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Page 1: qf06-6

1

1

DISEÑO DE FARMACOS: VARIACION ESTRUCTURAL 2

Cap. 6

“The Practice of Medicinal Chemistry”C. G. Wermuth

2

VARIACION ESTRUCTURAL 2

3. OPTIMIZACION, RECURSOS

3.1. VARIACION HOMOLOGA3.1.1. DERIVADOS ALIFATICOS3.1.2. DERIVADOS CICLICOS3.1.3. TIPOS DE EFECTO

3.2. TRANSFORMACIONES DE ANILLO3.2.1. APERTURA-CIERRE DE ANILLO3.2.2. CONTRACCIÓN Y EXPANSIÓN DE ANILLO3.2.3. REORDENACION DE ANILLO3.2.4. APROX. DISYUNTIVA Y CONJUNTIVA3.2.5. RESTRICCION CONFORMACIONAL

3.3. VARIACION VINILOGA3.4. VARIACION BIOISOSTERA

3.4.1. CONCEPTO3.4.2. INTERCAMBIO DE ATOMO3.4.3. INTERCAMBIO DE GRUPO FUNCIONAL3.4.4. INTERCAMBIO DE ANILLO3.4.5. ISOSTEROS NO CLASICOS

3.5. FARMACOS SIAMESES3.5.1. TIPOS

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2

3

BUSQUEDA DE PROTOTIPOS

PROTOTIPOCABEZA DE SERIE

P1

VALORACIONBIOLOGICA

FARMACOPOTENCIAL

1

6

32

5

4

PROTOTIPOAREA DIFERENTE

SINTESIS

VARIACION ESTRUCTURAL,METODOLOGIA

RELACIONES ESTR.-ACTIVIDAD

HIT

LEAD

4

VARIACION ESTRUCTURAL 2

VARIACIÓN HOMÓLOGA, derivados alifáticos

NN

NCH3

OR

VALORES IC50 PARA EL RECEPTOR MUSCARÍNICO M1 (nM)

0 200 400 600 800 1000

Me

Et

n-Pro

n-Bu

n-Pent

n-Hex

n-HeptIC50

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3

5

VARIACION ESTRUCTURAL 2

VARIACIÓN HOMÓLOGA derivados alifáticos

AFINIDAD POR EL RECEPTOR A2 DE TROMBOXANO

N

N

Cl

Cl

(CH2)n

CH3CH3

COOHTAMAÑO IC50(nM)

n=0 1700n=1 7.8n=2 20

6

VARIACION ESTRUCTURAL 2

N+ N

+CH3

CH3CH3

CH3

CH3CH3

N+

OCH3 OH

CH3CH3

H

OOH

N+O

H

CH3 H

O CH3

N+

CH3

CH3CH3

N+CH3

CH3CH3

decamethoniumbloqueante neuromuscular

hexamethoniumbloqueante ganglionar

(+)-tubocurarine

VARIACIÓN HOMÓLOGA, derivados alifáticos

CURAREChondrodendron tomentosumParts Used: Leaf, Root

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4

7

VARIACION ESTRUCTURAL 2

VARIACIÓN HOMÓLOGA, derivados cíclicos

VALORES IC50 PARA INHIBIDORES ECA (nM)

NHO

OH N

OOH

On

n IC50(nM)

0 190001 17002 193 4,84 8,1

8

VARIACION ESTRUCTURAL 2

VARIACIÓN HOMÓLOGA, derivados cíclicos

ANALOGOS DE COLECISTOQUININA (nM)

n Log P IC50(nM)

4 3.88 121005 4.44 51706 5.00 5207 5.55 1908 6.11 1259 6.67 8510 7.23 24712 8.34 1437

O

O

NH

CH3 O

NH(CH2)n

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5

9

VARIACION ESTRUCTURAL 2

TIPOS DE EFECTO, VARIACIÓN HOMÓLOGA: curva con un máximo

ANALOGOS DE PAF-ACETER COMO ANTIAGREGANTES

CH3 O

O O

OP O

O ON

+ CH3

CH3

CH3

CH3n

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 5 10 15 20

LONGITUD DE CADENA n

AC

T. A

NTI

AG

REG

AN

TE

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 5 10 15 20

LONGITUD DE CADENA n

AC

T. A

NTI

AG

REG

AN

TE

10

VARIACION ESTRUCTURAL 2

DURACION DEL EFECTO ANESTESICO SOBRE CORNEA DE CONEJO (Min)

NH

CH3

CH3

OR

N

TIPOS DE EFECTO, VARIACIÓN HOMÓLOGA: incremento continuo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5

Nº CARBONOS DE R

AC

TIV

IDA

D A

NES

TES

ICA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5

Nº CARBONOS DE R

AC

TIV

IDA

D A

NES

TES

ICA

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6

11

VARIACION ESTRUCTURAL 2

TIPOS DE EFECTO, VARIACIÓN HOMÓLOGA: incremento continuo

ACTIVIDAD ESPASMOLÍTICA SOBRE INTESTINO AISLADO DE COBAYA

OH

O

OR

0

100

200

300

400

500

600

0 2 4 6 8

Nº CARBONOS DE R

AC

TIV

IDA

D E

SP

AS

MO

LITI

CA

0

100

200

300

400

500

600

0 2 4 6 8

Nº CARBONOS DE R

AC

TIV

IDA

D E

SP

AS

MO

LITI

CA

12

VARIACION ESTRUCTURAL 2

TIPOS DE EFECTO, VARIACIÓN HOMÓLOGA, curva no simétrica

AFINIDAD CON EL RECEPTOR GABAA COMO ANTAGONISTAS

NN

CH3

NH

(CH2)n OH

O

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6

n

AFI

NID

AD

DE

GA

BA

a A

NTA

GO

NIS

TAS

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6

n

AFI

NID

AD

DE

GA

BA

a A

NTA

GO

NIS

TAS

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7

13

VARIACION ESTRUCTURAL 2

QUINOLINAS CON ACTIVIDAD ANTIMALÁRICA

NHN

OCH3

NCH3

CH3n

TIPOS DE EFECTO, VARIACIÓN HOMÓLOGA: con actividad alternante

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12

nA

CTI

VID

AD

AN

TIM

ALA

RIC

A

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12

nA

CTI

VID

AD

AN

TIM

ALA

RIC

A

14

VARIACION ESTRUCTURAL 2

TIPO DE EFECTO, VARIACIÓN HOMÓLOGA, con actividad alternante

AFINIDAD SOBRE NEUTROFILOS PERIFERICOS HUMANOSCOMO DESPLAZAMIENTO DE [3H]LTB4 A 0,1 Mm

NH

NNN

O

CH3

OH

CH3 O

CH3CH3

n

0

10

20

30

40

50

60

2 3 4 5 6 7 8

n

INH

IBIC

ION

DE

BIN

DIN

G D

E LT

B4

0

10

20

30

40

50

60

2 3 4 5 6 7 8

n

INH

IBIC

ION

DE

BIN

DIN

G D

E LT

B4

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8

15

VARIACION ESTRUCTURAL 2

TIPO DE EFECTO, VARIACIÓN HOMÓLOGA, inversión de actividad

INVERSION DE ACTIVIDAD EN FENETILAMINAS

OH

OHOH

NH

R

R HIPERTENSOR HIPOTENSOR

HIDROGENO ++ --METILO ++ --ETILO + +PROPILO -- +ISOPROPILO -- ++BUTILO -- ++ISOBUTILO -- ++

16

VARIACION ESTRUCTURAL 2

HN O

N+ CH3

H

O CH3

CH3

N ON

+ CH3

O CH3

CH3

CH3

CH3

CH3 ON

+ CH3

O CH3

CH3

Carbachol Dibutoline

Agonista colinérgico Colinolítico

Acetylcholine

TIPO DE EFECTO, VARIACIÓN HOMÓLOGA con inversión de actividad

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9

17

VARIACION ESTRUCTURAL 2

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: analogía apertura/cierre de anillo

Cl

NH

NH

NH

NH2N

CH3 CH3

Cl

N NH

NH

NH2NCH3

CH3

O

O

CH3

H

H

CH3

H

O

OH

O

CH3

H

H

CH3

H

OO

oxid.

Proguanilo(antimalárico,inactivo in vitro)

Cicloguanilo(antimalárico)

Canrenona

K+

Canrenoato potásico

¿Por que un sistema cíclicoSe parece a uno acíclico?

in vivo

(antagonista aldosterona)

18

VARIACION ESTRUCTURAL 2

OH

CH3OH H

OH

CH3

OH

O

CH3

OH

CH3

CH3

CH3

OH

O

CH3OH

CH3 OH

estradiol bisdehydro-doisynolic acid

allenestrol diethylstilbestrol

Open analogues of estradiol

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: analogía apertura/cierre de anillo

Pseudociclos

(estrógeno)

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10

19

VARIACION ESTRUCTURAL 2

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: analogía apertura/cierre de anillo

NN

ClO

CH3H

*

CH3

NSCH3 N

O

O

CH3

CH3

H

O ONS

NH2 N

O

O

CH3

CH3

H

HOO

NN

O

O

CH3

CH3

H

HBr

OCH3

tiapride sulpiride

remoxipridecyclic analogue

The typical sulpiride side-chain results formally from a ring closure of the diethylaminoethyl side-chain of earlier prepared derivatives such as tiapride. Observe the intramolecularhydrogen bond that creates a pseudocycle and which can be mimicked by a covalent analogue.

*

*

20

VARIACION ESTRUCTURAL 2

OHOH

NH2

OHOH

NH2

OH

NH2OH

OH

NH2OH

rotamer α

rotamer β

"5,6-ADTN"

"6,7-ADTN"

Ring-closed analogues of the two rotamers of dopamine.

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: analogía apertura/cierre de anillo

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11

21

VARIACION ESTRUCTURAL 2

OOH

NH2

OOH

NH2

OOH

NH

NH

ON

OH

N

NH

CH3N

NCH3

H

H

GABA trans-4-amino-crotonic acid

isoguvacine THIP

GABAergic agonists

Natural (S)-(-)-nicotine and its bridged analogue

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: analogía apertura/cierre de anillo

22

VARIACION ESTRUCTURAL 2

N

N

Et

O H

O

O HN

N

Et

O H

O

O HNCH3

CO2Et CO2Et

NCH3

cyclobarbital heptabarbital meperidine ethoheptazine

Six-membered rings exchanged for seven-membered rings

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: expansión y contracción

Page 12: qf06-6

12

23

VARIACION ESTRUCTURAL 2

N

ONCH3

CH3 N

N

ON

N

O

N

NR1

R2

O

O

H

H

ON

NR1

R2

O

H

H

O

Oxo-2 oxotremorine Oxo-pip

Oxotremorine yields ring-opened and ring-extended analogues.

Barbiturates Hydantoins

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: expansión y contracción

24

VARIACION ESTRUCTURAL 2

N NH

NH2

NH

NNH

NH2

NHN N

HNH2

NH

N NH

NH2

NH

NNH

NH2

NH

N

NH

NH2

NHN

NH

NH2

NH

Ciba: GuanethidineDausse: a

Dausse: b

Dausse: c

Dausse: d

Takeda Lumière

Alternative possibilities in the design of guanethidine analogues

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: reorganización

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13

25

VARIACION ESTRUCTURAL 2

N

F

ON

NHO

N

NH

N

F

O

Obenperidol

spiroperidol

Splitting of fused rings often yields drugs with similar activity, sometimes with improved solubility and/or less toxicity.

TRANSFORMACIONESDE ANILLO: reorganización

26

VARIACION ESTRUCTURAL 2

NH

N

S

N

N

N

S

OH

OH

NHH

NH

HOH

OH

thiabendazole tetramisole

DPTI SKF 38 393

Restructured ring systems

A B AB

TRANSFORMACIONESDE ANILLO: reorganización

Page 14: qf06-6

14

27

NCH3O

O

H3CO2C

NHO

O

CH3

CH3

NH2

O

ON CH3

CH3

cocaine

eucaine

procaine

Progressive simplification of the cocaine molecule

TRANSFORMACIONESDE ANILLO:Aproximación disyuntiva

Simplificaciónprogresiva del prototipo

VARIACION ESTRUCTURAL 2

28

O

N

OH

OH

HH

CH3

NCH3

H

OH

NCH3

H

OH

R NCH3

CO2C2H5

morphine morphinanes

benzomorphanes phenylpiperidines

Progressive simplification of the morphine molecule

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: aproximación disyuntiva

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 15: qf06-6

15

29

N CH3

CH3CH3

OHH

H

NF

OOH

Cl

NNHF

H H

NH2

H

haloperidol

(+)-butaclamol compound Ro 14-8625

The conjunctive method applied to the design of haloperidol-derived dopaminergic antagonists

Refuerzo de laconformacióny funcionalidadidónea delprototipo

TRANSFORMACIÓN DE ANILLO: aproximación conjuntiva

VARIACION ESTRUCTURAL 2

30

NH2

CO2H

CO2H NH2

PO3H2

CO2H NH

PO3H2

CO2H NH

PO3H2

CO2H

NH

H

H

H

CO2H

PO3H2

NH

H

H

H

CO2H

PO3H2NH

NNN

NH

H

H

H

CO2H

(S)-glutamic acid D-AP5 CGS 19755 PD 134705

Compound 7 Compound 8 Compound 9

The conjunctive method applied to the design of NMDA and AMPA receptor antagonists

TRANSFORMACIÓN DE ANILLO: aproximación conjuntiva

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 16: qf06-6

16

31

NN

NCH3

O

CH3

NN

N

O

CH3

cilansetronOndansetron(1986, Glaxo)

Cilansetron, an annelated analogue of ondansetron

TRANSFORMACIONES DE ANILLO: aproximación conjuntiva

VARIACION ESTRUCTURAL 2

32

O

OH

O

OHNH2

O

OH

O

OHNH2 CH2

OH

O

NH2

O

OH

O

OH

NH2

O

OH

NH

OHO

OH

O

OHO

NH2

OOH

ON

OH

NH2

O

OHNH

CH3

CH2

OH

O

OH

O

Ac. Glutámico 1 2 3

4 5 6 7Ac. kaínico

agonista NMDA agonista metabotrópico

UN CONCEPTO MAS AMPLIO: RESTRICCION CONFORMACIONAL

Aminoácidos excitatoriosGlu actúa sobre receptores inotrópicos (canales iónicos, 17 subtipos)

y metabotrópicos (rel proteína G, 8 subtipos)

Selectivo sobresubtipo r. inotrópico

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 17: qf06-6

17

33RESTRICCION CONFORMACIONAL, mas selectivos y con mayor actividad

OH

NH2O

OH

OH

ON

OHNH2

OOH

CH3

NH

N

O

OH

PO

OHOH

NH POH

OOH

O

H

H

OH

8antagonista NMDAcompetitivo(anticonvulsivante)

9 LY235959AMPA antagonistacompetitivo(neuroprotector)

10 AMPAagonista ionotropico

11agonista metabotrópico

O

OH

O

OHNH2

Ac. GlutámicoAMINOÁCIDOS EXCITATORIOS

VARIACION ESTRUCTURAL 2

34RESTRICCION CONFORMACIONAL, mas selectivos y con mayor actividad

NH2OHO NH2

OHONH2

COOH NH2

COOH

NH2OHO

CH3

NH2OHO

CH3CH3

NH2OHO

CH3

NH2OHO

CH3

NH

O

OH

NH

O

OH NH

O

OHNH

OH

O

GABA

gabapentinaconformación bioactiva

2a (440 nM) 3a (143 nM) 4a' (42 nM) 4a' (73 nM) 6a (120 nM)

5 (1500 nM) 7 (>10 µM) 8 (>10 µM)

Análogos de Gabapentina(anticonvulsivante)

Binding frente a[3H]gabapentina

VARIACION ESTRUCTURAL 2

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18

35

CH3

O

H

O

CH3

O

OH CH3 OH

O

O O

OH

OH

OHOH

Formylacetone (enolic form) and vitamin C are comparable in acidity to carboxilic acids.

Similares en acidez

VARIACION VINÍLOGA: Vinílogos y Benzólogos

VARIACION ESTRUCTURAL 2

36

YX ethynologue

NX

Y¨ azavinylogue

YX

ZX Y

arenologue or

cyclovinylogue

X Y X Y

benzologue

X

Y

X Y

vinylogue

Vinílogos y Benzólogos

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 19: qf06-6

19

37

NN

CH3O

OHNN

CH3O

OH

NO

O CH3CH3

NO

O CH3CH3

phenylbutazonestyrylbutazone

pethidine (meperidine) vinylogue

VARIACIÓN VINÍLOGA

VARIACION ESTRUCTURAL 2

38

CH3 O

ONCH3

CH3

CH3 CH3 ON

CH3

O CH3CH3

Comp. Act. nicotínica Act. muscarínica Acetilcolinesterasa

Ac.colina + + sensibleVinílogo + Inactivo resistente

acetylcholine

+

ACh vinylogue

+

VARIACIÓN VINÍLOGA

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 20: qf06-6

20

39Vinílogos y Benzólogos

NH2

NH

ON

CH3

CH3

NH2

NH

O

NCH3

CH3Procainamida

Ciclovinílogos

PRODUCTO ANEST. LOCAL ANTIARRITMICO PROCAINAMIDA 1 1 CLV ORTO 0 0,17 CLV META 47 0 CLV PARA 35 0 Actividad con respecto a procainamida patrón.

VARIACION ESTRUCTURAL 2

40

PSEUDOATOMO

El concepto de pseudoatomo. Grimm (1925)

O2-

Proton fijado sobre la superficie

F -

OH -

Similitud

VARIACIÓN BIOISÓSTERA: Isostería.

VARIACION ESTRUCTURAL 2

ISÓSTEROS

“…Moléculas son isósteras si contienen el mismo número y ordenamientode electrones. Las moléculas de isósteros deben por tanto, contener elmismo número de átomos…”

Langmuir (1919)

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21

41ISOSTERÍA, isósteros clásicos

VARIACION ESTRUCTURAL 2

1 2 3 4 Anillo

H3C- -H2C- =HC- =C=

H2N- -HN- =N- =Si=S

HO- -O- N

HS- -S- O

F- NH

Cl- Br-

Isósteros son equivalentes

Bioisósteros son moléculas equivalentesen cuanto a su actividad farmacológica

Bioisósteros clásicos se pueden explicar en función de conceptos de isostería

Bioisósteros no clásicos son todos los demás

42

O NH

O

OR1

R2

I

NH NH

O

OR1

R2

II

NH

NH

O

O

NH

N

O

O

CH3 NH

N

O

O

CH3

CH3

ONH

O

OCH3

CH3ON

O

OCH3

CH3

CH3

NH

O

OR1

R2

N

O

O

CH3 N

O

O

CH3

CH3

NH

O

O

CH3

CH3

Oxazolidin-dionas (I)

Fenitoinaanticonvulsivante Etotoína Mefentoína

Trimetadiona Dimetadiona

III

Succinimidas IIIHidantoinas (II)

Fensuximida Metsuximida Etosuximida

ISOSTEROS CLÁSICOS

VARIACION ESTRUCTURAL II

Anticonvulsivantes

Page 22: qf06-6

22

43

N

OOH

H

H

GABA

N

OOH

H

isoguvacine

N

ON

OH

H

THIP

GABA, isoguvacine and THIP, all agonists at the GABAA receptor.

Distanciaintercarga(a pHfisiológico)

5.1

Similar al g. carboxilo

VARIACIÓN BIOISÓSTERA

VARIACION ESTRUCTURAL II

44

NN O

N CH3

CH3CH3

CH3

4-dimethylamino-antipyrine

NN O

CH3

CH3CH3

CH3

4-isopropil-antypirine

N

NCH3

H

desipramine

NCH3

H

nortriptyline

NCH3

H

protriptiline

N

Cl

NCH3

CH3

N NN

CH3

CH3

Intercambio de atomos y grupos trivalentes.

Antihistamínicos H1

Antidepresivos

Antiinflamatorios

chlorpheniraminetripelennamine

VARIACIÓN BIOISÓSTERA

Intercambio de átomo

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 23: qf06-6

23

45

NH

OOH

O

CH3

NH

OOH

CH3 CH3

CH3

N

NH

O

OH

Cl

CH3O

CH3

R OH

O

R NH

OOH

Bufexamac Ibuproxam Oxametacin

Hydroxamate isosteres of anti-inflammatory drugs.

ac. carboxílico ac. hidroxámico

VARIACIÓN BIOISÓSTERA Intercambio de grupo funcional

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Análogos de ácidos carboxílicos

46

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Análogos de ésteres

R O

OR1

R NH

OR1

O O O SNH

O

Lactama Lactona tiolactona

O

ONH2

NCH3

CH3

NH

ONH2

NCH3

CH3

Procaina Procainamida(análogo "duro")

Anéstesicos locales

O

O OH

CH3

O

NH

O OH

CH3

O

S

O OH

CH3

O

CH2

O OH

CH3

O

AspirinaBioisósteros(inactivos)

VARIACIÓN BIOISÓSTERA

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24

47

NO

SO

NH2

O

NO

SO

NH2

O

SN

NH

N

O

ON

NCH3

N

NHO

ON

NCH3

S

CH3

Isosteros de anillo

Zonisamide(anticonvulsant)

Thiopheneisostere(inactivo)

Pirenzepina(Inhibidor de secrecion gastricaantiulceroso)

Telenzepina

VARIACIÓNBIOISÓSTERA

Intercambio de anillo

VARIACION ESTRUCTURAL 2

48

NH2 SO

ON

HR

NN

CH3

CH3

phenbenzamine

NN

CH3

CH3N

tripelennamine

N N

NN

S

Classical ring equivalents.

sulfapyridine sulfapyrazinesulfathiazole

VARIACIÓN BIOISÓSTERA

Intercambio de anillo

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 25: qf06-6

25

49

SNH

NH

CH3NHN

CH3

SS

NH

NH

CH3NHN

CH3

NN

SNH

NH

CH3SN N

NNH2

NH2 SNH2

O O

SNH

NH

CH3SN N

NNH2

NH2 N

SNH

NH

CH3O

NCH3

CH3 NO

O

SNH

NH

CH3SN

NCH3

CH3 NO

O

Antiulcer H2-receptor histamine antagonists: evolution of structures in the course of the time. Note theprogressive use of a furan, a thiazole, and finally a phenyl ring in place of the original imidazole ring.

Metiamide(1973, SK&F)

Cimetidine(1974, SK&F)

Ranitidine(1978, Glaxo) Famotidine

(1980, Yamanouchi)

Nizatidine(1982, Ely&Lilly)

Tiotidine(1982, DuPont)

VARIACIÓN BIOISOSTERA

Intercambio de anillo y de grupo funcional

VARIACION ESTRUCTURAL 2

50

OO

NO

F

CH3 ON

CH3

OCH3

CH3

+

5.16 Aº

O

N

N

H

SCH3

OHO

O5.22 Aº

O

NHN

H

NN

CH3

NH

N

H

H

H

OHO

OCH3

(a) Replacement of ester oxygen by a fluoronitrogen. (b) Exo-endo amidine in place of a carboxylic ester functionally. (c) N-Methylsulphonamide analogue of α-yohimbine (rauwolscine).

(a) (b) (c)

+

Rauwolscine

MinaprinaAntidepresivo

Acetilcolina

VARIACIÓN BIOISOSTERA: Ejemplos de isosteros no clásicos

VARIACION ESTRUCTURAL 2

ANÁLOGOS DE ÉSTERES

Page 26: qf06-6

26

51

VARIACION ESTRUCTURAL IIVARIACION ESTRUCTURAL 2

Análogos de amidas

R NH

OR1

RS

NH

R1O O

SNH NH

NH

OCl

OCH3

O OO S

NH NH

NH

S

Cl

OCH3

OO

O

OO

Glibenclamidasulfonil isostero

Sulfonilureas hipoglicemiantes

VARIACIÓN BIOISOSTERA: Ejemplos de isosteros no clásicos

52

SN N

NH

NH

O O

NH

NH

O2N

NH

NH2

O_

+

NH

NH

X

X=O, S, NH,NH-CN, NH-NO2CH-NO2

VARIACION ESTRUCTURAL 2

VARIACIÓN BIOISOSTERA: Ejemplos de isosteros no clásicos

Análogos de urea y tiourea

Page 27: qf06-6

27

53

OHNH2

OOCH3

NH2OH

OOCH3

NH2

OON

CH3

CH3

O

CH3

NH2

OON CH3

CH3

O

CH3orthoform "old" orthoform "new"benoxinate benoxinate isomer

BIOISOSTEROS NO CLASICOS, inversión posicional

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Isostería en anestésicos locales

54

N

O

O

CH3

CH3

meperidine

N

OCH3

CH3

O

"inverted ester"

Meperidine and the corresponding inverted ester.

BIOISOSTEROS NO CLASICOS, inversión de grupo funcional

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 28: qf06-6

28

55

N

O

Cl

CH3

CO2H

OCH3

NCH3

O Cl

OCH3

CO2H

O

Cl

CH3

OCH3

N

CO2H

Indomethacin Clometacin

Functional inversion applied to indomethacin

BIOISOSTEROS NO CLASICOS, inversión posicional

VARIACION ESTRUCTURAL 2

56

XY

Antidepressants α = 55 - 65ºNeuroleptics α = 25º

α

NCH3

CH3maprotiline

N

NCH3

CH3imipramine

S

Cl

NCH3

CH3chlorprothixene

N

S

Cl

NCH3

CH3chlorpromazine

The tricyclic antidepressants (imipramine and maprotiline) are characterized by a dihedral angle of 55-65º This angle is only 25º for the tricyclic neuroleptics (chlorpromazine, chlorprothixene).

VARIACION ESTRUCTURAL 2

BIOISOSTEROS NO CLASICOS, similitud en parámetros estructurales

Page 29: qf06-6

29

57

NH

CH3

OH

OH

NH

CH3

OH

NHMeSO2

An example of bioisosterism; the methylsulphonamide substituent hascomparable acidity to the phenolic hydroxyl group.

pKa=9.6 pKa=9.1

BIOISOSTEROS NO CLASICOS, por similitud físico-química

VARIACION ESTRUCTURAL 2

58

N N

F

O

OH

O

OCH3

N N

F

F

O

OH

O

OCH3

In Flunarizine and in Flufenisal, fluorine atoms in para position prevent metabolic hydroxylation.

Flunarizine Flufenisal

Cinnarizina

Antagonistas de canales de Ca2+

Vasodilatadores cerebrales

Ac. acetilsalicílico

Antiinflamatorios

BIOISOSTEROS NO CLASICOS, por introducción de grupos F

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 30: qf06-6

30

59

OOH

OH

O OH

OH O

O

OHO

OH

O

OHO

CH3

O

OH

NH

CH3

OO

OO

CH3

ONH

CH3

O

Fármacos siameses analgésicos idénticos y no idénticos

Ac. salicílico

Aspirina Paracetamol Benorylate(1965, Sterling)F. siamés no idéntico

SalsalatoAnalgésico, antiinflamatorioFármaco siamés idéntico

FÁRMACOS SIAMESES

VARIACION ESTRUCTURAL 2

60FÁRMACOS SIAMESES: tipos

A = B, fármacos siameses idénticosA = B, fármacos siameses no idénticos

A B

A B

A B

A B

linker

A B

Si A y B se regeneranBiorreversibles

Si no, No Reversibles

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 31: qf06-6

31

61

FÁRMACOS SIAMESESidénticos

VARIACION ESTRUCTURAL 2

OH

O

OO

O OH

NN

O

O

O

O

OHO

OOH

OH

O

OOH

OH

OH

glycol salicylate

dibozane

amentoflavone

cabeza-cabeza

cola-cola

cabeza-cola

Formas de asociación de fármacos siameses idénticos

62

OH OH

CH2CH2

NCH3

CH3

NCH3

CH3

O

O OOH

O

O

O

CO2HHO2C

S

OH

CH3CH3CH3

CH3CH3CH3

OH

CH3CH3CH3

CH3 CH3CH3

S

CH3 CH3

SH

OH

CH3

CH3CH3 CH3CH3

CH3

OHCH2N

CH3CH3

O

O OH

HO2C

Various identical twin drugs

CromolynAntialérgico

BialamicolAmebicida

ProbucolAntihiperlipoproteinémico

Fenol antioxidante

Amebicidamoderado

Antialérgico moderado

FÁRMACOS SIAMESESIdénticos

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 32: qf06-6

32

63

S

Cl

SO

NH2

O

NH

OO

NH OH

O NH

S

Cl

SO

NH2

O

NH

OO

NNH OH

O NHCH3

CH3

fragmento β-bloqueante (derivado pindolol)

fragmento diurético(deriv. clorotiazida)

linker

FARMACO DUAL ASOCIATIVO

ClorotiazidaDiurético

Pindololβ-bloqueanteadrenérgico

FÁRMACOS SIAMESESNo idénticos

VARIACION ESTRUCTURAL 2

En un producto de este tipoes posible diferenciar fácilmenteque parte actúa sobre cada receptor

64FÁRMACOS SIAMESES

VARIACION ESTRUCTURAL 2

N

N

Cl

CH3 O

N

N

Cl

O OCH3

PAF Antag. H1 Antag. IC50(mM) Ki (mM)

R = OEt (Loratadina) >50 0,35R = Me 0,6 0,30

FARMACO DUAL INTRINSECO

Loratadina

PAF: Factor de agregación plaquetariaH1: Receptor H1 de histamina

En un producto de este tipoes difícil diferenciar que fragmento actúa sobre cadareceptor.

Page 33: qf06-6

33

65

NN

CH3

NH

NO

NN

NH

NCH3

OH

N

NH

NN

MinaprineAntidepresivoestimula transmisión serotoninérgicay dopaminérgica

SR 42559-AAgonista M1 potente y selectivo

PCS 1055inhibidor de AChEligando M1/M2

M1: receptor muscarínico M1M2: receptor muscarínico M2AChE: acetilcolinesterasa

FÁRMACOS SIAMESES

VARIACION ESTRUCTURAL 2

FARMACO DUAL INTRÍNSECO

66

N

OOH

NN

N

OOH

NH

NH

S

Cl

SO O O

NH2

ONN

NH

OOH

NH

CH3

CH3

CH3

NH2

N N

X

RR

OOH

NH

R

S

Cl

SO

NH2

O

NH

OO

N

NN

NHNH2

Fármacos duales derivados de beta-bloqueantes

beta-bloqueante + diurético

beta-bloqueante + diuretico

Cinnarizinavasodilatador

Estructura generalβ-bloqueante adrenérgico

ClorotiazidaDiurético

beta-bloqueante + vasodilatador

HidralazinaDiuretico

FÁRMACOS SIAMESES, duales asociativos

VARIACION ESTRUCTURAL 2

Page 34: qf06-6

34

67

N

SR'CONH

OCO2CHPh2

NN N

FO

CO2H

N

SR'CONH

ON

N N

FO

CO2H

O OH

NHN N

FO

CO2H

N

SR'CONH

O

CH2

O OH

Nu

N

S

ON

+

O OH

NH

OS

NHN N

FO

CO2H

Nu_

Cefaloridinaantimicrobiano

Ciprofloxacinaantimicrobiano

Farmaco dual asociativo

Activo frente a G+

Activo frente a G-

Farmaco dual por asociación de cefalosporina y quinolona

FÁRMACOS SIAMESES, duales asociativos

Péptidoglicanosintetasade Gram+

VARIACION ESTRUCTURAL 2

68

Page 35: qf06-6

35

69

OH

CH3

CH3

CH3

CH3 CH3CH3

SN

O

NH2 NN

CH3

NH

NO

Hybrids acting on two different enzymes

Cl-1004 MinaprineAntidepresivo

FÁRMACOS SIAMESES

VARIACION ESTRUCTURAL 2


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