Síntese e investigação da reactividade de N, α,α-trialquilglicinas e o seu comportamento perante nucleófilos, incluíndo a síntese de tri- e pentapéptidos destes aminoácidos

Abstract

Este trabalho teve como objectivos (i) completar estudos realizados anteriormente sobre estabilidade aos ácidos de uma das ligações amida em derivados de N-alquil (ou aril)- , -dialquilglicinas e (ii) investigar as condições experimentais para a síntese de péptidos de , -dialquilglicinas e de N-(4-metoxibenzil)- , -dialquilglicinas a partir de compostos obtidos por clivagem selectiva do produto de reacções de Ugi-Passerini. Em relação ao primeiro objectivo, foi sintetizada uma série de vinte e um compostos pela reacção de Ugi-Passerini, destinados às investigações cinéticas, e uma outra série com outros tantos obtidos por acidólise selectiva dos primeiros, para referência em técnicas de HPLC. Treze dos compostos de cada série eram derivados da , -dimetilglicina e os oito restantes da , -dibenzilglicina e, em cada série, diferiam entre si essencialmente por conterem, cada um, no grupo N-alquilo (ou N-arilo), um grupo polarizador da seguinte lista: OCH3, CH3, F, Cl, OCF3, CF3, CN, NO2. Os resultados das medições cinéticas obtidos por HPLC foram submetidos a tratamentos de Hammett, com vista interpretá-los em termos de estrutura/reactividade, racionalizando deste modo a contribuição do substituinte no átomo de azoto com a fragilidade da ligação amida C-terminal e confirmando o mecanismo anteriormente proposto para esta acidólise. A reactividade destes compostos mostrou-se fortemente dependente não só do volume dos substituintes em C , mas também duma não menos importante contribuição indutiva/de campo. Os resultados daqui obtidos permitiram também constatar pela primeira vez que esta ligação amida, que é intrinsecamente frágil nestes aminoácidos, pode ser estabilizada por um grupo electrorretirador no átomo de azoto, como 4-nitrofenilo ou 4-cianofenilo. Foi ainda possível concluir que, de todos os grupos substituintes no átomo de azoto investigados, apenas o 4-metoxibenzilo é clivável, o que deste modo confirma a lista dos reagentes de partida a utilizar na estratégia de síntese inicialmente proposta e cuja comprovação iria ser explorada na segunda parte deste trabalho. Em relação a este segundo objectivo, foi sintetizada uma série de cinco Nbenziloxicarbonil- L-fenilalanil-N-(4-metoxibenzil)-α,α-dialquilglicinamidas simétricas pela reacção de Ugi-Passerini, cujos grupos alquilo eram metilo, etilo, propilo, isobutilo e benzilo; foi também sintetizado um sexto composto, derivado do ácido 1-aminociclohexilcarboxílico, em que o átomo de carbono está inserido num anel de ciclo-hexano. Estes seis dipéptidos foram sujeitos a acidólise total e parcial para gerar os doze correspondentes ácidos dipeptídicos, que foram de seguida acoplados com o éster tercbutílico da L-fenilalanina. Este acoplamento foi promovido por hexafluorofosfato de O- (1H-benzotriazol-1-il)-N,N,N’,N’-tetrametilurónio no caso dos seis tripéptidos derivados de N-(4-metoxibenzil)- , -dialquilglicinas e pela associação de diciclo-hexilcarbodiimida com N-hidroxibenzotriazole no caso dos seis restantes sem o grupo metoxibenzilo. De seguida, usando uma estratégia de três passos idêntica à anterior, foi sintetizado o éster terc-butílico dos dois pentapéptidos N-benziloxicarbonil-Lfenilalanilglicil- N-(4-metoxibenzil)-α,α-dialquilglicil-L-fenilalanilglicina em que os grupos alquilo eram etilo e benzilo, respectivamente. Os rendimentos globais na síntese destes catorze péptidos, calculados a partir dos reagentes do primeiro passo, variaram entre 95% e 7%, sendo fortemente condicionados pelo impedimento estereoquímico associado com o volume das cadeias laterais dos aminoácidos que, nos casos mais extremos, conduziu à formação competitiva duma imidazolona no último passo das sínteses.

The present work had the following two aims: (i) to complete the studies previously carried out on the stability to acid of one of the amide bonds of N-alkyl (or aryl)- , - dialkylglycine derivatives and (ii) to investigate the experimental conditions for the synthesis of , -dialkylglycine and N-(4-methoxybenzyl)- , -dialkylglycine peptides from compounds obtained by selective cleavage of the Ugi-Passerini reaction. With respect to the former aim, a series of twenty one compounds was synthesized by the Ugi-Passerini reaction, with the purpose to be used in collecting kinetic information, and another series of as many as these as obtained by selective acidolysis of the former, for reference in HPLC techniques. Thirteen of the compounds of each series were , - dimethylglycine derivatives, while the remaining eight were derivatives of , - dibenzylglycine; within each series, they differed from each other essentially in having in their N-alkyl (or N-aryl) group a polarizing group of the following list: OCH3, CH3, F, Cl, OCF3, CF3, CN, NO2. The results of the kinetic measurements obtained by HPLC were submitted to Hammett treatments, having in mind to interpret them in terms of structure/activity relationships, thus rationalizing the contribution of the substituent at the nitrogen atom with the lability of the C-terminal amide bond, and to confirm the mechanism previously proposed for this acidolysis. The reactivity of these compounds has shown to be largely dependant not only on the volume of the substituent at C , but also on a no less important inductive/field contribution. The results obtained hereof allowed also to find for the first time that this amide bond, which is intrinsically labile in these amino acids, can be stabilized by an electron withdrawing group at the nitrogen atom, like 4- nitrophenyl or 4-cyanophenyl. It was still possible to conclude that, of all the substituents at the nitrogen atom that were investigated, only the 4-methoxybenzyl group is cleavable, which thus confirmed the list of starting reagents to be used in the initially proposed strategy of synthesis and whose confirmation was to be explored in the second part of this work. With respect this second aim, a series of five symmetric N-benzyloxycarbonyl-Lphenylalanyl- N-(4-methoxybenzyl)-α,α-dialkylglycinamides was synthesized by the Ugi-Passerini reaction, whose alkyl groups were methyl, ethyl, propyl, isobutyl and benzyl; another such compound was also synthesized, a derivative of the 1- aminocyclohexyl carboxylic acid, in which the -carbon atom is inserted in a cyclohexane ring. These six dipeptides were subjected to total and partial acydolysis to generate the twelve corresponding dipeptide acids, which were then coupled with Lphenylalanine tert-butyl ester. This coupling was promoted by O-(1H-benzotriazol-1- yl)-N,N,N’,N’-tetramethyluronium hexafluorophosphate in the case of the six N-(4- methoxybenzyl)- , -dialkylglycine tripeptides and by the association of dicyclohexylcarbodi- imide with N-hydroxybenzotriazole in the case of the remaining six with no methoxybenzyl group. Next, using a three-step strategy identical to the above, the two N-benzyloxycarbonyl-L-fenylalanylglycyl-α,α-dialkylglycyl-L-phenylalanylglycine tert-butyl ester pentapeptides were synthesized in which the alkyl groups were ethyl and benzyl, respectively. The overall yields obtained in the synthesis of these fourteen peptides, as calculated from the reagents of its first step, varied from 95% to 7%, and were highly conditioned by the steric hindrance associated with the volume of the amino acid side chains, which in the most extreme cases lead to competitive formation of an imidazolone in the last step of the syntheses.