A reação de Buchwald-Hartwig no desenvolvimento de um novo método para a síntese de Minociclina

Abstract

A minociclina é um princípio ativo (API) produzido na Cipan sob forma de cloridrato (M.HCl) – o processo inicia na hidrogenação catalítica da DMCT.HCl (cloridrato de desmetilclorotetraciclina), sendo necessários sete passos, incluindo síntese e purificação, até obter M.HCl pura. De forma a diminuir o tempo de produção e as impurezas formadas, este projeto visa desenvolver e otimizar um novo processo de síntese da minociclina a partir de DMCT.HCl ou 7-iodo sanciclina.TFA (trifluoroacetato de 7-iodo sanciclina), tendo por base procedimentos na literatura que recorrem à reação de Buchwald-Hartwig. Esta reação permite, por ação catalítica de um complexo de paládio, a troca do átomo de halogénio presente nas matérias-primas pela dimetilamina, obtendo de forma mais direta a minociclina. Durante a parte experimental efetuaram-se vários ensaios, alternando a combinação dos fatores necessários às reações: o catalisador, o ligando, a base, o solvente e a temperatura, sabendo que cada um tem influência no rendimento e na formação de subprodutos. Apesar das várias tentativas, as análises HPLC/LC-MS às soluções não detetaram a formação de minociclina. Pensa-se que a falha na formação da mesma seja devida a um impedimento estereoquímico causado pelos vários grupos substituintes característicos das tetraciclinas. Ao longo das experiências com 7-iodo sanciclina.TFA notou-se a formação de um composto desconhecido de massa 554 g/mol. Não sendo produto de nenhuma reação de aminação, uma vez que se forma sem a presença de dimetilamina, procedeu-se ao isolamento por cromatografia em coluna para posterior caracterização. Uma vez seco por liofilização, foi submetido a análises RMN a partir das quais se propôs uma estrutura molecular possível para o composto. A mesma sugere a introdução de um carbonilo, possivelmente produto de uma oxidação da tetraciclina inicial durante a reação. Apesar de não ter sido possível desenvolver um novo processo para a produção de minociclina através da reacção Buchwald-Hartwig, foi sintetizada uma nova tetraciclina. Compreender a sua formação será chave para direcionar futuras linhas de investigação.

Minocycline is an active pharmaceutical ingredient (API) produced at Cipan, in the form of hydrochloride (M.HCl) – the process iniciates with the catalytic hydrogenation of DMCT.HCl (demethylchlortetracycline hydrochloride), requiring seven steps, including synthesis and purification, to obtain pure M.HCl. In order to reduce production time and the impurities formed, this project aims to develop and optimize a new minocycline synthesis process from DMCT.HCl or 7-iodosancycline.TFA (7-iodosancycline trifluoroacetate), based on literature procedures that use the Buchwald-Hartwig reaction. This reaction allows, by catalytic action of a palladium complex, the exchange of the halogen atom present in the raw materials by dimethylamine, obtaining minocycline in a more direct way. During the experimental part, several tests were performed, altering the combination of the factors necessary for the reaction: the catalyst, the ligand, the base, the solvent and the temperature, knowing that each one has an influence on the yield and formation of by-products. Despite several attempts, HPLC/LC-MS analyses did not detect formation of minocycline. The failure of its formation is thought to be due to a stereochemical impediment caused by the various substituent groups, characteristic of tetracyclines. Throughout the experiments with 7-iodosancycline.TFA, it was observed the formation of an unknown compound of mass 554 g/mol. Not being the product of any amination reaction, since it is formed without the presence of dimethylamine, its isolation by column chromatography was performed, for later characterization. Once dried by lyophilization, it was submitted to NMR analyses from which a possible molecular structure for the compound was proposed. It suggests the introduction of a carbonyl, possibly from