Las rifamicinas constituyen un grupo de antibióticos estructuralmente relacionados que se obtienen por fermentación de cultivos de Streptomices  mediterranei. De estos, por semisíntesis, pueden obtenerse una gran diversidad de sustancias. Son compuestos quirales, tipo  ansa  de estructura macrocíclica. Algunos de los derivados semisintéticos de la

rifamicina B  son de los inhibidores más potentes conocidos de la DNA-directa RNA  polimerasa de bacterias. Como ejemplo de estas sustancias podemos considerar la rifampina, el agente más activo usado en clínica para el tratamiento de la tuberculosis.

CH3

CH3

HO

O

OH

O

CH3

CH3

O O

 

OH

O

CH3

H3C

NH

H3C

N O

N

O

N

O

CH3

O H3C

Rifampina

 

 

153

 

3c) Sulfonamidas antibacterianas.  Las sulfonamidas antibacterianas son los primeros fármacos del tipo antibacteriano que se utilizaron de una manera sistemática para el tratamiento de infecciones bacterianas. Sin embargo, el rápido desarrollo de resistencia por parte de los microorganismos y el uso de las penicilinas disminuyó la utilidad de estas sustancias. No obstante, hoy en día algunas sulfonamidas, especialmente en tratamiento combinados con otros tipos de sustancias, como el trimetoprim, se siguen empleando en clínica, y así forman parte del tratamiento adecuado de algunas infecciones oportunistas en enfermos de SIDA. NH 2

OCH3 N

OCH3

N

H 2N

trimetoprim

OCH 3

 

La primera sulfonamida conocida con aplicación terapéutica fue la sulfanilamida, aislada de la sangre y orina de pacientes tratados con prontosil, sustancia que es un profármaco de la sulfanilamida. O

H 2N

H2N O

H2N

S

O

N

N

NH 2

Metabolismo

H 2N

S

NH2

+ 

H2N

NH 2

O

Prontosil

Sulfanilamida

1,2,4-bencenotriamina

 

Existen diversas sulfonamidas utilizadas en la actualidad, dos de las cuales se representan en la página siguiente modo de ejemplo, junto a las diversas maneras de nombrarlas.

 

154

 

O

O

4

 

H2 N

S

NH 2

 

H2N

S

O

 

H2N

S

NH-

O

Sulfanilamida

Grupo sulfanilamido

Sulfapiridina

Sulfisoxazol 3

NH2

O

4-aminobencenosulfonamida

H3 C

O

1 ( N   N  )

(N  )

2 N

1 O

H3 C

4

O

2

5

O

HN

S

N NH2

1

N H

S

NH2

O O

 N -(3,4-dimetil-5-isoxazolil)bencenosulfonamida a) 4-amino- N  -(3,4-dimetil-5-isoxazolil)bencenosulfonamida

 N -(2-piridil)bencenosulfonamida a) 4-amino- N  -(2-piridil)bencenosulfonamida

b) N 1-(3,4-dimetil-5-isoxazolil)sulfanilamida

b) N 1-(2-piridil)sulfanilamida

c) 5-sulfanilamido-3,4-dimetilisoxazol

c) 2-sulfanilamidopiridina

 

3c1) Mecanismos de acción de las sulfonamidas. Existen varios caminos en la biosíntesis donde se transfiere un átomo de carbono. Estos  procesos son muy importantes en animales, bacterias y plantas. En estas reacciones intervienen una serie de ácidos como el ácido folínico  (ácido  N 5-formiltetrahidrofólico), 10 10  ,N  -metilentetrahidrofólico y el ácido N  -formiltetrahidrofólico. el ácido N   N 5 N 

En estos procesos de transferencia de un átomo de carbono existen dos etapas clave: 5 10 N   N   ,N  -metilentetrahidrofólico  a)  La transferencia de un grupo metilo desde el ácido  N 

a la desoxiuridina monofosfato (dUMP) para formar desoxitimidina monofosfato  (dTMP), importante precursor del DNA. Este proceso está catalizado por la enzima

timidilatosintetasa. O

O

H3 C NH

NH

5

10

 N  ,N  -metilen-FAH 4 N

FAH 4 N

O

2-

2-

O3PO

O

O3PO O

O H

H

OH

H

Timidilatosintetasa H

H

H

H

OH

H

H

H

   b)  Generación de grupos formilo para la biosíntesis de unidades de formilmetionil-tdUMP

dTMP

RNA, primer eslabón en la síntesis de proteínas. Las sulfonamidas son análogos estructurales de PABA que inhiben competitivamente la acción de la  

155

 

dihidropteroatosintetasa, por lo cual bloquea la adición de PABA  a la pteridina difosfato bloqueando la biosíntesis de las coenzimas folato. Esta acción detiene el crecimiento celular y la división celular. La naturaleza competitiva de la acción de las sulfonamidas hace que no dañen de manera definitiva a los microorganismos, de aquí que sean bacteriostáticos, permitiendo que el sistema inmune puede acabar con ellos.

O

N NH OH

N

N

N

NH2

O-P2 O6 H3

N

HO O H

H

OH

OH

H

H 2N

N

N H

Pteridina difosfato

H

Guanosina H2 N

Sulfonamidas

COOH

PABA

OH

N N

camino metabólico en bacterias

H2 N

N

N H

COOH

N H

Ácido dihidropteroico camino metabólico en humanos

OH

O

N

N

H

N

NH

H2 N

N

N H HOOC

COOH

Ácido dihidrofólico (FAH2) OH

O

N

N H

N

NH

H2 N

N

N HOOC

Sigue en la figura siguiente

COOH

  Obsérvese la etapa donde las sulfonamidas  pueden actuar como inhibidores de todo el Ácido fólico (FA) tomado en la dieta

 proceso.  

156

 

  Continuación del esquema anterior OH

O

N

N H

N

NH

Folatoreductasa H2 N

N

N H HOOC

Trimetoprim OH

COOH

Ácido dihidrofólico (FAH2)

O H N

Folatoreductasa

N H

N

NH

OH N

H2 N

O

N H HOOC

COOH

N N

N H NH

Ácido tetrahidrofólico (FAH4) H2N

N

N HOOC

COO H

Ácido fólico (FA) de la dieta

H2 C

OH

N

O

N

N NH

H 2N

N

N H HOOC

5

COOH

10

 N  ,N  -metilen-FAH4

H

O

OH

N N

OH

O

N H

O H N

N

N

NH

NH O

H2 N

N

N H

H 2N HOOC

N

COOH

 5

H

N H HOOC

10

 N  - formil formil-FAH4 (ácido folínico)

 N  - formil formil-FAH4

COOH

 

Obsérvese la etapa donde ejerce el trimetoprim su acción inhibitoria por interacción con la folatoreductasa.

 

157

 

Tema 15.- Antibióticos.   Antibióticos. Introducción. Antibióticos -lactámicos: Penicilinas Penicilinas y Cefalosporinas. Otros Inhibidores Inhibidores de la Biosíntesis de la Pared Bacteriana. Aminoglicósidos, Macrólidos y Tetraciclinas.

Introducción:

El descubrimiento accidental por Sir Alexander Fleming de las propiedades antibacterianas de la penicilina en 1929 marcó el inicio de lo que se conoce como era moderna de los antibióticos,  pero la explotación clínica de este importante descubrimiento no pudo llevarse a cabo hasta 1938, cuando Florey  y Chain  consiguieron aislar en cantidades suficientes el principio activo de Penicillium  y se pudo utilizar éste en el tratamiento de infecciones. A partir de conocimientos adquiridos de forma empírica, la medicina tradicional ya utilizaba, muchos siglos antes, preparaciones para el tratamiento tópico de infecciones. Hoy en día conocemos que estas preparaciones eran efectivas por la presencia en ellas de sustancias antibióticas. El término antibiótico deriva del concepto introducido en 1889 por Vuillemin de antibiósis, que literalmente significa “contra la vida”. En 1942 Waksman definió antibiótico como “sustancia que, generada por microorganismos, tiene la capacidad de inhibir el crecimiento e incluso destruir otros microorganismos”. Posteriormente esta definición se extendió hasta incluir cualquier sustancia producida por un organismo vivo que, en bajas concentraciones, es capaz de inhibir el crecimiento o supervivencia de una o más especies de microorganismos. Los avances conseguidos  por la Química Farmacéutica para modificar antibióticos naturales y preparar análogos sintéticos llevaron a la necesidad de incluir a estos derivados semisintéticos y sintéticos en la definición. Así podemos decir que una sustancia tiene actividad como antibiótico, independientemente de su procedencia, ya sea un producto de metabolismo o un producto de síntesis obtenido como un análogo estructural de un antibiótico natural, si se cumplen las siguientes condiciones: - Inhibe el crecimiento o la supervivencia de una o más especies de microorganismos. - Es efectivo a bajas concentraciones.

Los antibióticos se pueden clasificar atendiendo, entre otras características, a su estructura, a su mecanismo de acción (Inhibidores de la biosíntesis de la pared celular bacteriana, inhibidores de la biosíntesis proteica y aquellos que alteran la permeabilidad de la membrana citoplasmática), o  bien al tipo de actividad actividad que desempeñan desempeñan (bacteriostático (bacteriostáticos, s, bactericidas, fungicidas, fungicidas, ...). Desde un punto de vista estructural los antibióticos se pueden agrupar en familias tales como: - Antibióticos β-lactámicos: Penicilinas y Cefalosporinas - Aminoglicósidos. - Macrólidos. - Tetraciclinas.

 

158

 

Antibióticos -lactámicos: Penicilinas y Cefalosporinas

Penicilinas

Atendiendo a su estructura se tratan de heterociclos formados por la fusión de un anillo de βlactama con otro de tiazolidina. Biosintéticamente proceden de un ácido carboxílico, cuyo resto acilo constituye la cadena lateral, y de los aminoácidos cisteína y valina. H N

R

H

H S

O

N

CH3

CH3

O COOH

 bencilpenicilina (penicilina G)

R= O

R=

fenoximetilpenicilina (penicilina V)  

El modo de acción de las penicilinas consiste en inhibir el crecimiento bacteriano por interferencia con el proceso de biosíntesis de la pared celular bacteriana, siendo selectiva para las células bacterianas puesto que en las células eucariotas no está presente esta pared. Para ello

resulta fundamental en su mecanismo de acción la elevada reactividad que presenta el sistema βlactámico por la tensión angular propia de un anillo de cuatro miembros que presenta unos valores de ángulos de enlaces alejados de los valores propios correspondientes a enlaces con una hibridación sp3 y fundamentalmente por la conformación de libro semiabierto que se ve obligado a adoptar en su estructura tridimensional al estar fusionado con el anillo de tiazolidina.

R

NH

S

O

N O

COOH

 

Los primeros procesos industriales que se utilizaron para obtener penicilinas a gran escala fueron métodos fermentativos, partiendo de los nutrientes adecuados y de los precursores estructurales necesarios (cisteína, valina y un precursor de la cadena lateral), teniendo como restricción que sólo era posible la incorporación de ácidos carboxílicos no sustituidos en posición α, limitando por tanto la variabilidad estructural de las penicilinas obtenidas.

 

159

 

H N

R

H

H S

O

N

CH3

CH 3

O COOH

 penicilina G

R= CH3-CH2-CH=CH-CH2- 

R=

 penicilina V

R= CH3-(CH2)6- 

R=

 penicilina X

R= CH2=CH-CH2-S-CH2- penicilina O

R=

penicilina F

O

penicilina K 

HO

 

Las penicilinas así obtenidas presentan una serie de inconvenientes: - Químicos: Lábiles tanto en medio ácido como básico haciendo difícil su aislamiento e imposible su administración por vía oral. - Farmacocinéticos: Vida media corta (entre 3 y 5 horas), implica la administración de elevadas y repetidas dosis. - Farmacológicos: Son inactivadas por la acción de β-lactamasas, espectro de acción limitado a

 bacterias Gram-positivas, Gram-positivas, aparición de ep episodios isodios alérgicos en ciertos individuos. individuos. Estos inconvenientes se tratan de resolver mediante la Farmacomodulación de las  penicilinas:  penicilin as: 

- Formación de sales de liberación sostenida para resolver el problema farmacocinético.   H2 N N H2

1/2

 benzatina O H

H N

R

H

NH O S

CH3 H2N

O

N

CH 3

O

 procaína

COO

H2 N

 benetamina

 

 

160

 

- Penicilinas semisintéticas para solventar los inconvenientes químicos y farmacológicos.   Las penicilinas semisintéticas se van a diferenciar de las de origen natural o de las obtenidas a través de procesos de fermentación en la naturaleza de la cadena lateral R que incorporan. Estas penicilinas se preparan por acilación del ácido 6-aminopenicilánico (6-APA) obtenido mediante la degradación de la cadena lateral de las penicilinas G o V a través de procesos enzimáticos específicos. H

S

CH3

N O

H H N

H

H2N

acilación

O

CH3

O

N O

S

CH3 CH3 COOH

H S

H

N O

6-APA COOH

H H N

R

CH3 CH3 COOH

 penicilina G

 

* Penicilinas semisintéticas resistentes a los ácidos. El diseño racional de estas penicilinas se ha basado en la incorporación de sustituyentes atrayentes de electrones en posición α  al grupo carbonilo de la cadena lateral que por efecto inductivo reduzcan su carácter nucleófilo, impidiendo así su degradación en medio ácido que se iniciaba mediante un ataque nucleófilo intramolecular por parte del carbonilo de la cadena lateral sobre el sistema de β-lactama protonado. X H N

H

H S

R

O

CH3

N

CH3

O COOH

X: grupo atrayente de electrones

 

Ejemplos: ampicilina, amoxicilina y feneticilina. NH2 H N

O R

H

CH3

H S

H N

CH3

O

O

S

N

CH3 CH3

O

COOH

Ampicilina

H

O

CH3

N

H

COOH

R= H

feneticilina

Amoxicilina R= OH

 

 

161

 

* Penicilinas semisintéticas resistentes a las β-lactamasas. El diseño racional de estas penicilinas se ha basado en la incorporación de sustituyentes voluminosos a la cadena lateral con objeto de hacer más difícil la l a hidrólisis de la unión β-lactámica  por impedimento estérico. estérico. O R

CH3

N H N

O R'

H

H S

N

CH3 CH3

O COOH

Isoxazolilpenicilinas

Oxacilina

R=R'= H

Cloxacilina

R= Cl; R'= H

Flucloxacilina R= Cl; R'= F

 

Cefalosporinas

Constituyen el segundo grupo más importante de antibióticos β-lactámicos tras las  penicilinas. Estructuralmente difieren de éstas en la naturaleza del sistema heterocíclico fusionado con la β-lactama, que en las cefalosporinas se trata de un derivado de la dihidrotiazina. Su origen  biosintético es similar al de las penicilinas ya que también pueden identificarse los aminoácidos cisteína y valina. Su mecanismo de acción es idéntico al de las penicilinas al inhibir también la  biosíntesis de la pared pared celular. H

H N

HOOC

NH2

H S

O

OAc

N O

COOH

Cefalosporina C

 

En comparación con las penicilinas presentan una absorción oral escasa y es unas 1000 veces menos potente que la penicilina G, como contrapartida su espectro antibacteriano es más amplio,  presenta una mayor resistencia frente a β-lactamasas, una mayor estabilidad en medio ácido y una menos alergenicidad.

 

162

 

  La farmacomodulación de las cefalosporinas ha ido encaminada a: - Modificar la cadena lateral lateral del 7-acilamino. 7-acilamino.  N H H  N

H S

S O

N

OAc

O

H2N

H 

COOH

H

Cefapirina

S

OAc

N O

H H  N

COOH

Ácido 7-aminocefalosp 7-aminocefalosporánico oránico   7-ACA

S

H S

O

OAc

N O COOH

Cefalotina

 

- Modifica  Modificarr simultáneamente simultáneamente las cadenas laterales laterales de 3-acetoximetilo 3-acetoximetilo y de 7 7-acilamino -acilamino..  NH2 H N

H

H N

H

H

H S

S

O R

S

N O

O

N

N O

R'

X COOH

COOH

Cefaclor

R= H; R'= Cl

Cefadroxilo

R= OH; R'= Me

Cefalexina

R= H; R'= Me

Cefprozilo

R= OH; R'= alilo

Cefaloridina

 

- Introducir sustituyentes sobre la posición 7 α α .   H N

HOOC

NH2

OCH3 H

O

S

  N

NH2

O

O

COOH

Cefamicina C

 

 

   Nuevos antibióticos β-lactámicos:

O

 

163

- Inhibidores de β-lactamasas H

H O

N

 O

O S

OH

N

H

 O

CH3

N

N

O

CH3

O

COOH

COOH

COOH

Tazobactam

Sulbactam

Ácido clavulánico

N

S

CH3

N

O

 

- Tienamicina Aislada de cultivos de Streptomyces cattleya, presenta un amplio espectro de acción y es resistente frente a β-lactamasas. OH H

H NH3

H3C S N O COO

Tienamicina

 

- Monobactamas Presentan un espectro de acción reducido a determinadas bacterias Gram-negativas. También conocidas como Nocardicinas. OH N H

H N NH2 O HOOC

OH

N

O O COOH

 Nocardicina A

 

 

 

164

  Otros Inhibidores de la Biosíntesis de la Pared Bacteriana

- Cicloserina Se aísla de Streptomyces orchidaceous  y actúa como antimetabolito de la D-alanina en la  biosíntesis de la pared pared celular bacteriana bacteriana.. NH3

O

O

N

N

O

H3N

O

H3N

O

D-alanina

O

D-cicloserina

 

- Vancomicina Antibiótico glucopeptídico aislado de cultivos de  Streptomyces orientalis  que actúa impidiendo el proceso final de polimerización del peptidoglucano y por tanto imposibilitando la formación del entramado tridimensional que constituye la pared celular bacteriana. HO   OH

OH

H2N CH3 O

H3C HO

O

O  

Cl

O

Cl

O

O

Cl

OH

O H N

O O

HO

O

N H

O

N H

NH N H HN

O

O

H3CH CHN N

COOH NH2

OH HO

Vancomicina

OH

  - Nitrofuranos SMe

O

O2N

O

N

 

NH

O2N

O

N

O

N

N

O

O

 Nitrofurantoína

 

 Nifuratel

 

 

165

 

Aminoglicósidos, Macrólidos y Tetraciclinas 

Son inhibidores de la biosíntesis de proteínas por interacción con los ribosomas bacterianos  presentando actividad como bactericidas o bacteriostáticos, ya que pueden actuar bien inhibiendo ciertos procesos bioquímicos indispensables para el desarrollo normal de la bacteria o bien inhibiendo el crecimiento celular. - Aminoglicósidos: Aminoglicósidos:

Estructuralmente son derivados de 1,3-diaminoinositoles RHN

OH HO HO

NHR

OH

2-desoxiestreptamina

R= H

Espectinamina

R= Me NH

Estreptidina

R=

 

NH2

 

Uno de los antibióticos más representativo de este grupo es la estreptomicina aislada de Streptomyces griseus en 1944.  H2N

NH

HN

OH H N

HO HO O

O

H

NH

HO O

O

H3CHN

NH2

OHC

HO

OH

Me

OH

Estreptomicina

 

 

166

 

- Macrólidos:

Estructuralmente derivan de una macrolactona polifuncionalizada de 14 miembros. Uno de los antibióticos más significativos de este grupo es la eritromicina aislada de Streptomyces erythreus . O H3 C

CH3

 

H3C

N

HO

CH3 CH3

OH H 3C

OH

CH3

H3C H3C

O

HO O

O

O

OCH3

O CH3

CH3 OH

O H3C

Eritromicina

 

- Tetraciclinas:

Estructuralmente son derivados del naftaceno parcialmente hidrogenado y ampliamente funcionalizado. Son escasamente solubles en agua por lo que se administran en forma de hidrocloruros. Pueden sufrir reacciones de degradación por epimerización, deshidratación en medio ácido o lactonización, también pueden formar quelatos insolubles a pH neutro con determinados iones metálicos tales como Fe 2+, Al 3+, Ca 2+ y Mg 2+. H3C R

N

R''' R'

CH3

R" H OH

NH2

OH OH

O

OH

O

O

Tetraciclina Tetracicli na

R= H; R'= OH; R"= Me; R'''= H

Clortetraciclina Clortetraci clina

R= Cl; R'= OH; R"= Me; R'''= H

Oxitetraciclina Oxitetracic lina

R= H; R'= OH; R"= Me; R'''=O H

Demeclociclina

R= Cl; R'= OH; R"= H; R'''= H

Metaciclina

R= H; R'; R"= CH2=; R'''= OH

Doxiciclina

R; R'= H; R"= Me; R'''= OH

Minociclina

R= NMe2; R', R"; R'''= H

 

 

167

 

  Tema 16. Fármacos relacionados con ácidos nucleicos. Agentes antiviriásicos. Agentes antineoplásicos. Estudio de inhibidores de la Timidilato Sintetasa (TS) 1.  Agentes antiviriásicos

Los virus son los organismos más pequeños que tienen capacidad de autorreplicación. En su estructura, los más simples, contienen pequeñas cantidades de ADN ó ARN con una cubierta simple de proteínas. Los más complejos pueden tener una doble capa lipídica que rodea al ácido nucleico. La prevención de las enfermedades virales se hace por inmunización activa adquirida artificialmente con vacunas (rubéola, polio, encefalitis, influenza, varicela, etc.). No obstante,  para determinados virus, como el del herpes y el del SI SIDA, DA, no ha sido posible hasta el momento el desarrollo de vacunas. Para dianasdebioquímicas, las infecciones viriásicas, es conveniente conocer las determinar etapas de unlas proceso infección por en virus: a)   Adsorción: Unión del virus a receptores específicos en la célula huésped, es decir se necesita un reconocimiento específico.  b)   Entrada: penetración del virus en la célula c)   Desprotección: Liberación del ácido nucleico de la cobertura protéica. d)  Transcripción: Producción del ARNm del genoma viral e)  Traducción:  Síntesis de proteínas virales (proteínas de cobertura y enzimas de replicación) y ác. nucleicos virales. Este proceso usa la célula del huésped para expresar los genes virales. Las proteínas virales modifican la célula huésped y  permiten al genoma viral replicarse usando las enzimas virales y del huésped. En esta etapa la célula es modificada irreversiblemente y ocasionalmente puede  provocar la muerte de la misma. f)  g) 

 Reunión de las partículas virales:

Nuevas proteínas virales encapsulan el ác.  Liberación del virus maduro  de la célula por ruptura de la célula. nucleico, y

La unión inicial de las partículas del virus a la célula implica probablemente interacciones multifásicas entre las proteínas del virus y los receptores superficiales de la célula. Por ejemplo, en el caso del alfaherpesvirus, la entrada supone una cascada de eventos que engloba diferentes glicoproteínas y diferentes moléculas de la superficie celular.

En las etapas d) y e) los virus usurpan la producción de energía y las funciones sintéticas de la célula huésped para replicar su propio genoma y sintetizar sus propias enzimas y proteínas estructurales. En los virus ARN (denominados así porque contienen ARN) actúa una ARN  polimerasa que puede ser una diana farmacológica. Ciertos antibióticos, como la ribavirina, inhiben la ARN polimerasa vírica in vitro. En efecto, las etapas d) y e) son cruciales en la infección por virus, por ello son dianas interesantes la ADN polimerasa y la transcriptasa reversa, que han conducido a ciertos éxitos en la investigación sobre inhibidores inhibidores de estos procesos.

 

168

 

O

NH2 N N N

O HO

Ribavirina

HO

 

 

OH

Los grupos más importantes de quimioterápicos antiviriásicos son: a)  Inhibidores de la ADN polimerasa (Se buscan inhibidores selectivos de la enzima del virus frente a la del huésped). Desde el punto de vista estructural, son análogos de nucleósidos. Su mecanismo de acción se basa en que después de entrar en la célula huésped se fosforilan en  posición O-5 por una enzima vírica, posteriormente se transforman en trifosfato, que es el que inhibe la ADN polimerasa. A continuación se indican los más representativos y su relación con el correspondiente nucleósido:  Análogos de la timidina

 Análogos de adenosina (epímero)

Idoxuridina

Trifluridina

O

O

Vidarabina NH2

F C

I

3

NH N

NH N

O

N

N

O N

 

N

O HO O HO

HO

OH

 

HO

Idoxuridina: se emplea en el tratamiento del virus simple queraquítico. Trifluridina: tratamiento de queratoconjuntivitis y queratitis epitelial. Vidarabina: en 2´ de la adenosina natural. Se emplea contra el virus del herpes y algunos RNA virusEpímero tumorales.

 

169

 

 Derivados de guanina

R  O N

2

HN H2N

N

 

Aciclovir (zovirax)

OH

H C O

N NH2

R H2C

O

Me

O O

Valaciclovir 

Me

OH H2C

OH O

Ganciclovir 

OH

Penciclovir  H2C

OH

OAc H2C

OAc

Famciclovir 

 

Aciclovir: Es el más activo de una serie de nucleósidos acíclicos. Es activo frente a herpes virus. El transporte al interior de la célula y la monofosforilación se lleva a cabo por una timidina kinasa que es codificada por el propio virus. La afinidad del aciclovir por la enzima del virus es 200 veces mayor que por la correspondiente de mamíferos, por lo que su selectividad es muy alta. Valaciclovir: Es el éster de la valina y aciclovir. Es un profármaco que aumenta la lipofilia y la biodisponibilidad. Ganciclovir: Tiene serios efectos secundarios: causa neutropenia y en animales se ha descrito actividad mutagénica, y teratogénica. Penciclovir: usa en el herpes labial del recurrente. Famciclovir:Se Profármaco más lipófilo penciclovir  b) Inhibidores de la transcriptasa reversa r eversa

La transcriptasa reversa cataliza el paso del ARN (virus) al complejo c-ADN-ARN. En este grupo destacan agentes antiretrovirales, cuya estructura química es la de análogos de 2´,3´dideoxiribonucleósidos.

O

O

O

Me

Me

HN

HN

N

O

N

N

O

O

O

N

N

O

HO

HO N

NH2

HO

N

Stavudina

Zidovudina

Zalcitabina

 

 

170

 

  La zidovudina se sintetizó como intermediario en la preparación de análogos de timidina en un proyecto anti-SIDA. Es activo contra retrovirus del SIDA. En su forma de trifosfato inhibe la transcriptasa reversa. Es mutagénico y por ello crea resistencia. La stavudina se activa en primer lugar a trifosfato que es el que inhibe la incorporación del trifosfato de timidina al ADN retroviral. Zalcitabina: Su potencia es similar a zidovutidina. Inhibe la síntesis de ADN a bajas concentraciones y es bastante tóxico. La neverapina es un inhibidor de la transcriptasa reversa con estructura de heterociclo tricíclico.

N

 Nevirapina

N   N

(viramune) O

NH  

Me

 

 c) Inhibidores de la proteasa del de l HIV  (virus  (virus causante del SIDA)

Una diana bioquímica del ciclo de replicación del HIV-1 es una proteasa que interviene en la transformación de pro-péptidos en enzimas que funcionan en la maduración y propagación del nuevo virus. La mayor parte de los inhibidores son de alto peso molecular con estructuras derivadas de di- y tripéptidos, generalmente de baja solubilidad en agua. La biodisponibilidad y vida media son bajas y las estrategias de modificación estructural están dirigidas a corregir estos puntos.

O H N N

O

O

  Me Me Me

N H

O

  HN

N OH

H

Saquinavir 

H NH2

 

2.Agentes antineoplásicos.

El término cáncer y enfermedades neoplásicas engloba más de 100 tipos de tumores, cada

uno con sus características singulares. La dificultad del tratamiento de los tumores radica en la similitud de las células tumorales con las células normales. Actualmente, el tratamiento del cáncer se hace por tres vías diferentes, que pueden aplicarse en un mismo mismo paciente: a) cirugía, b) radioterapia y c) quimioterapia. Aunque en la actualidad la mayor parte de la curación de cánceres es la cirugía y la radioterapia, sus  posibilidades de mejorar son muy limitadas por lo que las mayores esper esperanzas anzas están puestas en la  búsqueda de nuevos agentes antitumorales (quimioterapia). Para el desarrollo de la quimioterapia ha sido esencial el entendimiento de la biología tumoral para la elucidación del mecanismo de acción de los agentes antitumorales. Asimismo, ha sido muy beneficioso el desarrollo de métodos de diagnóstico precoz. Actualmente, se curan al  

171

 

menos 10 tumores diferentes y además, en un gran número de ellos, se han conseguido éxitos  parciales de gran interés. A continuación, se detallan los principales grupos de agentes quimioterápicos:  2.1. Agentes alquilantes

Se han utilizado desde mitad del siglo pasado. El mecanismo de acción se detalla para la mecloretamina: Cl

Cl

Me

N

N

Me

N

Me Cl

Cl

Nu

Nu

N Me

N

Me Nu Nu

 Nu (Nucleófilo): (Nucleófilo): nitró nitrógeno geno de llas as bases púri púricas cas y pirimid pirimidínicas ínicas de AD ADN N  

Los agentes alquilantes pueden ser mostazas nitrogenadas (dialquilaminas β,βdihalogenadas), dialquiltioéteres β,β-dihalogenados, aziridinas, epóxidos, etc. La mecloretamina es muy tóxico y no se emplea. Otros derivados aún siguen utilizándose en terapia combinada de antineoplásicos, tales como melfalán , ciclofosfamida y clorambucilo. -

O

 

NH3

OH

Cl

Cl

Cl NH N

O

O

O

N

P

 

Cl

N

O Cl

 

Melfalán

Ciclofosfamida

 

Cl

Clorambucilo

 

La ciclofosfamida es un profármaco, cuya forma activa es el compuesto hidroxilado

 

172

 

Cl

Cl

O

HO NH O

NH

N

P

O

Cl

Cl

 H

NH2 P O

Cl

O

O

N

O

N

P

Cl

Cl

Cl H 2N

H 2N -

O

N

-

P O

O

Cl

Cl

N

P

Cl

H -H +

H 2N HO

N

P

Cl

O

O

 C H 2 =CHCH=O

 

 2.2 Antimetabolitos

Son compuestos que impiden la síntesis de metabolitos de las células normales. Muchos antimetabolitos son inhibidores de enzimas o cofactores en la biosíntesis de ácidos nucleicos. Por ejemplo, la 6-mercaptopurina, que es un profármaco, se transforma en el ribonucleótido que inhibe la biosíntesis de novo de ácidos nucleicos. SH SH N N H

N

N

O -

O

N

P

N

N

O

O -

6-mercaptopurina

O

HO

OH

 2.3 Antibióticos

Son propiamente antibióticos naturales o semisintéticos L-Val-N-Me L-Val-N-Me

O

N

  Sa r 

  Sa Sar  r 

L-Pro

L-Pro

D-Val

D-Val

O

D-actinomicina

 

L-Thr 

L-Thr 

O

 

O

N

NH 2

O

O Me

 

 

Me

 

173

 

Uno de los aminoácidos de las cadenas de pentapétidos de la dactinomicina es la sarcosina. El modo de acción de la D-actinomicina es como agente intercalante entre las cadenas de ADN, que debido a que el cromóforo, la fenoxazona, es plano se sitúa entre pares de bases sucesivas, causando una deformación de la doble hélice. La actividad antineoplasica de las tetraciclinas se debe a que son intercalantes. Generalmente están en forma de glicósidos y su acción deriva de que inhiben la topoisomerasa II , que es la enzima que regula la topología de las cadenas de ADN, claves para la replicación y transcripción. Un ejemplo representativo es la idarubicina. O

O

OH OH

Idarubicina O

OH

O

O Me NH2

 

OH

 2.4 Productos naturales de plantas.

Cabe destacar los vinca alcaloides (vincristina, vinblastina, vinrosina, vindesina), aislados de Catharanthus rosea N

R R3

N H CO2Me MeO

R1

N

 

HO

N

R2

R1 

R2 

R3 

vincristina Ac CHO H OH vinblastina Ac Me H OH vinrosidina Ac Me OH H vinleurosina Ac Me óxido vinglisinato Me2 NCH2CO  Me H OH vindesina H Me H OH

R4

OMe OMe OMe OMe OMe NH2

R4OOC

  De gran importancia es el paclitaxel (taxol), aislado de Taxus brevifolia, que inhibe la mitosis, con un mecanismo único, concretamente promoviendo la unión de los microtúbulos y estabilizándolos contra la despolimerización. OR

O

 AcO O

O OH N H

 paclitaxel

O OH

H

HO H

O

O O

O

 

O

 

174

 

3. 

Estudio de inhibidores de la Timidilato Sintetasa (TS).

A modo de ejemplo de estudio de búsqueda y desarrollo de nuevos antitumorales,  se analizarán los inhibidores de la timidilato sintetasa.   3.1 Introducción.  

El ácido fólico es una vitamina hidrosoluble, que los mamíferos deben tomar en la dieta. Estructuralmente contiene un anillo de pteridina y está formado por varias sustancias, de las cuales el ácido dihidrofólico, DHF, es la más importante. Esta sustancia, in vivo, puede reducirse a ácido tetrahidrofólico, tetrahidrofólico, THF, mediante llaa dihidrofolato reductasa, DHFR. Del THF derivan los ácidos folínicos, que actúan como coenzimas transportadores de un átomo de carbono (formilo, hidroximetilo, o metilo) en reacciones de metilación

3

O

5

4

HN

6 N

7

N

5

H2N

N

N

1

8

O

R 

HN

CO2H

ácido fólico

H N

7

N H

1

H2N

N

1

ácido áci do ddih ihid idro rofól fólico ico (D (DHF HF)) H

NH

7

R

HN N

10

CO2H

N

H2N

O N H

1 8  pteridina O

9

N

N

N

2

5

N H

O

R=

H2C

HN H2N

N

1

N H

NH CO2H CO2H

áci ácido do tet tetrah rahid idrof rofól ólic icoo (THF (THF))

  O

O

5

N H

7

O N

10 N H

R

 

HN H2N

N

1

H N

10

5

N

N H

H

R

O

ácido folínicos

 

En el proceso de metilación de pirimidinas, el ácido 2´-desoxiuridílico monofosfato (dUMP) es esencial en la síntesis del ácido 2´-desoxitimidílico monofosfato (dTMP), mediante la enzima timidilato sintetasa (TS), proceso que resulta clave en la síntesis de ácidos nucleicos. Por esta razón esta transformación constituye uno de los objetivos en la quimioterapia del cáncer.

 

175

 

O

O NH

NH O

O HO

N

P

HO

O

HO

TS

O O

N

P

O

O O

HO

OH

OH

ácido 2´-desoxitimidílico (dTMP)

ácido 2´-desoxiuridílico (dUMP)

 

En 1957 se encontró que un isóstero del uracilo, el fluorouracilo (y su 2´-desoxirribonucleósido) es altamente selectivo en el tratamiento del cáncer de piel y otros tumores sólidos. O F

O

NH

F O

NH HO N H

N P

O HO

O

O O

fluorouracilo OH

ácido 2´-desoxi-5-fluorouridina (5-FdUMP)   El 5-FdUMP es un potente inhibidor de la TS, enzima que cataliza la transformación:

dUMP

TS

dTMP  

El resultado es la falta de timina que puede conducir a la muerte atimínica de la célula. El 5-FdUMP, debido a la electronegatividad del fluor, se une a la enzima en un orden de magnitud de varios miles de veces superior al dUMP.

El papel catalítico de la timidilato sintetasa se pone de manifiesto en el siguiente esquema:

 

176

 

O

5

R 

N HN

O

 

 NADPH + H

NADP+

H N

R

HN

7 H2N

N

N H

1

H2N

N

N H

1

ácido dihidrofólico

7

ácido tetrahidrofólico

NH2

HO

CO2H

serina TS

H2N

H2N

NH N

NH O

HN

 

H

10 O

R´

HO P

N

N

R´

O

N O

HO O

5N   10 HN

O

H2N

N

1

P

N H

7

ácio N5,N10-metilentetrahidrofólico

OH

O

H N

CH2

R HN

+ N

N H

H O

N O

O O

9

 6

OH

O

N H2N

O

O

OH OH

OH

O

O

H Enz-S

9

 

NH

N

HN 

CO2H

glicina

O

Enz-SH

 

P OH OH

OH

Enz

DHF + dTMP

 

 

177

 

 3.2. 

 Estudio de dianas farmacológicas .

De acuerdo con el esquema se puede intervenir en el proceso de metilación en dos niveles: a) directamente con análogos del ácido desoxiuridina monofosfato (dUMP), de los que el representante más genuino es el fluorouracilo, y  b) sobre la dihidrofo dihidrofolato lato reductas reductasa, a, que han de ser análogos estructurales (isósteros del ácido fólico), para que sean inhibidores competitivos con el ácido fólico. Ejemplos representativos son la aminopterina y el metotrexato, (antineoplásico usado en clínica). R1

5

9

N N H2N

O

10 N

N

N

1

8

7

R2

NH CO2H

CO2H

R 1 = OH, R 2 = H : ácido fólico R 1 = NH2, R 2 = H : aminopterina R 1 = NH2, R 2 = Me : metotrexato

 

Los del tipo b) han resultado tener más ventajas terapéuticas al no producir los altos niveles de dUMP, como consecuencia de la inhibición de la TS. Además los inhibidores  basados en nucleotidos requieren una mayor activación metabólica, por lo que pueden favorecer fenómenos de resistencia al fármaco. Por otra parte, los análogos del ácido fólico no tienen los problemas de toxicidad derivados de la incorporación de los inhibidores nucleótidos en los ácidos nucleicos. Por estas razones la investigación está dirigida fundamentalmente hacia análogos del ácido fólico. En la investigación de nuevas moléculas, lo primero es determinar las interacciones del inhibidor con la enzima: análisis por Rayos X del complejo formado por metotrexato con dihidrofolato reductasa (figura 1).

 

178

 

  Figura 1. Representación gráfica de la estructura tridimensional del complejo del metotrexato con la Timidilato Sintetasa .

De la revisión bibliográfica, que siempre debe hacerse al iniciar un proyecto de investigación, en este caso se encontró que los compuestos 1  y 2  se habían descrito  previamente (1981 y 1990, re respectivamente). spectivamente). Se caracterizan por la unidad de glutamato, por lo que su toxicidad puede explicarse por la metabolización dentro de la célula para dar  poliglutamatos que no son excretables. O

3 HN

R1

5

  4

9  10

 6

N

1 : R 1 = NH2 K i = 0.012 µM 2 : R 1 = Me K i = 0.0085 µM

  7 2

N

1

 8 CO2H O

N H

CO2H

 

En la etapa siguiente se abordan compuestos en los que se ha suprimido la unidad de glutamato, compuesto 3. Los ensayos biológicos se llevan a cabo con TS aislada de E. coli, que es homóloga a la humana en un 46% y además tiene el centro activo similar.

O

3 HN

5

  4

 6

 9

 10 N

  7 2

3:

N

1

K i = 2.4 µM

 8

  Se prosigue buscando inhibidores de mayor afinidad por la enzima, para ello se vuelven a analizar los datos existentes: el complejo de 1  con la enzima presenta un bolsillo  

179

 

hidrofóbico en la posición meta del fenilo. Por esta razón, se sintetiza 4, que presenta en efecto mayor afinidad y además el estudio del complejo con la enzima pone de manifiesto que el grupo CF3 interacciona con la cadena lateral de la Val 262 del enzima. Por otra parte, se encontró que un grupo atractor de electrones en posición para también  puede aumentar la afinidad, siendo esta la base ba se del diseño de 5 y 6.

O

3 HN

5

  4

 6

9  10

4 : R 1 = m-CF3 : K i = 0.39 µM

N

  7 2

N

1

5 : R 1 = p-SO2Ph, K i  = 0.013µM

 8

6 : R 1 = m-CF3 y p-SO2Ph, K i = 0.05µM R1

   3.3. Diseño de novo de inhibidores de la TS  

Para que tengan interés los compuestos deben reunir las siguientes propiedades: a) que K i sea