JBCS

INTRODUÇÃO

A N-acetil-D-glicosamina, também conhecida como N-acetilglicosamina, é um monossacarídeo análogo de D-glicose contendo um grupo acetamido em C-2. Essa substância está presente em grande diversidade na natureza, como, por exemplo, na quitina, que é um polímero de cadeia linear constituída por unidades de N-acetilglicosamina unidas por ligações β-1,4, sendo um constituinte importante da parede celular fúngica, exoesqueleto de atrópodes e crustáceos (Figura 1.A).¹ É também constituinte de oligossacarídeos encontrados em grupos sanguíneos,² além de ser componente do tetrassacarídeo sialil Lewis^x (Figura 1.B), que é expresso na superfície de leucócitos, sendo de grande importância no reconhecimento celular em processos inflamatórios. O sialil Lewis^x também é encontrado no esperma humano e tem uma relação direta com o processo de fertilização por ser responsável pelo reconhecimento celular do óvulo.^3,4

Figura 1. A. Estrutura química parcial da qutina; B. Estrutura química do sialil Lewis^x

Outro exemplo da alta relevância da N-acetilglicosamina é sua presença em glicoproteínas, às quais está ligada via ligação β-glicosídica aos aminoácidos serina ou treonina, e estão envolvidos em processos de reconhecimento e invasão celular, além de eventos de sinalização celular.⁵ Também é precursora biossintética do ácido siálico (N-acetilmuramínico).⁶

Dada essa importância, há muitos relatos da síntese de glicosídeos, dissacarídeos e oligossacarídeos contendo unidades de N-acetilglicosamina. A reação de Koenigs-Knorr é a condição mais clássica, que consiste na utilização de um haleto de glicosila, sendo promovida por sais metálicos, como carbonato de prata, brometo de mercúrio/óxido de mércúrio e triflato de prata.^7-10 De uma forma geral as condições de glicosilação possuem como principal desafio o controle da estereoquímica do carbono anomérico, mas as glicosilações envolvendo unidades de N-acetliglicosamina possuem uma particularidade adicional, pois embora existam relatos de sucesso na utilização de haletos de glicosila contendo o grupo acetamido em C-2 como doadores⁸ a participação anquimérica desse grupo muitas vezes impede ou reduz de forma significativa a formação do produto desejado devido à formação de um íon oxazolínio pouco reativo.^5,11,12 Com base nisso a investigação de doadores adequados vem sendo amplamente explorada. Uma dessas estratégias é a utilização de doadores contendo grupos em C-2 menos reativos, que, após a etapa de glicosilação, podem ser convertidos no grupo acetamido, como por exemplo os grupos ftalimido, tricloroetoxicarbonila, benziloxicarbonila ou azido.^5,13-16

Com base em nosso interesse na síntese de glicosídeos derivados de N-acetilglicosamina¹⁷ e no âmbito de um projeto de síntese de pseudo-dissacarídeos contendo este monossacarídeo, relatamos, nesse trabalho, um estudo da glicosilação do clico-hexanol na condição de Koenigs-Knorr com quatro haletos de glicosila derivados de glicosamina (Figura 2), utilizando três diferentes promotores: carbonato de prata, triflato de prata e brometo de mercúrio/óxido de mercúrio.

Figura 2. Esquema para preparação de 1-4

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O haleto 1 possibilitaria a obtenção direta do glicosídeo desejado, o haleto 2 foi selecionado por conter grupos retiradores de elétrons em C-2, que podem reduzir ou impedir a formação do íon oxazolínio, em analogia ao grupo tricloroacetamido, e posteriormente pode ser convertido no grupo acetamido por redução.^15,18 O grupo ftalimido (em C-2, no haleto 3) pode ser convertido no grupo acetamido por hidrazinólise seguida de acetilação com anidrido acético^13,14 e o grupo benziloxicarbonila (em C-2 no haleto 4) pode ser convertido no grupo acetamido por hidrogenólise seguida de acetilação com anidrido acético.¹⁹

Os haletos de glicosila 1-4 foram preparados conforme mostrado na Figura 2.^19-22

Em seguida, estes haletos foram utilizados na glicosilação do ciclo-hexanol, conforme apresentado na Figura 3.

Figura 3. Esquema geral das reações de glicosilação do ciclo-hexanol

As reações de glicosilação foram efetuadas nas condições apresentadas na Tabela 1.^8-10,23

O haleto de glicosila 3 foi o único que possibilitou a glicosilação do ciclo-hexanol, e o carbonato de prata foi o promotor mais eficiente. O glicosídeo de ciclo-hexila 7 foi obtido como anômero β puro. A sua estereoquímica foi confirmada por meio da avaliação da constante de acoplamento H1,H2 (³J_H1-H2 = 9,4 Hz), característica de acoplamento vicinal com relação trans-diaxial. Não se observou a formação do anômero α do glicosídeo pela análise do produto bruto das reações.

Os demais haletos de glicosila avaliados não atuaram como doadores nas condições utilizadas. O insucesso na glicosilação utilizando os cloretos de glicosila 1, 2 e 4 nas condições avaliadas no presente trabalho pode ser explicado pela formação de espécies pouco reativas (Figura 4. A), o que não acontece com o cloreto de glicosila 3, que não apresenta hidrogênio ácido (Figura 4. B).

Figura 4. A. Proposta mecanística para a formação de oxazolina a partir dos haletos de glicosila 1,2 e 4; B. Proposta mecanística para a formação do íon oxazolínio a partir do haleto de glicosila 3

Com o objetivo de avaliar a influência da natureza do halogênio em C-1, foi também realizado a reação de glicosilação do ciclo-hexanol com o brometo de glicosila 9,²⁴ mais reativo do que o cloreto 3 correspondente. O brometo de glicosila 9 foi preparado conforme mostrado na Figura 5.

Figura 5. Esquema para preparação de 9

O resultado do estudo comparativo é mostrado na Tabela 2.

Como esperado, o rendimento das reações de glicosilação do ciclo-hexanol com o brometo de glicosila 9 por reação de Koenigs-Knorr foi superior para os três promotores avaliados. Mais uma vez o carbonato de prata foi o promotor mais eficiente. Tal resultado é relevante, considerando a facilidade de preparação e o menor custo do carbonato de prata em relação ao triflato de prata e a menor toxicidade dos sais de prata em relação aos sais de mercúrio.

Por fim, para exemplificar a conhecida eficiência da utilização do grupo ftalimido em C-2 para a obtenção do derivado acetamido correspondente,^13,14 o glicosaminídeo 7 foi convertido no N-acetilglicosaminídeo de ciclo-hexila 10 (Figura 6), descrito como aceptor de glicosilação em estudo de biossíntese de Nod factors, moléculas contendo derivados oligossacarídeos de N-acetilglicosamina.²⁵ Assim, hidrazinólise do grupo N-ftalimido de 7 seguida da acetilação quimiosseletiva do grupo amino com anidrido acético em metanol forneceu 10 com rendimento de 77%.

Figura 6. Esquema para conversao de 7 em 10

CONCLUSÃO

No presente trabalho foi realizado um estudo de glicosilação do ciclo-hexanol por reação de Koenigs-Knorr, utilizando quatro cloretos de glicosila derivados de D-glicosamina e três promotores de glicosilação: carbonato de prata, triflato de prata e brometo de mercúrio/óxido de mercúrio. O cloreto de glicosila contendo o grupo ftalimido em C-2 foi o único que atuou como doador nas condições estudadas e o promotor mais eficiente foi o carbonato de prata. Com o objetivo de avaliar a influência do halogênio em C-1 foi também efetuada a reação de glicosilação do ciclo-hexanol com o brometo de glicosila 9, mais reativo. Como esperado, o rendimento de glicosilação com 9 foi superior, com todos os promotores de glicosilação utilizados, sendo o carbonato de prata mais uma vez o mais eficiente. Tal resultado é relevante, considerando a facilidade de preparação e o menor custo do carbonato de prata em relação ao triflato de prata e a menor toxicidade dos sais de prata em relação aos sais de mercúrio. Por fim, foi realizada a conversão de 7 no N-acetilglicosaminídeo de ciclo-hexila 10 para exemplificar a reconhecida eficiência do grupo ftalimido nas reações de glicosilação como precursor do grupo acetamido.

MATERIAL SUPLEMENTAR

Os espectros de RMN e no infravermelho das substâncias preparadas neste trabalho estão disponíveis em http://quimicanova.sbq.org.br, na forma de arquivo PDF, com acesso livre.

PARTE EXPERIMENTAL

As faixas de fusão foram determinadas em aparelho MQAPF 301.

Os espectros no infravermelho foram obtidos em aparelho Spectrum One, Perkin-Elmer com sistema ATR.

Os valores de poder rotatório específico, [α]_D, foram medidos em polarímetro ADP220 Bellinghan à temperatura de 22 ºC.

Os espectros de RMN de ¹H e de ¹³C foram registrados em aparelhos Bruker Avance DRX-200 e Bruker Avance DRX-400. Como referência interna foi utilizado o tetrametilsilano (TMS) ou o sinal do solvente.

A evolução das reações foi acompanhada por cromatografia em camada delgada de sílica (CCD) com 0,25 mm de espessura de sílica (sílica gel 60G Merck) utilizando-se como revelador vapor de iodo, solução etanólica de ninidrina 0,3% p/v ou solução etanólica de ácido sulfúrico 15% v/v.

As purificações por cromatografia em coluna de sílica (CCS) foram realizadas com sílica gel 60 (0,063-0,200 mm/70-230 mesh Merck).

Os reagentes utilizados neste trabalho foram adquiridos das empresas Sigma-Aldrich ou Merck.

Os solventes utilizados durante esse trabalho foram obtidos comercialmente das empresas: F-Maia, Synth e Merck.

Todos os solventes utilizados neste trabalho foram previamente destilados e tratados segundo procedimentos descritos na literatura.^26,27

Os haletos de glicosila 1, 2, 4 e 9 foram preparados por procedimentos descritos na literatura.^19,21,24,28

O haleto de glicosila 3 foi preparado por procedimento adaptado,^29,30 como descrito a seguir:

Em um balão de fundo redondo de 50 mL foi adicionado 0,8 mmol de 1,3,4,6-tetra-O-acetil-2-desoxi-2-ftalimido-D-glucopiranose e o sistema foi vedado sob atmosfera de nitrogênio e mantido a -15 ºC. Com auxílio de seringa graduada, foram adicionados 2 mL de cloreto de acetila e 0,14 mL de metanol, manteve-se a mistura sob agitação magnética à temperatura ambiente por 48 horas. Em seguida foram adicionados 20 mL de diclorometano e e extraiu-se três vezes com 15 mL de solução saturada de bicarbonato de sódio e uma vez com 20 mL de solução saturada de cloreto de sódio. A fase orgânica foi secada com sulfato de sódio, filtrada e concentrada em evaporador rotatório. Foram obtidos 258 mg de 3 (68%).

Procedimento geral para glicosilação do ciclo-hexanol^8-10,24

Em um balão de fundo redondo de 50 mL foi solubilizado 0,1 mmol do haleto de glicosila em 2 mL de diclorometano anidro contendo cerca de 100 mg de peneira molecular 4 Å a 0 ºC (banho de gelo). Em seguida foi adicionado 0,2 mmol de ciclo-hexanol e 0,6 mmol do promotor de glicosilação e manteve-se a mistura sob agitação magnética em atmosfera de nitrogênio à temperatura ambiente (em sistema protegido da luz) até o prazo máximo de 24 horas e monitoramento por CCD (Hexano 1:1 acetato de etila). Em seguida, filtrou-se o material e concentrou-se em evaporador rotatório. O produto bruto obtido foi purificado por CCS (Hexano 7:3 acetato de etila). Os rendimentos individuais estão relatados nas Tabelas 1 e 2.

3,4,6-tri-O-acetil-2-desoxi-2-ftalimido-β-D-glicopiranosideo de cliclo-hexila (7)

Sólido Branco, FM: C₂₆H₃₁NO₁₀, MM: 517,52 g mol^-1, f.f. 148,8-150,4 ºC (CH₂Cl₂), [α]_D²² +56 (c 1,0, CHCl₃), IV (υ / cm^-1): 2949 (C-H, alifático e aromático), 1744 e 1718 (C=O, carbamato e éster), 1539-1149 (C-C, alifático e aromático),1212 (C-O, éster), 1011 (C-O). RMN de ¹H (δ CDCl₃, 200 MHz): 7,82-7,74 (m; 4H, H-9 e H-10), 5,77 (t; ³J = 9,4 Hz, 1H, H-3), 5,43 (d; ³J = 9,4 Hz, 1H, H-1), 5,13 (t; ³J = 9,4 Hz, 1H, H-4), 4,33-3,57 (m, 4H, H-2, H-5, H-6, H-11), 2,07 - 1,02 (m, 19H, COCH₃, H-12-14). RMN de ¹³C (δ CDCl₃, 50 MHz): 170,57-169,35 (OCOCH₃ e NCO), 134,27-123,53 (C8-10), 96,54 (C-1), 77,69-54,81 (C-2-6 e C-11), 30,87-24,13 (C-12-14), 20,61-20,45 (COCH₃).

2-desoxi-2-acetamido-β-D-glicopiranosideo de cliclo-hexila (10)

Em um balão de fundo redondo de 50 mL foram adicionados 60 mg de 9 (0,11 mmol) em 2 mL de metanol e manteve-se sob agitação magnética a 0 ºC por cerca de 5 minutos. Em seguida foram adicionados 0,4 mL de hidrato de hidrazina (80%) e manteve-se a solução sob agitação a 60 ºC por cerca de 14 horas. Em seguida o solvente e o excesso de hidrato de hidrazina foram removidos em evaporador rotatório por codestilação com etanol. O produto bruto resultante foi solubilizado em 2 mL de metanol a 0 ºC e adicionou-se 0,01 mL de anidrido acético. Manteve-se a agitação magnética à temperatura ambiente por cerca de 1 hora. Em seguida o solvente foi removido em evaporador rotatório e o produto bruto resultante foi recristalizado em metanol. Foram obtidos 27 mg de 10 (77%).

Sólido Branco, FM: C₁₄H₂₄NO₆, MM: 303,35 g mol^-1, f.f. 133,5-135,6 ºC (metanol), (lit.: 136-137 ºC),³¹ [α]_D²² +34º (c 1,0, metanol); +37,5º (lit.: c 1,0, metanol),³¹ IV (υ / cm^-1): 3032 (O-H), 2931 (C-H, alifático), 1649 (C=O, amida), 1407-1263 (C-C, alifático), 1011 (C-O).

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) por financiamento e bolsas concedidas.

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