Diversos enfoques en la síntesis y modelado computacional de estructuras conteniendo el núcleo de quinolona

Abstract

En este trabajo de tesis doctoral se abordó el estudio teórico-experimental de estructuras conteniendo el núcleo de quinolona. En una primera instancia, se sintetizaron trece compuestos de estructura 3-carboetoxi-quinolin-4-onas aplicando la metodología de calentamiento convencional y/o irradiación por microondas. Los rendimientos obtenidos fueron moderados a excelentes con ambas metodologías empleadas, aunque la irradiación con microondas presentó la ventaja de reducir los tiempos de reacción de horas a minutos. A partir de estas quinolin-4-onas se sintetizaron nueve derivados 3-carboxi-quinolin-4-onas mediante hidrólisis en medio básico del grupo éster, obteniéndose rendimientos excelentes, y cuatro derivados 3-(N-bencil)carboxamida-quinolin-4-onas con rendimientos moderados a excelentes. Posteriormente, la quimioteca de quinolonas fue enviada a la Universidad de Potchefstroom, Sudáfrica, para su evaluación como posibles antimaláricos. Con el fin de estudiar el proceso de ciclización que conduce a la formación de 3-carboetoxi-quinolin-4-onas, estos compuestos también fueron sintetizados mediante pirólisis en fase gaseosa (Flash Vacuum Pyrolysis). En estas reacciones se observó además, el producto proveniente de la descarboxilación de 3-carboetoxi-quinolin-4- ona. Estos resultados experimentales impulsaron el estudio detallado del mecanismo de reacción, mediante cálculos computacionales a nivel de teoría CAM-B3LYP/6- 311+G(d,p) y CCSD(T)/6-311G(d,p), que permitiera explicar la formación de ambos productos a partir de anilina y etoximetilenmalonato de dietilo. En la segunda parte de la tesis, se sintetizaron treinta compuestos de estructura pirazolo[4,3-c]quinolin-3-onas a partir de las 3-carboetoxi-quinolin-4-ona obtenidas previamente. Los rendimientos logrados empleando calentamiento convencional y/o irradiación de microondas fueron buenos a excelentes. Finalmente, se utilizó modelado computacional para seleccionar los mejores candidatos de pirazolo[4,3-c]quinolin-3-onas a ser evaluados como inhibidores de la quinasa Checkpoint 1 (Chk1) mediante ensayos in vitro. Para ello, se desarrolló la plataforma informática DockBench 1.0 que permitió seleccionar el mejor protocolo de docking y la estructura cristalográfica de la proteína más adecuada de manera automatizada. Utilizando simulaciones de docking se identificaron las principales interacciones de las pirazoloquinolinonas con los residuos del sitio activo de Chk1. Mediante simulaciones de dinámica molecular supervisada se estudió el proceso de reconocimiento ligando-receptor, utilizando un algoritmo implementado recientemente por el grupo del Prof. Stefano Moro de la Universidad de Padova, Italia; además de evaluar la evolución del sistema en el tiempo una vez unido el ligando al sitio activo, mediante simulaciones de dinámica molecular clásica. Si bien las simulaciones computacionales estimaban que los anillos de pirazoloquinolinonas eran promisorios inhibidores de Chk1, el ensayo in vitro de actividad mostró que las mismas no presentan la actividad esperada. Luego de obtener estos resultados, un análisis más exhaustivo de los cálculos computacionales demostró que las interacciones electrostáticas y principalmente la formación de puentes de hidrógeno, serían fundamentales para la unión efectiva de estos ligandos.