Novos derivados do sistema heterocíclico 1H-pirazolo[3,4-b]piridina: síntese e
assinalamentos de hidrogênios e carbonos por RMN 1D e 2D
INTRODUÇÃO
Os compostos heterocíclicos do sistema 1H-pirazolo[3,4-b] piridina (1)
apresentam relação estrutural com os indóis, azaindóis e as bases purínicas do
DNA, cujas importâncias biológicas são muito significativas. Diversos derivados
polissubstituídos desse sistema, cujo primeiro relato data de 19061, tem sido
sintetizados. Este sistema heterocíclico desperta grande interesse devido,
principalmente, a sua ocorrência na composição de moléculas com diversificada
atividade farmacológica2,3.
A literatura relata que alguns desses derivados se apresentam como novos e
promissores antimetabólitos purínicos ou pirimidínicos4. Substâncias do tipo 2,
foram sintetizadas como análogos mais ativos do alopurinol, 3, utilizado no
tratamento clínico da "gota", como inibidor da xantina oxidase5 e, na
quimioterapia de alguns tumores3,6, enquanto que o derivado 4, apresenta
atividade ansiolítica e anticonvulsivante7.
A síntese de compostos contendo o sistema 1H-pirazolo [3,4-b]piridina, entre
outras opções, pode ser realizada mediante a utilização de piridinas
apropriadamente substituídas ou a partir de amino-pirazóis8-14.
Dando continuidade ao programa de pesquisa que visa a síntese de novos
compostos heterocíclicos contendo o sistema 1 em sua estrutura, com possível
atividade antiparasitária, entre elas a antimalarial15,16, este trabalho
apresenta a obtenção de sete novos derivados 5-carboetoxi-1,3-dimetil-1H-
pirazolo[3,4-b] piridinas (7-13) substituídos nas posições para ou meta do anel
piridínico e, sua caracterização através da análise espectroscópica de
infravermelho e RMN de 1H e 13C{1H} (Proton Noise Decoupled) com experimentos
uni- (1D) e bi-dimensionais (2D), utilizando-se as técnicas DEPT
(Distortionless Enhancement by Polarization Transfer), 1H x 1H - COSY
(Correlation Spectroscopy), 1H x 13C - COSY, 1JCH (HETECOR - Heteroscalar
Correlation) e 1H x 13C - COSY, nJCH, n = 2 ou 3 (COLOC - Correlation
spectroscopy via Long-range Couplings).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir do 5-amino-1,3-dimetilpirazol (4) e do etoximetilenomalonato de
dietila, foi obtido o intermediário a-carboetoxi-b-(1,3-dimetil-5-
aminopirazolilamino) acrilato de etila (5). Este, quando reagido com oxicloreto
de fósforo levou ao 5-carboetoxi-4-cloro-1,3-dimetil-1H-pirazolo[3,4-
b]piridina2,3,17 (6), que posteriormente em reações de acoplamento18,19 com as
anilinas apropriadas produziu a 4-fenilamino-5-carboetoxi-1,3-dimetil-1H-
pirazolo[3,4-b]piridina (7) e as 4-(aril)amino-5-carboetoxi-1,3-dimetil-1H-
pirazolo[3,4-b]piridinas (8-13), Figura_1. Estes produtos foram obtidos com
rendimentos entre 65 - 90%, com exceção dos derivados 10e 13 (30%) e,
purificados por recristalização em etanol.
Os espectros na região do infravermelho mostraram absorções entre 3100 - 3250
cm-1 (7-13) referentes ao estiramento da ligação do grupo -NH. Para o composto
10 foi observada, também, a absorção em 3500 - 3000 cm-1 referente ao grupo -
OH. A banda de absorção correspondente ao estiramento do grupo carbonila
ocorreu na faixa de 1720 cm-1 (6) e 1640 - 1630 cm-1 (7-13). A formação de
ligação do tipo ponte-de-hidrogênio interna e o efeito de ressonância são
responsáveis pela diminuição da frequência de absorção deste estiramento (Fig.
2).
Os assinalamentos dos prótons e carbonos nos espectros de RMN do intermediário
6, puderam ser confirmados através da comparação com dados obtidos na
literatura3para a molécula 1,3-dimetil-1H-pirazolo[3,4-b]piridina, Figura_3.
Os espectros de RMN de 1H das substâncias em estudo neste trabalho revelaram a
absorção dos prótons piridínicos H-6 e do grupamento -NH nas faixas de d7,9 -
9,0 e d9,3 - 10,4, respectivamente. Para os compostos 10 e 11, foram observados
ainda singletos em d8,7 e 3,7, referentes aos prótons da hidroxila ligada ao
carbono C-4' e metoxila ao carbono C-3', respectivamente. Estes espectros
mostraram também singletos intensos em d1,6 e 4,0 (7); 1,7 e 4,0 (8); 1,7 e 4,0
(9); 0,6 e 3,0 (10); 1,6 e 4,0 (11); 1,7 e 4,0 (12) e 1,7 e 4,0 (13) referentes
aos prótons das metilas 3-CH3 e N-CH3, respectivamente (Tabelas_1 e 2).
Experiências bidimensionais de correlação homonuclear (1H x 1H - COSY)
mostraram as correlações já esperadas entre o tripleto e quarteto [d1,4 (t,
J=7,0 Hz) e 4,4 (q, J=7,0 Hz) (7); d1,4 (t, J=7,1 Hz) e 4,4 (q, J=7,1 Hz) (8-
9); d0,4 (t, J=7,0 Hz) e 3,4 (q, J=7,0 Hz) (10); d1,4 (t, J=7,0 Hz) e 4,3 (q,
J=7,0 Hz) (11); d1,4 (t, J=7,0 Hz) e 4,4 (q, J=7,0 Hz) (12); d1,4 (t, J=6,8 Hz)
e 4,4 (q, J=6,8 Hz) (13)] referentes aos prótons do grupo etoxi das moléculas.
Nestas experiências, as demais correlações dos sinais na região de prótons
aromáticos associadas as suas multiplicidades e respectivas integrações, foram
utilizadas em conjunto com as análises bidimensionais a longa distância,
possibilitando os assinalamentos dos prótons aromáticos do grupo fenila. Os
dubletos em d7,1 (d, J=8,5 Hz) e 7,3 (d, J=8,5 Hz) (8); d7,0 (d, J=8,7 Hz) e
7,4 (d, J=8,7 Hz) (7); d6,9 (d, J=8,6 Hz) e 7,2 (d, J=8,6 Hz) (10) se
relacionaram então, aos prótons H-2´ e H-3´,5 ´, respectivamente e, os sinais
em d7,1 (m) e 7,3 (m) aos prótons H-2´ e H-3´ (11), respectivamente (Tabela_3).
Os espectros de RMN de 13C{1H} e os espectros com sequências de pulsos DEPT [q
= 90, sinais de CH2 e q = 135, sinais de CH e CH3 em fase oposta a CH2]
permitiram distinguir os sinais correspondentes aos carbonos metílicos,
metilênicos e metínicos (Tabelas_1 e 2).
As análises dos espectros bidimensionais de correlações heteronucleares spin-
spin (acoplamento escalar) a uma ligação (1H x 13C - COSY - 1JCH) associadas às
informações acima citadas, permitiram a distinção entre os sinais dos carbonos
C-6, O-CH2, CH2- CH3e N-CH3 (Tabelas_1 e 2).
Utilizando as correlações a longa distância (1H x 13C - COSY - nJCH, n = 2 ou
3) dos prótons das metilas menos protegidas com os carbonos distantes a 2 e 3
ligações [2JCH = C-3 (3-CH3), C-5 (H-6); 3JCH = C-3a (3-CH3, NH), C-4 (H-6), C-
5 (NH), C-7a (H-6, N-CH3)], Tabela_3, a avaliação dos assinalamentos efetuados
para outras moléculas contendo o sistema 1H-pirazolo[3,4-b]piridina16, 20e, com
o auxílio da regra da aditividade21a, foi possível atribuir inequivocamente as
frequências dos carbonos quaternários destas moléculas. Ainda nestes espectros
pôde-se observar para os compostos 8 e 9, as correlações do próton do grupo NH
com C-2'6´ (3JCH) que permitiram os assinalamentos dos carbonos C-2'6´ em
d123,8 (8) e 124,1 (9) e, consequentemente identificar, sem margem de erro, os
carbonos C-3'5´ em d129,6 (8) e 132,6 (9). Através destes dados e por analogia
com outras moléculas contendo o mesmo sistema heterocíclico20, estes mesmos
carbonos puderam ser assinalados em 10 (C-2'6´ em d116,2 e C-3'5´ em 125,5).
Para a molécula não-substituída, 11, a correlação bidimensional heteronuclear
(1JCH) entre o sinal em d122,9 e o multipleto em d7,1, confirmou os
assinalamentos dos C-2'6´, de acordo com a atribuição anterior dos H-2'6´ 4´. O
sinal em d125,0 foi atribuído para o C-4, pois mostrou-se correlacionado (1JCH)
também com o multipleto em d7,12. Finalmente os carbonos C-3'5´, por mostrarem
uma correlação 1JCHcom H3'5´, foram assinalados emd129,5. Estas atribuições
para o anel fenila estão de acordo com o esperado, segundo o efeito de
ressonância (+R) de proteção do grupo NHR.
No caso das moléculas meta-substituídas, 12 e 13, os carbonos C-2'4´, foram
tidos como mais blindados quando comparados aos C-5'6´, devido ao efeito de
proteção gama (g), exercido pelos grupos NO2 e OCH3,sendo que, o C-2´ [d116,2
(12) e 108,6 (13)] é o de menor deslocamento químico em função do efeito
mesomérico de proteção do NHR e, o C-5´ mais desblindado [130,3 (12) e 130,2
(13)], por não sofrer nenhum efeito de proteção significativo. Essas
atribuições tiveram sua confirmação nos espectros bidimensionais (nJCH , n = 1
e 3). Restaram assim, as atribuições dos carbonos quaternários C-1´, C-4´ os
para- e, C-3´ para os meta-substituídos, que mostraram correlações nos
espectros bidimensionais a longa distância com sinais em d129,9 e 141,6 (8);
d117,5 e 142,3 (9); d133,8 e 155,5 (10), para os carbonos C-1´ C-4´,
respectivamente; d144,6 e 149,2 (12) e d144,0 e 160,7 (13), para os carbonos C-
1´ C-3´, respectivamente.
Para a molécula 7, foram observados sinais desdobrados de carbonos metínicos em
d124,9 e 116,4 que se mostraram correlacionados com os sinais dos prótons em
d7,1 e 7,0.
Baseando-nos em assinalamentos efetuados para derivados aromáticos p-
fluorosubstituídos21b e através da comparação dos valores das constantes de
acoplamento 13C - 19F a uma ligação (1JCF = 158 - 400 Hz), duas ligações (2JCF
= 15 - 25 Hz), três ligações (3JCF = 0 - 15 Hz) e quatro ligações (4JCF = 2 - 3
Hz), pôde-se atribuir a C-2´ 6´ o sinal em d124,9 (3JCF = 7,9 Hz) e a C-3´
sinal em d116,6 (2JCF = 22,6 Hz). Assim os sinais em d7,1 e 7,0 se relacionam
aos prótons H-2´ e H-3´, respectivamente. Foi observado também, o desdobramento
do sinal de carbono quaternário em d162,6 (1JCF = 242,2 Hz) atribuído a C-4´,
restando ao valor d139,1 ser relacionado ao carbono C-1´.
CONCLUSÃO
A metodologia sintética utilizada para preparação dos sete novos derivados do
sistema 1H-pirazolo[3,4-b]piridina mostrou-se eficiente, apresentando bons
rendimentos, com exceção dos derivados para-OH e meta-OCH3, e facilidade na
purificação dos produtos intermediários e finais.
A análise estrutural utilizando técnicas modernas de RMN, envolvendo
experiências 1D e 2D, levaram aos assinalamentos inequívocos dos átomos de H e
C para esses novos heterocíclos.
Resultados preliminares da determinação de atividade anti-parasitária desses
derivados, particularmente anti-leishmania, indicam-nos promissoras
perspectivas para um posterior estudo envolvendo correlações entre a estutura
química e a atividade biológica.
PARTE EXPERIMENTAL
Os pontos de fusão foram determinados em aparelho Mel-Tem II e não foram
corrigidos. Os espectros na região do infra-vermelho foram obtidos em
espectrofotômetro Perkin Elmer, FT 200, em pastilha de KBr. Os espectros de RMN
foram obtidos em espectrômetro Brüker, AC-200, operando a frequência de 200,13
MHz para próton e a 50,3 MHz para carbono em CDCl3 (7-9,11-13) e DMSO-d6 (10)
com TMS como referência interna, em tubos de 5 mm. Os experimentos em duas
dimensões foram feitos utilizando-se programas da Brüker, COSY.AU para
correlação homonuclear (1H x 1H - COSY) e XHCORR.AU para correlação
heteronuclear entre prótons e carbonos (D3 = 0,5 / 2 JCH) com pulso otimizado
para JCH = 135 Hz para uma ligação e, para correlações a duas e três ligações
JCH = 8 Hz. Os experimentos do tipo DEPT foram feitos usando-se o programa
DEPTVAR.AU (q = 90 e 135).
5-amino-1,3-dimetilpirazol(4); a-carbetoxi-b-(1,3-dimetil-5-
pirazolilamino)acrilato de etila(5); 5-carbetoxi-4-cloro-1,3-dimetil-1-H-
pirazolo[3,4-b]piridina (6) - Estes derivados foram preparados de acordo com os
métodos descritos na literatura2, 3, 17. 4-(4'- ou 3'-X-fenil)amino-5-
carbetoxi-1,3-dimetil-1H-pirazolo[3,4-b]piridina(7-9, 11-13) - Uma mistura
contendo 1,1 mmoles do derivado clorado (6) e 1,1 mmoles da anilina
correspondente, foi aquecida por cerca de 1 hora. Após resfriamento a mistura
foi tratada com solução de NaOH, até reação alcalina frente a papel indicador
universal, obtendo-se por precipitação o produto final, posteriormente
purificado por recristalização em etanol18. Os rendimentos brutos e os
correspondentes pontos de fusão foram: 89% e 104-106C (7); 90% e 105-107C (8);
78% e 110-112C (9); 80% e 137-140C (11); 65% e 168-170C (12); 30% e 123-124C
(13). As principais bandas de absorção nos espectros de I.V. (em Kbr, cm-1):
nNH 3230 (7e 8); 3130 (9); 3250 (11-13); nC=O 1630 (7-8,13); 1640 (9,12); 1650
(11); nC-O 1250, 1260 (7-8); 1250 (9, 11-13); nC=C1560, 1600 (7-9); 1590, 1575
(11-13); nC-Halif. 2880, 2940 (7); 2940, 3000 (8 e 9); 2975, 2950 (11-13).
4-(4'-hidroxifenil)amino-5-carbetoxi-1,3-dimetil-1H-pirazolo[3,4-b]piridina
(10) - Preparou-se uma solução etanólica com 2,2 mmoles do cloridrato de 4-
aminofenol e adicionou-se 1,1 mmoles do composto clorado (6). A mistura de
reação permaneceu em refluxo por 18 horas e o produto bruto obtido por
precipitação, foi recristalizado em etanol19. Rendimento bruto 30%; ponto de
fusão 274-276C; I. V. (em KBr, cm-1): 3050, 3300 (nO-H); 2969, 2920 (nN-H);
1680 (nC=O); 1260 (nC-O); 1580, 1600 (nC=C); 2900, 3000 (nC-Halif.).
