UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA
UNIDAD IZTAPALAPA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BIOLOGICAS Y DE LA SALUD
BIOLOGIA EXPERIMENTAL
Titulo del trabajo del Servicio Social:
“REDUCCIÓN CATALITICA Y ACETILACION DE6-NITRO-1:2:3:4-TETRAHIDRO-1-OXO-β-CARBOLINA”.
Jeans Fernández Palacios
Asesores: Jorge Armando Haro Castellanos
México, 2003.
Nombre: Jeans Fernández Palacios
Matrícula: 99334971
Licenciatura: Biología Experimental
Titulo del trabajo del Servicio Social:
“REDUCCIÓN CATALITICA Y ACETILACION DE 6-NITRO-1:2:3:4-TETRAHIDRO-1-OXO-β-CARBOLINA”.
Clave de Registro: B.E.040.02
Fecha de terminación: 2003, Octubre 07.
Nombre del asesor: M en C. Jorge Armando Haro Castellanos
Objetivos
Obtener 10 g de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina y 10 g de 6
acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina.
Resultados
Conclusiones
Se cumplieron los objetivos planteados en el proyecto inicial realizandolas 5 etapas del proceso de síntesis de la 6-acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina con éxito y caracterizando el productofinal mediante su espectro de resonancia magnética nuclear.
6-Nitro-1:2:3:4-1-Oxo-β-Carbolina
82.25 g Cristalización en Acidoacetico
P.F>300ºC
Acetato DeEtilo-Ácido
Acético 19-1
6-Amino-1:2:3:4-1-Oxo-β-Carbolina
21.35 g Cristalización en Acidoacetico
P.F.= 269-270°C ºC
Acetato DeEtilo-Ácido
Acético 19-1
6-Acetamido-1:2:3:4-1-Oxo-β-
Carbolina
15.4 g Cristalización en ToluenoP.F.>320ºC
Acetato DeEtilo-Ácido
Acético 19-1
Proy. de Servicio Social: “Síntesis de 6-Acetamidoi-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina”. Jeans Fernández Palcios 1
Asesor: M. en C. Jorge Armando Haro Castellanos. Depto. Biología de la Reproducción. C.B.S. UAM-IZTAPALAPA. 2003-O
aaa))) IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCCCCIIIOOONNN
La 6-Amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina y la 6-Acetamido-1:2:3:4-
tetrahidro-1-oxo-β-carbolina son análogos de la 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-1-
oxo-β-carbolina, la cual es a su vez, un intermediario en una vía síntesis propuesta
para la α-carbometoxi-5-metoxitriptamina (potente agente antihipertensivo)
dentro del proyecto “Síntesis de α-carbometoxi-5-metoxitriptamina” a cargo del
asesor del presente trabajo de Servicio Social.
La 6-Amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina y la 6-Acetamido-1:2:3:4-
tetrahidro-1-oxo-β-carbolina, productos del presente trabajo, son análogos de la
6-Metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina la cual se utiliza como materia
prima en la realización del proyecto de continuación “Síntesis de α-carbometoxi-5-
metoxitriptamina”, aprobado por el Consejo Divisional de C.B.S. para realizarse
por en el bienio 2002-2003, por el asesor del presente Servicio Social y con los
recursos económicos de la división de C.B.S., UAM-I.
Para la realización de estudios farmacológicos y clínicos con melatonina,
anteriormente se ha implementado la síntesis de la 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-1-
oxo-β-carbolina, la cual es su precursor en la vía de Abramovitch y Shapiro (Haro y
col., 1996).
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La 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina también es precursor de algunos
de los análogos de melatonina que fueron sintetizados en el proyecto “Obtención
de Análogos de Melatonina”.
Más recientemente (Haro y col., 2002) se obtuvieron las 6-amino y 6-acetamido-
1,2,3,4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolinas por dos métodos.
Estas dos carbolinas 6-nitrogenadas son análogos de 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-
1-oxo-β-carbolina, con potencial actividad biológica.
En el desarrollo de este trabajo se reafirmarán algunos conocimientos y
habilidades adquiridos en las UUEEAA ya cursadas, pero también se adquirirán
otros con los cuales se integrarán para la consecución de un objetivo terminal
mediante el cumplimiento de metas específicas con el desarrollo de actividades
involucradas en la metodología.
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bbb))) OOOBBBJJJEEETTTIIIVVVOOOSSS GGGEEENNNEEERRRAAALLLEEESSS YYY EEESSSPPPEEECCCIIIFFFIIICCCOOOSSS
GENERAL:
Obtener 10 g de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina y 10 g de 6-
acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina.
ESPECIFICOS:
1. Actualizar la Bibliográfica.
2. Conformar el Protocolo.
3. Preparar los Requerimientos.
4. Realizar el proceso de Síntesis Química Orgánica para la obtención de los
productos.
5. Análiar y caracterizar los Intermediarios y Productos.
6. Presentar el Informe Final.
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ccc))) MMMEEETTTOOODDDOOOLLLOOOGGGIIIAAA UUUTTTIIILLLIIIZZZAAADDDAAA...
La metodología empleada se constituye de:
Síntesis Química-Orgánica.
Análisis Químico Cualitativo, incluyendo el Análisis Funcional Orgánico.
Análisis Instrumental.
Procesos de Purificación.
El proceso de Síntesis Química-Orgánica consta de dos reacciones:
1 ) Hidrogenación Catalítica de 6-Nitro-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina
para la obtención de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina (Haro y
col., 2002):
Se colocaron 12 g (0.0519 moles) de 6-nitro-1,2,3,4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina
con 1 g de Pd/C y 700 mL de acido acético en el Reactor Parr ( para reacciones a
presión), se inyectó hidrógeno a 20 p.s.i. con agitación vigorosa y se mantuvo la
presión a 16-20 p.s.i. a temperatura ambiente. Al término de la reacción se filtró la
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mezcla de reacción y se eliminó el ácido acético por destilación a presión reducida
y al resíduo se le adicionó agua, se neutralizó y se filtró para separar el producto
el cual se secó y se analizó.
2) Acetilación de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina para obtención
de 6-acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina:
Una mezcla de 250 mL de agua, 9.2 mL de ácido clorhídrico concentrado y 0.11
moles de 6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina se agitó a disolución. Con
agitación vigorosa se adicionaron 0.14 moles de anhidrido acético y se agitó hasta
disolución. La mezcla se virtió en una solución de 17 g de acetato de sodio en 50 mL
de agua, se enfrió agitando. El producto se filtró, se lavó, se secó y se analizó.
El Análisis Químico Cualitativo y Análisis Instrumental para la caracterización de
los intermediarios y del producto final se realizó de la siguiente manera: La pureza
de las materias primas, intermediarios y producto final se determinó por
cromatografía en capa fina, en cromatofolios de silica gel 60 F254 base de aluminio,
antes y después de purificarlos. La identificación de los compuestos se realizó
mediante sus puntos de fusión (informados en las técnicas descritas en la
metodología), los cuales fueron determinados en un fusiómetro analógico Fisher
Digital Melting Point Analyzer model 355, utilizando patrones de cada uno de ellos,
y en el caso del producto final se confirmó su identidad mediante el espectro de
RMN obtenido en un Espectrómetro Bruker 500 MHz. (fig. 2).
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Finalmente los Procesos de Purificación consistieron en destilaciones, filtraciones,
separaciones ácido-base, extracciones bifásicas con disolventes orgánicos y
cristalizaciones.
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ddd))) AAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDDEEESSS
RRREEEAAALLLIIIZZZAAADDDAAASSS
Actualización Bibliográfica. Se usó el portal de recursos y
publicaciones electrónicas de la Unidad Iztapalapa, de la página de la UAM,
para acceder al “Science Direct”. Dentro de esta fuente se realizó la búsqueda
con la palabra “carbolines” acotando el intervalo del 2002 al 2003, y se
obtuvieron 74 referencias de artículos. Las cuales fueron clasificadas bajo tres
criterios:
A.- Sintesis de β-carbolinas
B.- Obtencios de β-carbolinas de sistemas biologicos
C.- Accion biologica de β-carbolinas
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Conformación del Protocolo. se estableció el protocolo general
esquematizado en la fig. 1. Así mismos los protocolos de cada experimento
quedaron definidos con base en los artículos obtenidos en la revisión
bibliográfica y que resultaron en las técnicas de las 5 etapas descritas en la
metodología.
Preparación de los Requerimientos para la realización de las 5 reacciones en el
proceso de Síntesis Química. Los reactivos y materiales necesarios
(señalados en las técnicas observadas en la metodología) se consiguieron en el
laboratorio R-022 a cargo de mi asesor, en el almacén de la unidad y otros se
adquirieron por medio de proveedores. Las materias primas se purificaron por
cristalización o destilación.
Obtención de los Intermediarios y del Producto Final. Siguiendo las técnicas
descritas de la metodología, se realizaron de 2 a 3 experimentos para cada una
de las 5 reacciones del proceso de síntesis de la 6-acetamido-1:2:3:4-
tetrahidro-1-oxo-β-carbolina. El primer experimento en cada reacción se hizo
en escala pequeña (aproximadamente 1 g) y los restantes en mayor escala (5-10
g), obteniendo rendimientos de los productos cercanos a los informados en la
literatura.
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eee))) OOOBBBJJJEEETTTIIIVVVOOOSSS YYY MMMEEETTTAAASSS AAALLLCCCAAAZZZAAADDDAAASSS
• Por el proceso de síntesis descrito en la figura 1, se obtuvieron 10 g de la 6-
acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina.
• Se completó la revisión bibliográfica exhaustiva de las β-carbolinas.
• Se realizaron las 5 reacciones del proceso de síntesis con éxito.
• Se caracterizaron los intermediarios y producto final.
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fff))) RRREEESSSUUULLLTTTAAADDDOOOSSS YYY CCCOOONNNCCCLLLUUUSSSIIIOOONNNEEESSS
Se obtuvieron los siguientes compuestos:
Compuestos Cantidad Purificación y Constantes Físicas
Eluyente Utilizado En La Cromatografía
Cianoetilmalonato De Dietilo
233 g Destilación. P.Eb.(2mm Hg) = 120-126ºC
Cloroformo-Acetato De
Etilo 1:1
3-Carbetoxi-2-Piperidona
70.9 g
Cristalización en Tolueno P.F.=75ºC
Cloroformo-Metanol 9:1
P-Nitrofenil-Hidrazona de 2,3-
Pierindiona
138 g Cristalización en Tolueno P.F.=75ºC
Acetato De Etilo-Ácido Acético 19-1
6-Nitro-1:2:3:4-1-Oxo-β-Carbolina
82.25 g Cristalización en Acido acetico
P.F>300ºC
Acetato De Etilo-Ácido Acético 19-1
6-Amino-1:2:3:4-1-Oxo-β-Carbolina
21.35 g Cristalización en Acido acetico
P.F.= 269-270°C ºC
Acetato De Etilo-Ácido Acético 19-1
6-Acetamido-1:2:3:4-1-Oxo-β-
Carbolina
15.4 g Cristalización en Tolueno P.F.>320ºC
Acetato De Etilo-Ácido Acético 19-1
Proy. de Servicio Social: “Síntesis de 6-Acetamidoi-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina”. Jeans Fernández Palcios 11
Asesor: M. en C. Jorge Armando Haro Castellanos. Depto. Biología de la Reproducción. C.B.S. UAM-IZTAPALAPA. 2003-O
Se cumplieron los objetivos planteados en el proyecto inicial realizando las 5
etapas del proceso de síntesis de la 6-acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-
carbolina con éxito y caracterizando el producto final mediante su espectro de
resonancia magnética nuclear (fig. 2).
También se alcanzó la meta participar en la publicación de resultados en evento
especializado (Haro y col. 2000(a) y 2000(b); James y col. 2000).
Figura2. Espectro de RMN de la 6-acetamido-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina
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Asesor: M. en C. Jorge Armando Haro Castellanos. Depto. Biología de la Reproducción. C.B.S. UAM-IZTAPALAPA. 2003-O
ggg))) CCCRRRIIITTTEEERRRIIIOOOSSS DDDEEE EEEVVVAAALLLUUUAAACCCIIIOOONNN
☺ Cumplimiento de los Objetivos.
☺ Participación en la publicación de los resultados en eventos
especializados.
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Asesor: M. en C. Jorge Armando Haro Castellanos. Depto. Biología de la Reproducción. C.B.S. UAM-IZTAPALAPA. 2003-O
hhh))) BBBIIIBBBLLLIIIOOOGGGRRRAAAFFFIIIAAA
Abramovitch, R. A. and Shapiro, D. J. 1956. “Tryptamines, Carbolines , and
related compounds . Part III 1 - methyl - and 1 : dimethyl – tryptamines” .
Chem. Soc. 4589-92.
Albertson, N. F. and Fillman, J. L. 1949. “A Syntesis of DL-Proline”. J. Am.
Chem. Soc. 2818-20.
Blaikie, K. G. and Perkin W. H. Jr. 1924. “Methoxyindoles and their derivatives”. J. Chem.
Soc. 125, 296-335.Haro, C. J. A.; Antón, T. F.; Maldonado, T. M.; Romero, M. A.; James, G. M. y Juárez,
O.C. 1996. “Adaptación al Desarrollo Tecnológico para la Síntesis de Melatonina”. Revista de la Sociedad
Química de México 40 (1), 3-11.
Haro, C. J. A.; Ramírez, C. L., Pérez, Y. W. B., James, G. M., Romero, M. A.,
Canchola, M. E. 2000(a). “Efecto de la administración aguda de melatonina y dos
de sus análogos, sobre la conducta copulatoria de la rata macho”. Reunión Anual
XXV Aniversario de la Academia de Investigación en Biología de la
Reproducción, A. C. Taxco, Gro. 14 al 17 de Junio.
Proy. de Servicio Social: “Síntesis de 6-Acetamidoi-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina”. Jeans Fernández Palcios 14
Asesor: M. en C. Jorge Armando Haro Castellanos. Depto. Biología de la Reproducción. C.B.S. UAM-IZTAPALAPA. 2003-O
Haro-Castellanos, J.; Ramírez-Chavarin, L.; Pérez-Yescas, W.; Romero-
Martínez, A.; James-Molina, G.; Canchola-Martínez; E. 2000(b). “Estudio del
efecto de dos análogos de Melatonina en la conducta sexual de ratas macho”.
XXIV Congreso LatinoAmericano de Química. Lima-Perú, 15 al 19 de Octubre.
James-Molina, G.; Romero-Martínez, A.; Ramírez-Chavarin, L.; Antón-Tay, F.;
Haro-Castellanos, J. 2000. “Carbetoxilación de 6-metoxi-1:2:3:4-tetrahidro-
1-oxo-β-carbolina”. XXIV Congreso LatinoAmericano de Química. Lima-Perú,
15 al 19 de Octubre.
Kermack, W. O., Perkin, W. H. and Robinson, R. 1922. “Harmine and Harmaline.
VI. Synthesis of N-methyltetrahidronorharmine and the constitution of
harmaline and of the alkylated harmines”. J. Chem. Soc. 121, 1872-96.
DIVISION DE CIENCIAS BIOLOGICAS Y DE LA SALUD
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA DE LA REPRODUCCION
M.C JOGE A. HARO CASTELLANOS
DR. ERIQUE CANCHOLA MARTINEZ
JEANS FENANDEZ PALACIOS
PROYECTO DE INVESTIGACION Y DOCENCIA
SINTESIS DE CARBOLINAS
Acción biológica de β carbolinas
Agonista de benzodiazepinas
Algunas β carbolinas son fotosensibles y alta afinidad con guanina
Se ha reportado que algunas β carbolinas modifican la biosíntesis de la dopamina
OH
TRIPTOFANO
NH2NH
OH
SEROTONINA
5-Hidroxitriptamida
NH
NH
O
O
MELATONINA
N-acetil-5-metoxiserotonina
La generación de análogos de Melatoninapartiendo de β-carbolinas
NHN
O
R
NH2NH
OOH
Cálculos estequiometricos
Peso molecular, punto de fusión, densidad, solubilidad, método de purificación.
Tipo de ReacciónNumero de Reacciones
Tamaño y numero de los lotes
Propiedades Fisicoquímicas de reactivos y productos
Diseño del equipoMedición de reactivosAnálisis de la mezcla de reacciónMetodología de extracción
Condiciones de reacciónTemperatura, tiempo de reaccion,Tipo de agitación, Medio de transferencia de calor
Metodología Teórica
Metodología Experimental R1 Cianoetilacion de Malonato de dietilo
R2 Hidrogenación catalíticaR3 HidrólisisR4 Condensación de Japp-KlingemannR4´ Formación de sal de diazonioR5 Ciclización de FisherR6 Reducción catalítica
Metodología teórica
O O
O O
Malonato de dietilo
+ CN
Acrilonitrilo
O O
O O
CN
Cianoetilmalonato de dietilo
O
O O
NH
3-Carbetoxi-2-piperidona
KO
O O
NH
Acido 2-oxopiperin-3-carboxílo
NH
NO
NH
O2N
p-Nitrofenil-hidrazona
NH2
O2N
p-Nitroanilina
N2Cl
O2N
Sal de diazonio de p-Nirtroanilina
HCOOH
EtNa/EtOH
NaNO2 ClH
KOH
NHNH
O
O2N
6-nitro-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina
H2/NiRaney
KOH
R1
R2
R3
R4`
R4
R5
NHNH
O
O2N
6-nitro-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina
NHNH
O
H2N
6-amino-1:2:3:4-tetrahidro-1-oxo-β-carbolina
R6(a)
(b)H2/Pd-C HCl
Metodología teórica
Análisis y caracterización de los Intermediarios y del Producto Final
La pureza de las materias primas, intermediarios y producto final se determinó por cromatografía en capa fina, en cromatofolios de silica gel 60 F254 base de aluminio, antes y después de purificarlos.
En el caso del producto final se confirmó su identidad mediante el espectro de RMN obtenido en un EspectrómetroBruker 500 MHz.
La identificación de los compuestos se realizó mediante sus puntos de fusión, los cuales fueron determinados en unfusiómetro analógico Fisher Digital Melting Point Analyzer model 355, utilizando patrones de cada uno de ellos.
Compuestos CantidadPurificaciónY
Constantes Físicas
Eluyente Utilizado En La Cromatografía
Cianoetilmalonato De Dietilo 233 gDestilación.P.Eb.(2 mm
Hg)= 120-1260cCloroformo-Acetato
De Etilo 1:1
3-Carbetoxi-2-Piperidona 70.9 gCristalización En Tolueno
P.F.= 75°CCloroformo-Metanol
9:1
P-Nitrofeni-Hidrazona De 2,3-Piperidindiona
138 gCristalización En ácido
acético. P.F.= 220-221°CAcetato De Etilo-Ácido Acético 19-1
6-Nitro-1:2:3:4-Tetrahidro-1-Oxo-β-Carbolina
82.25 g
Cristalización En ácido acético. P.F= >300°C
Acetato De Etilo-Ácido Acético 19-1
6-Amino-1:2:3:4-Tetrahidro-1-Oxo-β-Carbolina
21.35g
Cristalización En ácido acético. P.F= 269-270°C
Acetato De Etilo-Ácido Acético 19-1
RESULTADOS