Il Cromone: uno scaffold versatile per la progettazione di farmaci.

UNIVERSITA’ DI PISA

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Il Cromone: uno scaffold privilegiato per la progettazione di farmaci

Candidato: Giovanni Jori

Relatori:

Dott.ssa Silvia Salerno

Prof. ssa Sabrina Taliani

INDICE

Pag.

1. INTRODUZIONE 5

2. Scaffold del Cromone………. 20

3. Cromoni semplici presenti in natura……… 21

4. Metodo di sintesi dei cromoni semplici………. 27

4.1.1. Sintesi di cromoni semplici a struttura biciclica……… 27

4.1.2. Sintesi di cromoni partendo dagli orto-idrossi arilalchilchetoni….……... 28

4.1.1.1. Sintesi tramite la condensazione di Claisen………. 28

4.1.1.1.1. Sintesi tramite la classica condensazione di Claisen………...28

4.1.1.1.2. Sintesi tramite riarrangiamento di Baker-Venkatamaran……… 31

4.1.1.1.3. Sintesi tramite la reazione di Kostanecki-Robinson ……….. 33

4.1.1.2. Sintesi per Sali di Benzopirilio………. 34

4.1.1.3. Sintesi per reazione di Vilsmeier-Haack…………. 34

4.1.2. Sintesi di cromoni dai fenoli………. 37

4.1.2.1. Sintesi attraverso la reazione di Simonis ………… 37

4.1.2.2. Sintesi attraverso la reazione di Ruhemann……... 38 4.1.3. Sintesi di cromoni dall’Acido Salicilico e derivati …. 39

4.1.4. Sintesi di cromoni per reazioni di

cross coupling C-C………. 40

4.1.4.1. Sintesi via catalisi mediata da Palladio………. 40

4.1.4.2. Sintesi tramite catalisi organica……… 42

4.2. Sintesi di cromoni dai cromanoni ……… 43

4.3. Sintesi di cromoni dai cromoni ……… 44

4.3.1. Cromoni eterociclici sostituiti ……… 45

4.3.1.1. Derivati cromonici azaeterociclici ………. 45

4.3.1.2. Derivati cromonici diazoeterociclici ………. 46

4.3.1.3. Derivati del cromone ditiazolo ………. 47

4.3.1.4. Derivati dell’ossadiazolo cromone ………. 48

4.3.2. Cromoni vinil-sostituiti ……… 49

4.3.2.1. Derivati del cromone alchil/alcossicarbonilvinilici.. 49

4.3.2.2. Derivati stirilcromonici ……… 50

4.3.3. Altro tipo di cromoni funzionalizzati ……… 54

4.3.3.1 Derivati cromonici eterei e tioeterei ………. 54

4.3.2.2. Derivati del cromone esterei ……… 55

4.3.3.3. Derivati ammino-cromonici ……….. 55

4.3.3.4 Derivati ammido-cromonici ………. 58

4.3.3.5. Derivati del cromone ditiocarbammati …………. 59

5. Interesse biologico di cromoni semplici 60

5.1.2. Antagonisti dei recettori leucotrienici ………. 65

5.1.3. Farmaci che agiscono sui mastociti ……… 67

5.1.3.1. Antagonisti della sostanza a lenta reazione all’ anafilassi ………. 68

5.1.3.2. Inibitori anafilassi passiva cutanea ………. 69

5.1.4. Inibitori IL-5 ……… 71

5.1.5. Inibitori dell’adesione molecolare intercellulare … 73 5.2. Farmaci antiaggreganti piastrinici ………. 73

5.3. Farmaci contro il cancro ………. 75

5.3.1. Inibitori chinasici ……… 78

5.3.1.1. Inibitori fosfatidilinositolo-3-chinasi ………. 79

5.3.1.2. Inibitori chinasi ciclina dipendente ………. 81

5.3.1.3. Inibitori protein-chinasi DNA dipendente …….. 82

5.3.2. Inibitori delle proteine tirosin-fosfatasi ………… 84

5.3.3. Inibitori timidina fosforilasi ……… 86

5.3.4. Inibitori apoptotici ……….. 86

5.3.5. Inibitori delle Topoisomerasi ……… 88

5.3.6. Inibitori dei trasportatori di farmaci ………. 89

5.3.7. Inibitori dell’aromatasi e modulatori dei recettori estrogeni ………. 90

5.3.8. Screening ruivolto ad un panel di linee tumorali ……… 91

5.4. Farmaci antimicrobici ……….. 93

5.4.2. Farmaci antivirali ……….. 96 5.5. Farmaci per le malattie neurodegenerative …… 99 5.5.1. Inibitori Acetilcolinesterasi ……….. 100 5.5.2. Inibitori Monoammino ossidasi-B ……….. 101 5.5.3. Agonisti dei recettori D2 dopaminergici ……... 103 5.5.4. Inibitori delle Sirtuine ……….. 104 5.5.5. Probes per imaging ……… 106 5.6. Farmaci antiobesità ……….. 106 5.7. Nuove applicazioni: Sviluppo di antagonisti

dei recettori dell’adenosina ……….. 107

6. CONCLUSIONI 109

INTRODUZIONE.

Uso di scaffold privilegiati per la progettazione dei

farmaci

Piccole molecole organiche possono risultare di grande interesse sia a livello biologico che clinico, in quanto rappresentano utili strumenti sia terapeutici che diagnostici [1]. Nonostante i recenti progressi scientifici, quali la capacità dei chimici sintetici di preparare librerie comprendenti migliaia di composti, la scoperta di molecole efficaci da utilizzare nel trattamento di patologie specifiche rimane difficoltosa e fortuita [2]. Per esempio, tecniche sintetiche altamente performanti e lo screening dei composti con saggi fenotipici o biochimici spesso produce risultati deludenti in termini di specificità, anche in relazione al considerevole dispendio di tempo e di risorse economiche [3].

In gran parte questa situazione è semplicemente dovuta al fatto che non si conoscono in modo approfondito tutti gli elementi necessari alla progettazione di composti con attività biologica potente e specifica. Per esempio, le librerie di composti commerciali, sebbene facilmente reperibili, presentano alcuni svantaggi, soprattutto per il fatto che questi composti mostrano una bassa variabilità strutturale e proprietà chimico-fisiche non adatte [3]. Al contrario, le librerie sviluppate da prodotti naturali bioattivi danno maggiori garanzie di successo, dal momento che il composto originario si è evoluto nei millenni per uno specifico scopo biologico [3]. Ad ogni modo, queste librerie di prodotti naturali portano raramente alla scoperta di molecole con una attività diversa da

quella del composto “originario’’, in quanto si tratta di prodotti analoghi ottenuti per semplice modifica dei gruppi funzionali, piuttosto che da una progettazione razionale volta ad ottenere una nuova specificità di azione [1]. Di conseguenza, riuscire a creare librerie di piccole molecole altamente potenti e specifiche, potrebbe velocizzare l’identificazione di composti potenzialmente utili per il trattamento terapeutico anche risolutivo di alcune patologie.

In questo senso, una valida strategia è quella che prevede la creazione di librerie di composti sulla base di uno “scaffold privilegiato”.

Il termine “privileged scaffold” è stato coniato da Evans alla fine del 1980 per indicare elementi strutturali in grado di fornire ligandi per una vasta gamma di recettori [4]. Sebbene in origine sia stato riferito al nucleo delle benzodiazepine, ritenuto privilegiato per la sua capacità di mimare la struttura β-peptidica [5], il lavoro svolto nel corso degli ultimi decenni da numerosi gruppi di ricerca, sia accademici che dell'industria, ha rivelato che svariate strutture chimiche possono essere identificate come privilegiate [6].

Effettuando uno studio approfondito della letteratura, risulta infatti che il termine “struttura privilegiata” viene utilizzato liberamente e in modo più ampio rispetto all'originaria concezione data da Evans, e cioè per indicare sia molecole capaci di legare bersagli multipli, sia molecole che, pur essendo caratterizzate da uno stesso scaffold, producono attività biologiche diverse. Tale espansione è ragionevole, in quanto permette una valutazione più approfondita del termine. Al momento non esiste una lista esaustiva comprendente tutte le strutture privilegiate. Molte di queste sono comunque riportate nelle Tabelle 1-4; queste

dall'industria, e che sono ora farmaci, sia da composti di origine naturale che sono serviti da base strutturale per lo sviluppo di composti di interesse farmaceutico. Come si può notare da queste tabelle, vi è una notevole sovrapposizione tra le strutture delle due classi; infatti, la stragrande maggioranza delle strutture si ritrovano come membri di entrambi i gruppi. Tutto ciò non è così sorprendente, nel senso che, una volta trovata la soluzione adatta per un particolare problema biochimico, la natura tende a ripetersi: le strutture macromolecolari dei sistemi viventi hanno infatti un alto livello di “patterning” non casuale. È interessante notare che ci sono pochi esempi di molecole per le quali non esistono analoghi in natura (Tabella 2).

Tabella 1.

Tabella 3.

Cerchiamo adesso di analizzare l’approccio con il quale si può sviluppare una libreria di composti sulla base di una “privileged scaffold”. Un esempio è descritto da Schultz e colleghi, che hanno preso in considerazione lo scaffold purinico [7], probabilmente il più abbondante eterociclo azotato presente in natura [8]. La possibilità che il nucleo purinico abbia uno status privilegiato sembra intuitiva, dato il suo coinvolgimento in una vasta gamma di processi metabolici e cellulari; infatti, nel genoma del lievito si stima che il 10% delle proteine codificate dipendano da composti contenenti purine per svolgere la loro funzione [7, 9]. L'obiettivo del gruppo di Schultz era quello di individuare composti contenenti lo scaffold purinico che potessero modulare l'attività delle chinasi ciclina dipendenti (CDK) e, di conseguenza, la crescita delle cellule leucemiche, visto il ruolo essenziale delle CDK nella regolazione del ciclo cellulare. In particolare, l’obiettivo è quello di identificare una piccola molecola capace di interagire col sito di legame per le CDK dell’adenosina trifosfato (ATP) [10]. I precedenti tentativi fatti da altri gruppi, usando composti purinici e non, orientati verso lo stesso obiettivo, avevano consentito la sintesi di alcuni composti lead, ma nessun composto aveva mostrato l'efficacia e la selettività ricercate. Così, la strategia di Schultz e dei suoi collaboratori è stata quella di individuare vie sintetiche che permettessero la diversificazione, non solo in una posizione del nucleo purinico, ma contemporaneamente sulle posizioni 2, 6 e 9, con l'obiettivo finale di aumentare la specificità.

Un altro esempio di sviluppo di una libreria basata su strutture privilegiate proviene dal settore dell'industria, ovvero dagli scienziati della Merck. Questi

recettori accoppiati a proteina G [11]. Il fatto che il triptofano, contenente l’indolo, funga da precursore biosintetico della serotonina è una spiegazione plausibile per l'affinità della serotonina al recettore [12]. Questi ricercatori hanno scelto di preparare miscele combinatoriali nel tentativo di creare una vasta libreria di strutture indoliche che contenesse decine di migliaia di membri, in relativamente poche operazioni sintetiche. Al centro del loro progetto ritroviamo la classica sintesi di Fischer dell’indolo, che era stata descritta in precedenza in fase solida [13].

Come indicato nello Schema 1, prima un chetoacido arilalchilico viene bloccato su una resina solfonammidica, e successivamente si effettua una ciclizzazione con arilidrazina in modo da ottenere l'anello indolico. In totale, utilizzando diversi membri di ciascun componente, è possibile ottenere fino a 400 composti. La resina così prodotta è stata divisa equamente in 80 diversi pools, dove le sulfonammidi sono state alchilate nelle condizioni di Mitsunobu e sostituite con 80 ammine diverse; queste operazioni sono state utilizzate per la preparazione di 32.000 composti diversi. La resina è stata poi ricombinata e separata in due gruppi, portando in ultima analisi a 128.000 composti attraverso la produzione separata di due nuove librerie, una costituita da ammine e l'altra costituita da ammidi.

Schema 1

Il successivo screening biologico ha evidenziato alcuni composti quali potenti ligandi per specifici GPCR, fra cui i recettori di neurochinina, chemiochine, e serotonina. Uno di questi composti con elevata affinità di legame per la

della Merck, che ha portato all'ottenimento di un composto attualmente in fase di sperimentazione clinica [14].

Gli esempi appena descritti mostrano che il punto chiave per la costruzione di una libreria basata su una struttura privilegiata, non comporta solo lo sviluppo di nuove tecnologie, oppure di procedure sintetiche generali, ma una progettazione razionale che tenga in considerazione i parametri farmacocinetici e l'attività biologica degli scaffold.

La domanda che quindi ci si pone è: “come si fa a scoprire nuove strutture

privilegiate?”

Recentemente Fesik e collaboratori hanno tentato d’identificare nuovi scaffold saggiando oltre 10.000 composti su 11 differenti bersagli proteici mediante test di binding basati sull’NMR [15]. Stranamente, la maggior parte delle strutture individuate erano elementi già presenti in composti biologicamente attivi, noti e considerati privilegiati [6]. Tuttavia, futuri studi analoghi a quelli di Fesik e colleghi, potrebbero portare alla scoperta di nuovi scaffold privilegiati. Ad esempio, Hu e collaboratori hanno recentemente condotto una valutazione sistematica del profilo di selettività del BindingDB database mediante metodi computazionali. Con questo studio su larga scala si sono identificati oltre 200

scaffold che hanno una selettività verso target simili; alcune di queste strutture

potrebbero costituire nuovi potenziali scaffold [16].

A parte questi studi, dato l’enorme numero di modi con cui gli atomi possono essere combinati in strutture organiche, è ragionevole aspettarsi che le strutture attualmente esplorate siano estremamente poche rispetto all'intera gamma di

complessità e proprietà strutturali che è possibile avere [17]. Sembra quindi molto probabile che ci siano decine di strutture privilegiate ancora da definire. L'impiego della sintesi diversity-oriented, concetto introdotto da Stuart Schreiber, è un modo di affrontare questo problema. Le nuove molecole, sia in termini di struttura che di stereochimica, sono create in sequenze di reazioni relativamente brevi, in genere non più di 4 o 5 passaggi, utilizzando reazioni molto complesse (ad esempio cicloaddizioni Diels-Alder o reazioni multicomponenti di coupling di Ugi). Altre strategie per avere una maggiore varietà, includono percorsi di differenziazione basati sui reagenti [18], sui substrati [18], e su una strategia a tre fasi [19]. Questo approccio potrebbe facilitare la scoperta di nuove strutture biologicamente utili e consentire l'individuazione di nuove strutture privilegiate (una volta noti i dati relativi ad un particolare scheletro).

Una seconda possibilità è valutare i motivi strutturali che hanno tradizionalmente dimostrato un difficile approccio sintetico, ma che sono presenti in decine di prodotti naturali. Tali esempi sono certamente più rari: la Tabella 3 illustra tre strutture onnipresenti in natura ma che non si trovano attualmente in farmaci in commercio. Un altro esempio è costituito dai prodotti naturali alogenati, come quelli mostrati nella Figura 1.

Figura 1.

Sebbene vi siano centinaia di tali strutture in natura, prodotte dalla ciclizzazione di precursori polienici indotta da aloperossidasi, non sono ancora stati trovati metodi sintetici per ottenere questi composti in laboratorio [20]. Quindi il fatto che esse siano veramente strutture privilegiate rimane ancora da verificare, e molti saggi devono ancora essere effettuati per mostrare la loro potenzialità biologica. Tuttavia, data la loro diffusione in natura, trovare tali metodi sarebbe utile.

Quello che può essere affermato con certezza è che la saturazione, in termini di numero di possibili strutture privilegiate che potrebbero modulare i sistemi biologici, non è stata ancora raggiunta.

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2. SCAFFOLD DEL CROMONE.

I cromoni sono un gruppo di composti naturali presenti specialmente nel regno vegetale. La parola “Cromone” deriva dal greco chroma, ovvero “colore”, che indica il fatto che alcuni derivati possano presentare una diversità di colori. I cromoni sono composti eterociclici che derivano dal Benzopirano per aggiunta di un gruppo chetonico nell'anello piranico (4H-cromon-4-one, 4H-1-benzopiran-4-one) (Figura 2)

Figura 2. Frammenti del cromone e dei flavonoidi (flavone and isoflavone).

Il sistema ad anello del cromone costituisce il frammento principale di diversi flavonoidi, come flavone ed isoflavone (Figura 2). Sebbene i flavonoidi, ampiamente discussi negli ultimi dieci anni [21], abbiano un’unità cromonica nel loro scheletro e siano stati sempre inclusi in questa famiglia, non sono stati presi in considerazione in questa tesi.

La diversità strutturale riscontrata nella famiglia dei cromoni ha portato alla loro divisione in diverse categorie approssimativamente: cromoni semplici e cromoni fusi (pirano e furano). Tuttavia questa tesi sarà focalizzata sui cromoni semplici, in quanto sono una classe ampia di composti, che hanno suscitato interesse

per molto tempo sia dal punto di visto sintetico che biosintetico, sia a causa delle loro interessanti attività biologiche, specialmente se usati in ambito medico.

Sono stati utilizzati fin dall’antichità nella medicina tradizionale e sono ben conosciuti per la diversità nell’attività farmacologica, come antiallergici, antinfiammatori, antidiabetici, antitumorali, antimicrobici e nella terapia dell’asma, principalmente come broncodilatatori. Fino ad ora i cromoni sono stati considerati un argomento di studio emergente. Quindi lo scopo di questa tesi è quello di analizzare e riassumere gli aspetti relativi alla Medicinal

Chemistry riguardante i cromoni semplici per valutare le loro potenziali

applicazioni terapeutiche. Inoltre saranno incluse delle informazioni relative allo sviluppo di strategie sintetiche ed applicazioni biologiche, con particolare attenzione alle relazioni struttura attività (SAR). Sono stati pubblicati numerosi articoli scientifici che descrivono la sintesi e la valutazione biologica dei derivati cromonici. Dopo un’eccellente review di GP Ellis, sono stati pubblicati molti aggiornamenti, riguardanti l’ottimizzazione dei processi sintetici. Tuttavia lo sviluppo di strategie sintetiche innovative è stato lento e non sono stati evidenziati passi in avanti significativi durante gli ultimi anni.

3. CROMONI SEMPLICI PRESENTI IN NATURA

I cromoni sono metaboliti secondari ampiamente diffusi nel regno vegetale e sono presenti in quantità notevoli in diverse specie. Tuttavia il ruolo specifico di questi composti non è stato ben compreso ed è stato oggetto di alcuni dibattiti. I cromoni naturali sono stati studiati e sono state pubblicate alcune reviews contenenti informazioni riguardanti questo argomento. In questa tesi saranno

discussi solo i cromoni semplici isolati da diverse fonti, comprendendo anche i dati relativi all’attività biologica, descritti per la prima volta negli ultimi 5 anni (tabella 5)

Tabella 5. Cromoni semplici naturali.

4. METODO DI SINTESI DEI CROMONI SEMPLICI 4.1 Sintesi dei cromoni semplici a struttura biciclica

È già stata riportata una panoramica delle metodologie usate nella sintesi dei cromoni semplici [22]. Generalmente la sintesi totale può essere ottenuta usando materiali di partenza che non contengano un anello piranico nella loro struttura, come fenoli, fenoli orto-sostituiti (Figura 3). Eppure sono stati utilizzati altri building blocks come gli orto-idrossiarilalchinil chetoni o le aldeidi saliciliche. Nonostante gli sviluppi ottenuti nei processi sintetici sono ancora i metodi più citati in letteratura. Poiché la sintesi assistita da microonde è un valido strumento nell’area dei composti eterociclici, sono stati compiuti degli sforzi per includere anche questa metodica.

4.1.1. Sintesi di cromoni partendo dagli orto-idrossi-arilalchil chetoni

Le principali vie sintetiche per ottenere cromoni semplici partendo dagli orto-idrossiarilalchilchetoni sono rappresentate nello Schema 2. Includono tre approcci sintetici:

• 1- Sintesi attraverso la Condensazione di Claisen (classica condensazione di Claisen, reazione Baker−Venkatamaran e reazione Kostanecki−Robinson)

• 2- Sintesi tramite sali benzopirilici

• 3- Sintesi tramite la reazione di Vilsmeier−Haack.

4.1.1.1. Sintesi attraverso la Condensazione di Claisen

4.1.1.1.1. Sintesi attraverso la Condensazione di Claisen

La condensazione di Claisen è un metodo sintetico noto che è stato applicato per la prima volta nella sintesi dei cromoni in particolare per l’acido 7-etossicromone-2-carbossilico da Kostanecki, Paul e Tambor [22b]. In questo tipo di reazione la costruzione del nucleo del cromone partendo dagli

orto-idrossiarilalchil-chetoni avviene in due step. Il primo coinvolge l’uso di una base

forte (etossido di sodio in etanolo) per formare un enolato che riesca a reagire con un estere carbossilico portando alla formazione dell’intermedio 1,3-diossofenossilico (Schema 2). Il secondo passaggio prevede una successiva ciclizzazione dell’intermedio in condizioni acide usando riscaldamento convenzionale [23]. Sono stati usati diversi catalizzatori acidi nel corso degli anni come quelli minerali (acido perclorico, solforico, cloridrico e polifosforico) e

acidi organici (acido acetico e p-toluen-solfonico, PTS) ed altri tipi di agenti disidratanti.

Schema 2. Sintesi dei cromoni a partire dagli idrossiarilalchil-chetoni

Negli anni sono state descritte molte varianti per la sintesi dell’intermedio 1,3-diossofenossi, che sono state focalizzate nel cercare condizioni di reazione blande. È stato descritto l’utilizzo della trietilammina come solvente e base e altri tipi di catalizzatori come LiH, NaH in THF e NaH in piridina [24].

Più recentemente sono stati sintetizzati alcuni derivati del cromone, come il 2,6-dimetilcromone e il 2-metil-6-clorocromone, sfruttando l’irradiazione con microonde. La strategia sintetica comprende la condensazione di Claisen e una

procedura a due step: l’ottenimento dell’intermedio 1,3-diossofenossi, il quale dopo essere isolato viene fatto ciclizzare in condizioni acide. Il vantaggio maggiore della sintesi è l’uso delle microonde per ottenere l’intermedio in un tempo di reazione ridotto.

Mozingo et al. [25] hanno riportato una modifica della condensazione di Claisen usata per sintetizzare alchilcromoni, come il 2-etil-cromone. Nel loro lavoro hanno ottenuto l’1,3-dichetone intermedio dalla condensazione dell’orto-idrossiacetofenone con un estere, usando come catalizzatore il sodio metallico, anzichè l’etossido di sodio in etanolo. I cromoni desiderati sono stati ottenuti per ciclizzazione intramolecolare usando un acido inorganico come HCl.

Un importante gruppo di cromoni semplici, l’acido carbossilico-2-cromonico o i suoi derivati esterei, sono stati sintetizzati con una variante della condensazione di Claisen, che fu chiamata reazione di Kostanecki in quanto preclude la fase di acidificazione necessaria per la ciclizzazione [26]. La strategia sintetica ha coinvolto la condensazione di un orto-idrossiacetofenone con un particolare estere, il dietil ossalato, in presenza di etossido di sodio in EtOH, seguita dalla ciclizzazione dell’intermedio 1,3-diossofenossi in condizioni acide [27] (Schema 3).

Schema 3. Sintesi dei Cromoni con la reazione di Kostanecki

Negli anni sono state segnalate altre modifiche riguardanti la condensazione di Claisen, in particolare attraverso l’uso di altri esteri. Alcuni cromoni sono stati ottenuti dalla condensazione degli orto-idrossiacetofenoni con t-butiletil ossalato, seguita da una ciclodeidratazione in presenza di HCl concentrato. È appurato che l’uso del t-butiletil ossalato porti ad un tempo di reazione più breve ed a rese maggiori. Altri autori hanno sintetizzato diversi derivati cromonici eseguendo la condensazione di diversi 2-idrossiacetofenoni con etil cloroossoacetato e una cicllizzazione in situ in presenza di piridina [27], senza la necessità di acidificare per chiudere l’anello.

4.1.1.1.2. Sintesi via riarrangiamento di Baker Venkatamaran

Il riarrangiamento di Baker-Venkatamaran può essere considerato una variazione della condensazione di Claisen precedentemente descritta per la

sintesi dei cromoni. Questa metodologia comporta l’acilazione di orto-idrossiarilalchilchetoni con acil-cloruri, i quali in condizioni basiche subiscono il riarrangiamento di Baker-Venkatamaran con la formazione dell’intermedio salino 1,3-diossofennosico (Schema 2). Il successivo step di cicilizzazione avviene in condizioni acide, ad esempio in presenza di acido solforico.

Il riarrangiamento di Baker-Venkatamaran [28] è stato descritto inizialmente per la sintesi di un flavone usando come materiale di partenza un orto-benzilossiacetofenone, che in presenza di una base (ad esempio K2CO3),

subisce un riarrangiamento intramolecolare con la formazione dell’intermedio

orto-idrossidibenzil-metano [28]. Il processo di cicilizzazione avviene dopo

l’isolamento dell’intermedio, in presenza di acidi forti. È importante notare che i 2-stirilcromoni sono classicamente ottenuti attraverso il riarrangiamento di Baker-Venkatamaran [29]. Sono state proposte alcune modifiche a questo metodo. Una è relativa alla possibilità di avere la ciclizzazione in situ, evitando il passaggio legato all’isolamento dell’intermedio, usando la piridina come catalizzatore. Un esempio di questo tipo d’approccio è correlato alla sintesi dei derivati cromonici bisostituiti in 2' e 8' e l’uso del DBU e piridina per favorire il processo di cicilizzazione [114]. Un’altra variante del metodo riguarda i reattivi nello step di acilazione: invece di utilizzare gli acil-cloruri convenzionali, alcuni lavori riportano l’uso di acidi carbossilici [30] o anidridi acide [31] come materiali di partenza. Inoltre sono stati riportati altri tipi di base, come il sodio metallico, l’alcossido di sodio, l’idruro di sodio [24], l’idrossido di sodio e potassio. Recentemente Dyrager et al. [32] hanno descritto la sintesi dei derivati

3-(4-fluorofenil)-2-(4-piridil)cromone attraverso il riarrangiamento di Baker-Venkatamaran assistito da microonde.

4.1.1.1.3. Sintesi via reazione di Kostanecki-Robinson

Kostanecki, Robinson ed i loro colleghi hanno modificato la condensazione di Claisen per ottenere diversi cromoni [22b]. In questo tipo di reazione il cromone è ottenuto per reazione di un orto-idrossiarilchetone con l’anidride di un acido alifatico, in presenza del corrispondente sale di sodio e di potassio, senza la necessità di acidificare per la chiusura dell’anello (Schema 2). Dopo la orto-acilazione del composto di partenza, l’arilchetone subisce un processo di enolizzazione, fornendo il corrispondente enolacetato. Il cromone è stato poi ottenuto con la successiva ciclizzazione aldolica intramolecolare [33]. Tipicamente la reazione di Kostanecki-Robinson richiede temperature che spesso superano i 160°C, sebbene siano già state descritte condizioni di reazione blande e con K2CO3 in acetone a riflusso per 24h [34]. Il lavoro

capostipite di questa reazione è stato quello relativo alla conversione del 2’-4'-diidrossiacetofenone e del 4-etossi-2-idrossiacetofenone, in una miscela di anidride acetica e sodio acetato, nei loro corrispondenti cromoni.

Gli sforzi si sono concentrati sulla modifica dell’elettrofilo, in particolare nel lavoro di Yamaguchi et al. [35] che sfrutta una quantità stechiometrica di DBU, invece dell’acetato di sodio. La reazione di Kostanecki-Robinson è stata applica negli anni per la sintesi di un gran numero di cromoni. Nonostante il successo, questa metodica presenta alcuni inconvenienti, principalmente correlati alla

formazione di prodotti secondari, come le cumarine. Inoltre il riarrangiamento di Baker-Venkatamaran può avvenire con la formazione di cromoni 3’-sostituiti. Questa eventualità è stata studiata ed adattata per l’ottenimento dei Cromoni 3’-sostituiti [36]. Il lavoro di Lacova et al. [37] è un esempio della sintesi del 3-acil-2-metilcromoni da Kostanecki-Robinson che coinvolge il riarrangiamento di Baker-Venkatamaran.

4.1.1.2. Sintesi via sali Benzopirilio.

La sintesi dei cromoni non sostituiti in 2’ può essere ottenuta tramite intermedi di sali di Benzopirilio. In queste condizioni i 2-idrossiacetofenoni usati come materiale di partenza reagiscono con il trietil-orto-formiato ed un acido minerale forte, come acido perclorico (Schema 2). Successivamente il sale di benzopirilio ottenuto è convertito nel cromone per riscaldamento del materiale grezzo in acqua. Questo metodo è stato applicato alla sintesi dei cromoni 3’-sostituiti, come i 3-idrossicromoni [22b] ed i 3’-metilcromoni [38].

4.1.1.3. Sintesi tramite la reazione di Vilsmeier-Haack.

Nella reazione di Vilsmeier-Haack la sintesi dei cromoni viene eseguita tra un orto-idrossiarilalchilchetone ed un reattivo formilante, noto come reagente di Vilsmeier-Haack. Di conseguenza lo ione cloroimminio, formato in situ dalla reazione di una formammide N,N-disostituita, come la dimetilformilammide

dall’orto-idrossialchilarilchetone. In generale il meccanismo di reazione richiede la formazione di un cromone non sostituito come intermedio, che subisce un secondo attacco dallo ione cloroimminio dando origine a cromoni 3-sostituiti (Schema 2). Questa procedura è stata applicata per la sintesi per la prima volta nel 1973 [39] ed è stata ampiamente usata da allora per la sintesi dei 3-alchil o dei 3-formilcromoni, un processo che dipende dal tipo di orto-idrossialchilarilchetone usato come materiale di partenza (Schema 4).

Schema 4. Sintesi del 3-alchil e 3-formilcromone dalla reazione

Vilsmeier-Haack

Tuttavia sono emersi alcuni svantaggi, come il lungo tempo di reazione, inaspettate reazioni secondarie e rese insoddisfacenti. Infatti l’ottenimento dei derivati del formilcromone a partire dagli orto-idrossiacetofenoni aventi un gruppo metossilico in posizione C4 e C5 avviene con scarse rese. Per superare alcuni problemi della reazione sono state proposte alcune modifiche del metodo, ovvero l’uso di un trifluoruro di boro dietil eterato con la formazione di un intermedio diossoborinico [40,41] e varianti del reagente di Vilsmeier-Haack,

come il Trifosgene/DMF fosgene cloro imminio o DMF-dimetilacetale (DMF-DMA) [115] (Schema 5).

Schema 5. Sintesi di Cromoni attraverso reazione modificata di

Vilsmeier-Haack

In questo contesto si può menzionare la sintesi dei 2-amminocromoni e 3-alocromoni. Un esempio positivo di modifica della reazione Vilsmeier-Haack è collegato all’impiego del 2-idrossiacetofenone e DMF-DMA, che dopo ciclizzazione in presenza di Iodio, dà i 3-iodocromoni. È stato descritto anche l’uso di enammino-chetoni presenti in commercio per la sintesi dei cromoni 3-sostituiti (Schema 5) [42]. Negli ultimi anni la sintesi del 3-formilcromone tramite

la reazione Vilsmeier-Haack è stata migliorata grazie alla sintesi promossa da microonde e con metodi di sintesi su supporto solido [43].

4.1.2. Sintesi di Cromoni partendo da Fenoli.

4.1.2.1. Sintesi via reazione di Simonis.

Nel 1913 Simonis [22b] riportò una reazione mediante la quale il fenolo o i suoi derivati erano condensati con β-chetoesteri (ad esempio etil-acetoacetato) in presenza di pentossido di fosforo (P2O5) per ottenere cromoni, invece delle

corrispondenti cumarine come prodotto finale. Questa condensazione catalizzata da acidi è diventata nota in tutto il mondo come reazione di Simonis (Schema 6A) [22a]. Classicamente è stato usato il pentossido di fosforo come agente condensante, ma sono stati usati anche acido solforico ed acido polifosforico. La sintesi di cromoni mediante la reazione di Simonis è di solito operativa quando il fenolo usato come materiale di partenza contiene sostituenti elettron-attrattori come alogeni o gruppi nitro. È stato scoperto inoltre che la presenza di sostituenti alchilici in posizione α del β-chetoestere possa favorire la formazione del cromone. Più recentemente Eric Fillion et al. [44] hanno descritto una strategia sintetica di successo per avere i 2-metilcromoni, utilizzando la condensazione di un opportuno fenolo con il 5-(1-metossietildene) acido di Meldrum in presenza di acido trifluoroacetico.

4.1.2.2 Sintesi tramite reazione di Ruhemann

I cromoni possono essere ottenuti dalla reazione di un fenolo con acidi dicarbossilici acetilenici o esteri o acido clorofumarico o altri analoghi in condizioni basiche come con sodio metallico o carbonato di potassio. Dopo la formazione dell’intermedio, deve avvenire un successivo processo di ciclizzazione in presenza di acido solforico, acido perclorico o acido fluoridrico per permettere la formazione del cromone (Schema 6B). Questo metodo è conosciuto come reazione di Ruhemann ed è stata ampiamente applicata alla sintesi degli acidi cromone-2-carbossilici [26]. Nel 1977 Lee ed i colleghi proposero un cambiamento nel processo usando acido polifosforico come catalizzatore [22b]. La reazione di Ruhemann è stata usata usata, con piccoli accorgimenti, anche per la sintesi dei flavoni e dei stirilcromoni.

Schema 6. Sintesi dei Cromoni a partire da fenoli (A) con reazione di Simonis

e Ruhemann

4.1.3. Sintesi di Cromoni dall Acido Salicilico e derivati.

L’acido salicilico ed i suoi derivati sono stati usati come composti di partenza per sintetizzare i cromoni. Nella reazione i derivati di O-acilici sono stati ottenuti e convertiti nei corrispondenti esteri trimetilsililici in presenza di tert-butildimetiltrimetilsilil cloruro e imidazolo. I cromoni sono stati quindi ottenuti attraverso l’olefinazione carbonilica esterea intramolecolare di Wittig usando (trimetilsilil) metilentrifenilfosforano (Schema 7A) [45].

Un altro interessante approccio comprende la reazione di derivati salicilici attivati con il dietil-malonato e l’ottenimento di intermedi, che dopo la successiva idrolisi e decarbossilazione, portano alla formazione di 2-metilcromoni [46]. Questo tipo di cromoni sono stati ottenuti anche dalla reazione del metil-salicilato con il dimetilpenta-2,3-diendioato in presenza di KOtBu/BuOH (Schema 7B) [47].

È stata descritta la sintesi dei cromoni mediante condensazione del metil-salicilato con i derivati del bromoacetonitrile e seguente ciclizzazione dell’ intermedio vinilico in base (NaH) (Schema 7C) [48]. I 2-ammino-3-ciano-4-cromoni sono stati ottenuti da una procedura in cui i derivati dell’acido acetilsalicilico reagiscono con N-idrossibenzotriazolo (HOBt) e malononitrile in condizioni basiche (NaH). Lo step di ciclizzazione è ottenuto con catalizzatori acidi (HCl) (Schema 7D).

Schema 7. Sintesi a partire da acido salicilico e derivati.

4.1.4 Sintesi di Cromoni mediante reazioni di cross-coupling C-C.

4.1.4.1. Sintesi via catalisi mediata da Palladio.

Le reazioni catalizzate dal metallo di transizione forniscono al giorno d’oggi una delle più interessanti metodologie per la formazione di legami C e C-eteroatomo. L’applicazione di queste reazioni è sempre più in aumento nell’ultima decade e le reazioni di cross-coupling sono diventate un importante strumento per i chimici. Seguendo questa tendenza è stato sviluppato un metodo sintetico per l’ottenimento di cromoni che coinvolge la reazione di anellazione-carbonilazione di Sonogashira, che implica la reazione di un

orto-iodofenolo con un acetilene terminale, in presenza di un complesso di Palladio e la formazione di un orto-idrossiarilalchilchetone come intermedio. Questi processi evitano le condizioni di reazione drastiche (basi e acidi forti o alte temperature) utilizzati nelle reazioni precedentemente descritte. L’ottenimento di un cromone comprende un processo di ciclocarbonilazione, che avviene in

situ in presenza di monossido di carbonio (Schema 8A) [49]. La reazione

avviene in breve tempo e con buone rese. L’utilizzo della reazione assistita da microonde può accelerare il processo ed aumentare sostanzialmente le rese [49c]. Tuttavia in situazioni particolari può essere ottenuta una miscela di Cromoni e Auroni. È stato riportato che questo inconveniente può essere evitato utilizzando liquidi ionici.

La formazione del cromone mediante la reazione di accoppiamento di Sonogashira catalizzata da Palladio è stata anche eseguita usando un orto-metossibenzoilcloruro con un acetilene terminale (Schema 8B) o un’orto-metossibenzaldeide con un acetilene di litio (Schema 8C). In tutti i casi la ciclizzazione degli intermedi (2-metossiarilalchilnilchetoni) effettuati da ICI, forniscono i 3-iodocromoni. In sintesi la produzione di cromoni mediante catalisi con palladio è considerata un approccio semplice e molto efficiente. Il tipo di cromoni ottenuti dipende dai prodotti di partenza e dal metodo usato per la chiusura dell’anello.

Schema 8. Sintesi dei cromoni via catalisi mediata da palladio.

4.1.4.2 Sintesi via catalisi organica

Un interessante alternativa alle reazioni di cross-coupling C-C catalizzata da metallo sono le reazioni organo catalizzate. a precedente metodica sono le reazioni catalizzate da organo. Queste reazioni sono eco-friendly, visto che sono prive di metallo, redditizie e sono ad oggi le più significative espressioni della green chemistry. In questo contesto i carbeni N-eterociclici (NHC) hanno recentemente guadagnato interesse quali catalizzatori per la formazione del

per la sintesi dei 3-amminocromoni e di altri cromoni sostituiti in 3’ (Schema 9) [50]. Gli NHC sono stati utilizzati con l’intento di promuovere cross-coupling intramolecolare tra la funzione aldeidica ed il nitrile (Schema 9A) o per migliorare la reazione intramolecolare tra l’aldeide ed un alchino attivato (Schema 9B). Questa ultima reazione è una modifica della reazione intramolecolare di Stetter.

Schema 9. Sintesi dei cromoni via catalisi organometallica

4.2. Sintesi di cromoni dai cromanoni.

La formazione di cromoni dai cromanoni non è una procedura tanto comune come le metodologie descritte in precedenza, poiché il materiale di partenza non è facilmente disponibile e le rese non sono ottimali [22b].

Negli ultimi trenta anni alcuni studi si sono occupati di questo argomento e nella maggior parte dei casi le reazioni includevano processi di ossidazione e di

deidrogenazione. Per raggiungere l’obbiettivo sono stati usati alcuni ossidanti, come lo ioduro, il pentossido di Vanadio e il 2,3-dicloro-5,6-diciano-1,4-benzochinone (DDQ). La reazione è stata spesso condotta in un mezzo acido [51]. Comunque sono stati descritti altri catalizzatori, come il dietossimetil acetato, tallio (III), AlCl3 e BF3 in Et2O. Inoltre i cromoni possono essere ottenuti

per disidratazione dei 2-idrossicromanoni per trattamento con HCl in EtOH [52] o per debromurazione del cromanone iniziale [53]. L’ultima reazione è normalmente condotta in ambiente basico e può essere eseguita mediante irradiazione con microonde [54]. Inoltre lo scaffold del cromanone è stato usato per lo sviluppo di inibitori della MAO-B, come dimostrato nei recenti lavori di Lan et al. [55] ed alcuni di questi sono stati saggiati contro Mycobacterium

tuberculosis ed un vasta gamma di batteri Gram-positivi e Gram-negativi

importanti dal punto di vista clinico, quali l’Enterococcus faecalis, lo

Staphylococcus aureus, l’Escherichia coli, la Klebsiella pneumoniae, e la Pseudomonas aeruginosa.

4.3. Sintesi di cromoni da cromoni.

Come descritto prima, per la sintesi di semplici cromoni sono state sviluppate strategie chimiche efficaci. Tuttavia negli ultimi anni è stato osservato un cambiamento negli approcci sintetici, una realtà che è principalmente correlata con il bisogno di accelerare il processo nella scoperta di farmaci, ovvero per stabilire studi relazione-attività nei programmi di Medicinal Chemistry. Di

usati come materiali di partenza. I cromoni più usati come materiali di partenza sono risultati i derivati 6/7-idrossi, alogeno, metilico o ciano cromone, il cromone-3-carbaldeide e acidi carbossilici del cromone.

4.3.1 Cromoni eterociclici

I cromoni eterociclici sostituiti sono probabilmente i derivati più rappresentativi visto che sono veramente importanti come ligandi in chimica farmaceutica. Pertanto in questa sezione saranno descritti i diversi approcci utilizzati, sottolineando i più efficienti e innovativi metodi, soprattutto attraverso l’uso delle microonde che è una tecnica che rende molto veloce il processo sintetico [56].

4.3.1.1. Derivati cromonici Azaeterociclici.

Il cromone-3-carbaldeide è un composto benzopiranico altamente reattivo, che è stato impiegato come materiale di partenza per la sintesi di una diversità di composti per la presenza di tre centri elettrofili. Comunque, la formazione di diversità chimiche, basata sulla decorazione eterociclica con azoli come indoli e pirroli, è ritenuta ancora scarsa.

Sono stati sintetizzati cromoni con un anello pirrolico come sostituente, a partire dal cromone-3-carbaldeide in diverse condizioni sperimentali (Schema 10).

Schema 10. Derivati cromonici azaeterociclici.

In letteratura sono stati trovati alcuni esempi: (a) i (cromon-3-il-)bis(indol-3-il)metani ed i (E)-2-idrossi-3-(1-metilpirrol-2-metilen)cromoni sono ottenuti per reazione con indoli o con N-metilpirroli, rispettivamente in assenza di solvente [57]. (b) le cromonilpirrolidine sono state sintetizzate a partire dai 3- e 4-(2-idrossibenzoil)pirroli. Sono stati sintetizzati anche da azometino ilidi, formate dalla reazione tra derivati del cromone e α-amminoacidi. Le dispirocromonpirrolidine sono state ottenute da una efficiente sintesi di un solo

step, in cui la sarcosina e la ninidrina sono state usate come fonti di azometino

ilidi. (c) I cromoni con diversi sostituenti pirrolici sono stati ottenuti attraverso la reazione di deformazione in situ usando tosilmetillisocianuro (TOSMIC) in presenza di potassio carbonato [58].

4.3.1.2 Derivati cromonici diazoeterociclici.

I derivati cromonici sostituiti con diazoeterocicli (Schema 11) sono stati ottenuti per riscaldamento convenzionale o per irraggiamento con microonde a partire

da 3-formilcromoni e acido 5-acetil-1,3-dimetilbarbiturico ed altre basi come l’idrazina.

Schema 11. Derivati Cromonici diazoeterociclici.

4.3.1.3. Derivati del cromone ditiazolo.

Cromoni biologicamente attivi sono stati sintetizzati attraverso la reazione di condensazione del cromone-3-carbaldeide con diversi tipi di ammino derivati, come gli amminobenzotiazoli e amminotiobenzotiazoli. Per esempio il (5-fenol-3H-[1,2,4]-ditiazol-3il)cromone sostituito è stato preparato a partire da 3-formilcromoni 6/6,7- sostituiti (Schema 12) [59].

Schema 12. Derivati cromonici ditiazolici.

4.3.1.4. Derivati dell’ossadiazolo cromone

I cromoni funzionalizzati con gruppi ossadiazolici sono un altro importante gruppo di derivati nella medicinal chemistry (Schema 13). Partendo dal cromone-3-carbaldeide sono stati ottenuti diversi composti, come i aroil-1,3,4-ossadiazol-2-il)-, i 3-(5-aril-1,3,4-ossadiazol-2-il)- ed i 3-(3-acetil-5-aril-2,3-diidro-1,3,4-ossadiazol-2-il) cromoni da una reazione di eterociclizzazione attraverso intermedi idrazonici. La reazione del 3-formilcromone-N-benzoilidrazone con cheteni, preparata in situ dai corrispondenti acidi cloridrici e da anidride, permette la sintesi di cromone-1,3,4-ossadiazolidine. Questi composti sono stati ottenuti anche da un processo di sintesi convergente basato sulla condensazione del p-nitrofenilacetonitrile con cromone-3-carbaldeide in anidride acetica e con sodio acetato. Il trattamento del derivato nitrilico con idrossilammina cloridrato/NaHCO3 in metanolo a

Schema 13. Derivati cromonici ossadiazolici

4.3.2 Cromoni vinil-sostituiti

I cromoni vinil-sostituiti, situati in diverse posizioni dello scaffold del cromone, sono stati ottenuti da benzopironi opportunamente sostituiti. I derivati di alchilcarbonilvinil, alcossicarbonilvinil o stirilcromoni saranno enfatizzati poiché sono i più frequentemente citati in letteratura.

4.3.2.1. Derivati cromonici alchil/alcossicarbonilvinil

È stata sintetizzata una serie di derivati del cromone aventi unità alchil/alcossicarbonilvinil in C3 (Schema 14). In questo processo gli acidi benzopiranonil acrilici sono stati ottenuti per condensazione tra differenti tipi di a4ldeidi cromoniche e acido malconcio. È stata riportata anche una sintesi facile ed ecofriendly di un serie di derivati di cromonil-calconi del 3-formilcromone, impiegando Zn(L-prolina)2 come acido di Lewis catalizzatore riciclabile e acqua

Schema 14. Derivati Alchil/alcossicarbonvinilici

4.3.2.2 Derivati dello stirilcromone

Sono state sviluppate diverse strategie sintetiche per ottenere i 2/3-stirilcromoni a partire da diversi cromoni. I processi hanno in comune la formazione di un legame C-C come step chiave (Schema 15) [61].

Schema 15. Derivati stirilcromonici.

I 3-stirilcromoni sono sintetizzati efficacemente da diversi tipi di cromoni semplici, ovvero da diverse cromone-3-carbossialdeidi mediante la reazione di Wittig usando ilidi benziliche con sostituenti ellettron-attrattori ed elettron-donatori o da una reazione di condensazione con acidi fenilacetici seguita da un processo di decarbossilazione (Schema 15A). Nel secondo caso è stata ottenuta una miscela diasteroisomerica di (E) e (Z) 3-stirilcromoni, prevalentemente isomeri (Z), e nel primo caso la reazione è stereoselettiva e ha fornito i (E)-3-stirilcromoni. La reazione diretta del cromone con il vinillitio o vinilbromuro di magnesio dà miscele complesse dovute alla competizione tra le 1,2- e 1,4-addizioni e la decomposizione. Comunque è stato riportato che la

reazione del vinil-bromuro di magnesio con il benzopirilio triflato, formato in situ con Me3SiOTf, porta alla formazione del desiderato 2-vinilcromone con un’addizione regioselettiva (Schema 15B) [62]. I alchenilcromoni, 2-alcheniltiocroman-4-oni e 2-alchenilchinol-4-oni sono stati preparati anche con una buona regioselettività, mediata da Me3SiOTf, da un’addizione di alchenilmagnesio bromuri e composti di alchenillitio per ottenere cromoni e tiocromoni [63].

È stato descritto un nuovo metodo efficiente per la diretta alchenilazione dei cromoni attraverso una reazione catalizzata da palladio (II) (Schema 15B). L’uso dell’acido pivalico con Cu(OAc)3/Ag2CO3 ha fornito una maggiore

reattività. Questo approccio sintetico rappresenta un significativo passo in avanti per la formazione di derivati del 3-vinilcromone visto che sono state evitate le reazioni classiche a due step.

I derivati del stirilcromone possono essere sintetizzati da diversi 2-metilcromoni mediante reazione di condensazione con differenti tipi di benzaldeidi in presenza di metossido di sodio (Schema 15C) [64]. D’altra parte gli stirilcromoni sono stati usati spesso come prodotti di partenza per la sintesi di scaffold più elaborati (Figura 4).

Figura 4. Strutture cromoniche ottenute dai stirilcromoni..

Quindi, i 2-stirilcromoni possono dare i (a) 4-aril-3-(2-cromonil)-2-pirazoline con il diazometano mediante reazione di cicloaddizioni 1,3-bipolare usando condizioni assistite da microonde (Figura 4A) [65], (b) 2-(3-aril-1,2,3,4-tetranaft-2-il-) cromoni con una reazione di Diels-Alder con orto-benzochinodimetano e successiva deidrogenazione (Figura 4B) [66], ed i derivati del (c) 2-(7-aril-4-metossi-2-metil-5,6,7,8-tetraidrochinazonil-6-il)cromone con una reazione Diels-Alder con pirimidina orto-chinodimetano (Figura 4C) [67].

4.3.3. Altri tipi di cromoni funzionali.

4.3.3.1. Derivati cromonici eterei e tioeterei.

L’eterificazione è un approccio interessante per la funzionalizzazione dei cromoni per la semplicità delle metodologie sintetiche e per la vasta varietà chimica che può fornire. I derivati del 3/6/7-idrossi o mercaptocromone sono stati spesso usati come prodotti di partenza per ottenere alcossi/arilossi benzilcromoni o i corrispondenti tioderivati, attraverso una sostituzione nucleofila usando alogeni sotto condizioni basiche diverse (Schema 16A). I derivati eterei del triazolo sono stati sintetizzati dal 7-(prop-2-in-1-ilossi)cromone usando benzil bromuri sostituiti (Schema 16B).

Schema 16. Derivati cromonici eterei e tioeterei

4.3.3.2. Derivati cromonici esterei.

La reazione di esterificazione è stata usata per la funzionalizzazione dello

scaffold del cromone. Alcuni esempi sono descritti nello Schema 16. Questi

derivati sono stati sintetizzati a partire da (a) 3-idrossi o 3-idrossimetil cromoni oppure (b) cromone-3-carbaldeide che è stata trasformata nel corrispondente acido carbossilico tramite ossidazione come clorito di sodio in presenza di acido amminosolfonico (Schema 17B).

Schema 17. Derivati cromonici esterei.

4.3.3.3. Derivati dell’ammino-cromone

I derivati ammino ed ammino-metil-cromonici sono importanti composti bioattivi, che possono essere ottenuti tramite l’uso di diversi building blocks e diverse metodologie (Schema 18): (a) è stata sintetizzata una varietà di amminometil-cromoni a partire dai 2-clorometil-amminometil-cromoni (Schema 18A). Acidi cromone-2-carbossilici sostituiti usati come precursori sono stati esterificati con alcooli

lineari che dopo una successiva reazione di riduzione hanno dato i 2-idrossimetilcromoni che a loro volta reagiscono con il cloruro di tionile, fornendo il cromone attivato. (b) i derivati 2-[(3-amminoalchil o 3-bromoalchil)ammino]cromone sono stati sintetizzati dai 2-(dialchilammino)cromoni mediante scambio di ammina usando 1,3-diamminopropano (o 1-ammino-3-bromopropano). (c) L’etilendimminobis(idrossi-cromone-3-carbaldeide) è stata preparata per condensazione del 6-idrossi-3-carbaldeidecromone con etilendiammina (Schema 18B), e (d) l’N-(cromone-3-ilmetil)-N-metilglicina e l’N,N-di(cromone-3-ilmetil)glicina sono stati ottenuti dal cromone-3-carbaldeide in presenza di eccesso di formaldeide da una reazione deformilativa di Mannich (nella reazione possono essere usati anche altri tipi di amminoacidi, come alanina, leucina o metionina). (e) I derivati 2-arilmetilammino5,6-diidrossicromone sono stati sintetizzati da metil-cromoni sostituiti che erano stati prima convertiti in intermedi chiave bromometilici e poi coniugati dalla sintesi di Gabriel con diversi tipi di arilmetilammine (R-PhCH2NH2) [68]; (f) sono state preparate solfonammidi del

cromone per reazione delle cromone-carbaldeidi (non)sostituite con la 3-amminobenzensolfonammide o 4-3-amminobenzensolfonammide [69].

Una serie di analoghi del lavendustin a sruttura del cromone, che sono ibridi del ormotamnione (2-stirilcromone) e lavendustin A, è stata sintetizzata con l’amminazione riduttiva del formilcromone con varie ammine (Schema 18C).

Schema 18. Derivati amminocromonici.

Sono stati sintetizzati anche i derivati idrazonici usando come materiali di partenza un altro tipo di cromoni (Schema 19) ovvero il cromone-3-carbaldeide o il cromone-2-ammino-3-carbaldeide e idrazine alifatiche o aromatiche. Similmente i derivati della fosforoidrazide sono stati ottenuti dalla reazione del metilcromone-3-carbossilato, cromone-3-carbaldeide e carbonilcloruro con diverse idrazine di fosforo (Schema 19). Le cromone-3-carbaldeidi possono anche reagire con acidi carbossilici ammino-aromatici fornendo 2-idrossi(alcossi)cromoni o 3-(arilimminometil)cromoni in base alle condizioni di reazione.

Schema 19. Derivati cromonici di idrazoni e fosforoidrazoni.

4.3.3.4. Derivati ammidocromonici

Un’importante famiglia di derivati del cromone è quello contenente la funzione ammidica (Schema 20). Questo tipo di derivati può essere preparato da (a) cromone-2-etil-esteri (Schema 20A) o acidi carbossilici del cromone prima attivati via acilcloruro (PCl5) con successiva condensazione con diversi tipi di

ammine (Schema 20A); (b) cromone-3-carbaldeide usando l’acido di Meldrum, isocianuro ed ammine aromatiche primarie, che portano ad una libreria di cromoni diversificati [70]; (c) acidi carbossilici del cromone attraverso l’attivazione di acidi carbossilici con organofosforici (Schema 20B) o sali di fosfonio come come reagenti di coupling o dalla reazione con idrossilammina usando un sistema etildimetilamminopropilico carbodiammide/ idrobenzotriazolico (EDC/HOBt) e successiva ossidazione con il reattivo di

microonde per la sintesi delle carbossammidi del cromone a partire da acidi carbossilici del cromone (Schema 20B). Il metodo presenta diversi vantaggi, tra cui la semplicità operativa, buona performance, significativa riduzione del tempo di reazione, minor produzione di sottoprodotti e facilità di esecuzione [72].

Schema 20. Derivati cromonici ammidici.

4.3.3.5. Derivati cromonici ditiocarbammati

È stata sintetizzata una serie di derivati del cromone, aventi funzioni di ditiocarbammato, a partire da derivati del metilcromone. Dopo la loro successiva trasformazione in bromometilcromoni, mediante reazione di bromurazione con N-bromosuccinammide (NBS), è stata eseguita una reazione a tre componenti,

usando un’ammina simulata e carbonio-disolfuro in un mezzo basico, ottenendo i composti desiderati (Schema 21).

Schema 21. Derivati cromonici ditiocarbammati.

5. INTERESSE BIOLOGICO DI CROMONI SEMPLICI

Ai cromoni semplici ed ai loro analoghi sono state attribuite numerose attività biologiche. In questo lavoro di tesi sono state prese in considerazione soprattutto l’attività antinfiammatoria, antiaggregante piastrinica, anticancro, antimicrobico, l’attività a livello del SNC e per la cura dell’obesità.

Tuttavia, negli anni sono stati presentati altri interessanti studi come l’utilizzo dei cromoni come agenti antidiabetici e cardiovascolari, inibitori di anidrasi carbonica, di NAD-H: chinonereduttasi, di aldoso reduttasi, antagonisti del calcio e come ligandi per i recettori nucleari, come recettori della retina. Inoltre è stata descritta in letteratura anche la loro applicazione come diuretici, ipoglicemici, ipolipidici, agenti antiaritmci e ipotensivi e antiossidanti.

5.1. Farmaci antinfiammatori

L’infiammazione è una risposta benefica ad un attacco di un agente esterno o di una ferita tissutale ed è caratterizzata da rossore, calore, gonfiore e dolore. Quando questo processo fisiologico diventa sregolato può diventare dannoso e distruttivo generando eventi infiammatori.

Le malattie infiammatorie note sono legate ad artrite reumatoide, asma, psoriasi e manifestazioni della sindrome dell’intestino irritabile (IBS). Negli ultimi anni è diventato chiaro che l’infiammazione gioca anche un ruolo chiave in altre malattie in precedenza non considerate ad eziologia infiammatoria come l’aterosclerosi, diabete, malattie cardiovascolari, Alzheimer e Parkinson e cancro [73].

Nonostante alcuni successi noti, ci sono necessità non ancora soddisfatte nel trattamento delle malattie infiammatorie. Durante gli ultimi vent'anni nell’era moderna di progettazione dei farmaci target-based, è stato identificato un numero relativamente piccolo di target principali. Molti di questi sono antagonisti di mediatori pro-infiammatori endogeni come prostaglandine, leucotrieni ed istamina. Questi target includono COX-1 e COX-2 ed i recettori leucotrienici (Figura 5), infatti sono stati condotti alcuni studi mirati allo sviluppo di nuovi agenti anti-infiammatori con struttura del cromone [74]. Attualmente questi progetti sono principalmente focalizzati sulla ricerca di inibitori della COX-2, IL-5 e del rilascio dei mediatori dei mastociti. Comunque con un significativo incremento della conoscenza dei processi l’immunologici, sia in termini di bersagli molecolari che in termini di meccanismi molecolari, sono apparsi nuovi

target come i fattori proinfiammatori. Di conseguenza il numero di target è aumentato.

5.1.1. Inibitori della COX.

La maggior parte dei farmaci commercializzati ad oggi fa parte della classe dei farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS), come indometacina, ibuprofene, piroxicam o nimesulide che agiscono sulla COX un’enzima che converte l’acido arachidonico in prostaglandine infiammatorie (Figura 5).

Figura 5. Pathway metabolico dell’acido arachidonico.

La COX esiste in due isoforme COX-1 e COX-2. COX-1 è conosciuta come enzima costitutivo presente in tutti i tessuti, mentre la COX-2 è sovraespressa in reni, cervello ed ovaie, ed è attivata durante le condizioni infiammatorie

attraverso molecole proinfiammatorie, come la famiglia delle IL-1 ed il fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-α).

Ai FANS sono state associati effetti collaterali, principalmente effetti gastrointestinali e renali. Questi effetti sono dose-dipendenti ed in molti casi gravi possono comportare il rischio di perforazione dell’ulcera, sanguinamento del tratto superiore gastrointestinale e morte, limitando così l’uso della terapia con FANS. Da allora sono state apportate delle modifiche strutturali per rafforzare l’attività antinfiammatoria e ridurre la tossicità, ottenendo quindi inibitori più potenti e selettivi della COX-2.

In questo contesto sono stati avviati alcuni studi, con lo scopo di sviluppare nuovi agenti antinfiammatori con struttura del cromone. Sono stati sintetizzati derivati del 7-sulfonilamminometano-6-fenossicromone (1) (Figura 6) ottenuti introducendo i sostituenti sul pirone e sugli anelli aromatici e saggiati in modelli di ratti per valutare la loro azione nell’infiammazione acuta e cronica.

Figura 6. Struttura del 7-metansolfonammino-6-fenossicromone (1) e il farmaco

T-614 (2).

Recentemente Shaveta et al. hanno saggiato gli ibridi indolo-cromonici e pirazolo-cromonici verso la COX-1 e COX-2 [74].

Gli inibitori più promettenti e selettivi sono riportatiti in figura 7 (composti 3 e 4, IC50 = 20 and 29 nM, rispettivamente).

Figura 7. Inibitori COX-2 con scaffold del cromone dagli studi effettuati da

Shaveta et al.

La libreria di composti con struttura del cromone è stata testata su ratti con edema indotto da caragenina ed artrite indotta da adiuvanti, includendo la responsabilità gastroulcerogenica e dai dati ottenuti un derivato 3-formilamminico (T-614) (2) (Figura 6), è emerso come possibile agente antireumatico. La potente attività artritica nei modelli di malattia di infiammazione cronica e la possibile somministrazione orale del derivato cromonico permette di proporlo come farmaco. Attualmente sono in corso valutazioni cliniche di T-614 come agente antireumatico ad azione lenta. Stellatin (Figura 8), isolato dalla Dysophylla stellatais è stato descritto come inibitore della ciclossigenasi [75a]. Stimolati dai dati riportati sono stati sintetizzati nuovi derivati dello Stellatin ed è stata valutata l’attività inibitoria antinfiammatoria verso COX-1 e COX-2. Otto derivati hanno dimostrato una maggiore inibizione per la COX-2 rispetto allo Stellatin e all’indometacina (FANS). Lo studio relazione struttura-attività (SAR) ha rilevato che lo scaffold del cromone con un OH in 5’ è una caratteristica essenziale per l’inibizione delle COX e che i gruppi metossilici in 6’ e 7’ dello Stellatin possono essere sostituiti da sostituenti idrossilici o isoprenilici (Figura 8). Due cromoni (5 e 7) hanno mostrato una maggiore attività antinfiammatoria rispetto all’indometacina e due composti (5 e 6) hanno mostrato la più alta attività inibitoria per la COX-2 ed

una significativa indicazione antinfiammatoria nell’edema TPA-indotta nell’orecchio del topo (Figura 8) [75a].

Figura 8. Stellatin e Derivati.

5.1.2. Antagonisti recettori dei leucotrieni.

I leucotrieni sono mediatori lipidici dell’infiammazione derivati dall’acido arachidonico. Lo step iniziale nella formazione dei leucotrieni è catalizzato dalla 5-lipossigenasi (5-LOX) (Figura 5), insieme con la proteina partner attivante FLAP. È stato ampiamente dimostrato che i leucotrieni (LTs) sono implicati nella mediazione di diversi disordini infiammatori, in particolare nell’eziologia dell’asma, sebbene possano avere effetti su molti parametri delle vie aeree, inclusi lo sviluppo e la regolazione dell’infiammazione [76].

Queste caratteristiche hanno stimolato i ricercatori a trovare farmaci che possano bloccare la biosintesi di LT o antagonizzare le loro azioni per il trattamento dell’allergia e dell’asma o per il trattamento di molte altre malattie infiammatorie. Durante gli anni ’80 e ’90 sono stati sviluppati alcuni antagonisti

5) 6) 7)

dei recettori leucotrienici e sono ad oggi sul mercato per il trattamento dei sintomi dell’asma. Il Pranlukast è un derivato del cromone (Figura 9) che è nato per il trattamento dell’asma bronchiale e più tardi (nel 2000) è stato approvato per l’utilizzo nelle riniti allergiche.

Uno dei lavori più significanti eseguiti in quest’area riguarda la scoperta del RG12553 (Figura 9A), uno dei più potenti antagonisti del leucotriene D4 (LTD4) descritti [77]. Le modifiche strutturali apportate, che si basano sulle strutture del Pranlukast e dell’antagonista leucotrienico prototipo FPL55712, permettono di concludere che la combinazione dell’anello cromonico con il gruppo fenile (2-chinolinmetossi) porta ad un significativo incremento dell’affinità del legame per il recettore leucotrienico. Inoltre è importante menzionare che un (piperidinilalcossi) cromone (Figura 9B) è stato descritto come scaffold importante per lo sviluppo di composti antistaminici con un'attività antagonista aggiuntiva verso LTD4.

Figura 9. Antagonisti dei recettori LT. Struttura del RG 12553 dal Pranlukast e

FPL 55712 (A) e struttura del composto -(piperidinilalcossi)cromone (B).

5.1.3. Farmaci che agiscono sui mastociti

I basofili ed i mastociti sono notoriamente coinvolti in alcuni processi biologici collegati alle malattie allergiche. Queste cellule esprimono i recettori sulla superficie della membrana con alta affinità e specificità per IgE. L’interazione delle IgE legate all’antigene nei recettori causa il rilascio di istamina, prostaglandine leucotrieni e citochine. Le citochine possono attivare la

chemiotassi e la fagocitosi dei neutrofili e macrofagi producendo reazioni indotte da citochine che possono causare l’infiammazione del tessuto. Il cromoglicato di sodio (DSCG) è un farmaco con struttura del cromone (Figura 10) che è usato come stabilizzante dei mastociti nella rinite allergica, nell’asma e nella congiuntivite allergica. Il meccanismo d’azione preciso non è stato ancora chiarito, sebbene ci sia l’evidenza che possa inibire la degranulazione ed il rilascio del mediatore dai mastociti nella mucosa nasale. Tuttavia ha due grandi svantaggi: in primo luogo solo il 30-70% degli asmatici risponde alla terapia con DSCG ed in secondo luogo, visto che non è assorbito oralmente, deve essere somministrato per via inalatoria. Di conseguenza è stata condotta una ricerca intensiva per modificare la sua struttura per ottenere composti più efficaci.

Figura 10. Cromoglicato disodico (DSCG).

5.1.3.1. Antagonisti della sostanza a lenta reazione all’ anafilassi

L’anafilassi è una reazione di ipersensibilità grave ed immediata che colpisce sistemi di organi ed è caratterizzata da broncospasmo, angioedema delle vie aeree o ipotensione. È una reazione allergica grave ad insorgenza rapida che