Síntese Do Fármaco Pioglitazona

SÍNTESE DO FÁRMACO PIOGLITAZONA P. A. MEIRA1, R.R.O. SILVA2 e M.S.A. PALMA2 1 Faculdade de Tecnologia Termomecanica, Engenharia de Alimentos Universidade de São Paulo, Faculdade de Ciências Farmacêuticas E-mail para contato: [email protected] 2 RESUMO – A Pioglitazona é um fármaco usado para o tratamento de diabetes mellitus tipo 2. O presente trabalho teve como objetivo a realização de três etapas da síntese do fármaco Pioglitazona. A síntese foi feita em batelada e ao final de cada etapa foram coletadas amostras que posteriormente foram analisadas em HPLC-MS. As análises comprovaram a identidade dos produtos com m/z 229,95 (M+) para a reação I, m/z 256,02 (M+) para a reação II e m/z 357.02 (M+) para a reação III. 1. INTRODUÇÃO Microrreatores de fluxo contínuo são dispositivos tubulares feitos de material com resistência química e mecânica, utilizados na intensificação de processo e vêm sendo aplicados em laboratórios de pesquisa em todo o mundo devido às melhorias que proporcionam a transformações químicas. Suas pequenas dimensões internas possibilitam um grande controle das condições reacionais, as quais são difíceis de obter em reatores batelada devido à segurança do processo como, dentre outras, condições extremas de temperatura e pressão. Suas vantagens em relação aos reatores batelada são o excelente controle de troca térmica devido à alta relação superfície/volume, homogeneização mais eficiente, em razão das pequenas distâncias para difusão, levando ao aumento da velocidade da reação química, conversão, rendimento, seletividade e segurança ao se trabalhar com reagentes e produtos tóxicos e explosivos, redução da geração de resíduos e aumento da pureza do produto (TONHAUSER et al. 2012; WIRTH, 2013, PORTA et al. 2016). A diabetes Mellitus é um distúrbio metabólico crônico caracterizado pelo excesso de glicose no sangue devido à falta de secreção de insulina, hormônio que atua como transportador da glicose do sangue para a célula (MISHRA et al. 2015; ROY et al. 2013). As complicações a longo prazo da diabetes mellitus incluem retinopatia, nefropatia e neuropatia. Além disso, ela está associada ao aumento do risco de doenças cardiovasculares (RICHTER et al. 2007). A Pioglitazona, cuja estrutura molecular está esquematizada na Figura 1, é fármaco da classe das glitazonas, e atua como agente antihiperglicêmico de uso oral que combate a diabetes mellitus tipo 2. Sua função é reduzir os níveis de glicose no sangue, a partir da interação com o Receptor Ativado por Proliferadores de Peroxissoma gama (PPARγ), receptor presente dentro do núcleo da célula que atua na resistência da insulina (PABLOSVELASCO, 2010; LI, et al. 2017). Este fármaco foi aprovado pelo Food and Drug Administration (FDA) na década de 1990 e hoje é comercializado com o nome de ACTOS® (MALIK; PRASAD, 2012). Figura 1 – Estrutura molecular da Pioglitazona (ACTOS®). Neste trabalho, foram estudadas três etapas da síntese da Pioglitazona e visa à futura transposição do processo em batelada para o processo em fluxo contínuo com o uso de microrreatores capilares. A rota de síntese proposta para obtenção do fármaco foi adaptada de Bruno et al. (2002); Madivada et al. (2009); Menges e Balci, (2014). A Figura 2 mostra a rota de síntese da Pioglitazona. Figura 2 – Rota de síntese da Pioglitazona. 3. METODOLOGIA 3.1. Síntese em batelada A metodologia descrita foi adaptada de BRUNO et al. (2002) e Madivada et al. (2009). Reação 1: 2-(5-etilpiridina-2-il)etanol (I) (1 mmol) foi agitado com trietilamina (1,25 mmol) em tolueno (1,8 mL) à temperatura ambiente. Em seguida adicionou-se cloreto de metanosulfonil (1,12 mmol). O tempo de reação foi de 3h. Para a purificação do produto, foi realizada uma filtração a vácuo para retirar o sólido formado, seguida por lavagem com tolueno e solução de 4% de bicarbonato de sódio. A solução bifásica formada foi separada, sendo a fase aquosa lavada com tolueno e água. A fase orgânica contendo o intermediário II foi reservada. Reação 2: Na fase orgânica contendo 1 mmol do intermediário II foi adicionado phidroxibenzaldeído (1,06 mmol) e carbonato de potássio (1,74 mmol), em 2 ml de tolueno. Em seguida, a temperatura do meio reacional foi levada a 90°C e mantida sob agitação por 24h. Após o término da reação, a mistura reacional foi levada a 50°C e adicionou-se 20 mL de água destilada sob agitação. A solução bifásica formada foi separada, sendo a fase aquosa extraída com tolueno e a fase orgânica lavada com uma solução de hidróxido de sódio 5%. A fase orgânica contendo o intermediário III foi reservada. Reação 3: Adicionou-se tiazolidina-2,4-diona (1,50 mmol) a mistura do intermediário III em 20 mL de tolueno. A mistura reacional foi aquecida a 100°C e em seguida, foi adicionado pirrolidina (0,83 mmol) que atua como base promotora da reação. Foi mantida agitação por 4 h. Ao final da reação, o meio reacional foi levado ao freezer para a formação de sólido e, em seguida, foi filtrado a vácuo obtendo o produto bruto IV. 3.2. Métodos de Análise As amostras coletadas foram analisadas por HPLC-MS (HPLC UFLC Prominence 20AD, Shimadzu, Tokio, JP; MS Bruker Amazon Speed, fonte eletrospray, analisador ion trap, Massachussets, EUA) para identificar os produtos intermediários. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO A identidade dos intermediários II, III e IV foi confirmada por HPLC-MS, conforme mostra as Figuras 3, 4 e 5, respectivamente. No cromatograma do intermediário II (Figura 3), foi observado apenas o m/z 229,95 (M+), inferindo que o rendimento da reação deve estar próximo a 100%. Já no cromatograma do intermediário III (Figura 4), além do produto da reação com o m/z de 256,02 (M+), foi observado o intermediário II, reagente da reação, inferindo que o rendimento da reação deve ser inferior a 100%. No cromatograma do intermediário IV (Figura 5), além do produto m/z 357,03 (M+), foi observado o m/z 255 (M+) e 289 (M+) que provavelmente corresponde a um subproduto da reação. Figura 3 – Espectro HPLC-MS do intermediário II (m/z) 229,95 (M+1) Figura 4 – Espectro HPLC-MS do intermediário III (m/z) 256,02 (M+1) Figura 5 – Espectro HPLC-MS do intermediário IV (m/z) 357,03 (M+1) 5. CONCLUSÃO Foram realizadas três etapas da síntese em batelada do fármaco Pioglitazona. A caracterização do produto foi feita a partir da análise com HPLC-MS, onde foi comprovada a identidade dos intermediários com m/z 229,95 (M+) para a Reação 1, m/z 256,02 (M+) para a Reação 2 e m/z 357.03 (M+) para a Reação 3. Sendo assim, verificou-se que a síntese do fármaco é possível para a metodologia testada. Como próximas etapas serão desenvolvidos métodos para HPLC-UV para quantificar reagentes e produtos das 3 reações, otimizar o processo batelada, em termos de rendimento do produto e tempo de reação, e, posteriormente, transpor para o processo em fluxo contínuo com a utilização de microrreatores. 6. REFERÊNCIAS BRUNO, G.; COSTANTINO, L.; CURINGA, C.; MACCARI, R.; MONFORTE, F.; NICOLO, F.; OTTANA, R.; VIGORITA, F. Synthesis and Aldose Reductase Inhibitory Activity of 5-Arylidene-2,4-thiazolidinediones. Bioorg. Med. Chem., v.10, p.1077-1084, 2002. LI, X.; CHENG, C.; CONG, Y.; DU, C.; ZHAO, H. Preferential solvation of pioglitazone hydrochloride in some binary co-solvent mixtures according to the inverse Kirkwood– Buff integrals method. J. Chem. Thermodyn., v.110, p.218-226. 2017. MADIVADA, L.R.; ANUMALA, R.R.; GILLA, G.; ALLA, S.; CHARAGONDLA, K.; KAGGA, M.; BHATTACHARYA, A.; BANDICHHOR, R. An Improved Process for Pioglitazone and Its Pharmaceutically Acceptable Salt. Org. Process Res. Dev., v.13, p.1190–1194. 2009. MALIK, N.; PRASAD, D. N. Synthesis and Antimicrobial Evaluation of N-Substituted-5Benzylidene-2,4-Thiazolidinedione Derivatives. Iran J. Pharm. Res., v.8, n.3, p.209– 214, 2012. MENGES, N.; BALCI, M. Catalyst-free hydrogenation of alkenes and alkynes with hydrazine in the presence of oxygen. Synlett, v.25, n.5, p.671–676, 2014. MISHRA, G.; SACHAN, N.; CHAWLA, P. Synthesis and Evaluation of ThiazolidinedioneCoumarin Adducts as Antidiabetic, Anti-Inflammatory and Antioxidant Agents. Lett. Journal of Organic Chemistry, v.12, n.6, p.429–445, 2015. PABLOS-VELASCO, P. Pioglitazone: beyond glucose control. Expert Rev. Cardiovasc. Ther., v.8, n. 8, p.1057-1067. 2010. PORTA, R.; BENAGLIA, M.; PUGLISI, A. Flow Chemistry: Recent Developments in the Synthesis of Pharmaceutical Products. Org. Process Res. Dev, v.20, n.1, p.2–25, 2016. RICHTER, B. et al. Rosiglitazone for type 2 diabetes mellitus. Cochrane Database Syst. Rev., n.3, p.CD006063, 18 jul. 2007. ROY, A.; DUMBARE, M. R.; PATIL, T. D.; BHANWASE, A. S.; DESHMUKH, R. D. Synthesis, Biological Evaluation and Molecular Modeling Studies of 5-[4-(substituted) benzylidene or benzyl] thiazolidine-2,4- dione with Oral Antihyperglycemic Activity. International Journal of Pharm. Tech. Research, v.53, p.1882–1895, 2013. TONHAUSER, C.; NATALELLO, A.; LÖWE, H.; FREY, H. Micro flow Technology in Polymer Synthesis. Macromolecules, v.45, p.9551−9570, 2012. WIRTH, T. Microreactors in Organic Chemistry Catalysis, Wiley-VCH Verlag GmbH, 2013.