Bloques de construcción heterocíclicos

Los azaindoles tienen una estructura bicíclica formada por un anillo de piridina fusionado a un anillo de pirrol. Estos compuestos presentan una importante actividad biológica y facilitan la generación de nuevas pistas terapéuticas. La fracción de azaindol presenta un excelente potencial como bioéster del sistema de anillos de indol, diferenciándose de éste únicamente por la presencia de un anillo adicional de nitrógeno.

Un benzimidazol es un compuesto orgánico aromático heterocíclico formado por una fusión de benceno e imidazol. Los benzimidazoles se utilizan como una extensión del bien elaborado sistema imidazólico, como esqueleto de carbono para carbenos N-heterocíclicos y como ligando para complejos de metales de transición. Los compuestos farmacológicos de derivados del benzimidazol son potentes inhibidores de diversas enzimas. Los benzimidazoles tienen diversos usos terapéuticos, como antitumorales, antifúngicos, antiparasitarios, analgésicos, antivirales y antihistamínicos, así como en enfermedades cardiovasculares, neurología, endocrinología y oftalmología.

Los derivados del benzodioxano, sistemas heterocíclicos bicíclicos formados por un anillo bencénico fusionado a un anillo heterocíclico de dioxano, representan una serie de compuestos sintéticos y naturales de considerable importancia medicinal. Los compuestos que contienen la fracción dioxano o 1,4-benzodioxano presentan diversas actividades biológicas, como antihepatotóxicos (hepatoprotectores), bloqueantes α-adrenérgicos, antiinflamatorios, antigástricos, espasmolíticos, antipsicóticos, ansiolíticos y agonistas parciales de D2 antagonista/5-HT1A.

El benzofurano, también conocido como cumarona, es un compuesto heterocíclico formado por anillos de benceno y furano fusionados. Los derivados del benzofurano han demostrado actividades biológicas, que van desde propiedades antifúngicas y antimicrobianas hasta actuar como antagonistas del receptor H3 y de la angiotensina II.

Benzofurano es un compuesto heterocíclico formado por anillos de benceno y furano fusionados.

Benzopiranos, también llamados cromenos, son sistemas heterocíclicos bicíclicos formados por un anillo de benceno fusionado a un anillo heterocíclico de pirano. Los derivados del benzopirano (cromonas y flavonas) son agentes antiinflamatorios potencialmente útiles debido a su capacidad para inhibir las vías de transducción de señales dependientes de la proteína quinasa. Además, algunos derivados naturales del benzopirano muestran una actividad inhibidora de la producción de prostaglandina E2 (PGE2). Los derivados del benzopirano también son una plantilla atractiva para la identificación de posibles agentes anticancerígenos.

Benzotiofenos, compuestos por un anillo de benceno fusionado a un anillo de tiofeno, son una clase importante de heterociclos con estructuras privilegiadas. Se utilizan como materiales de partida para la síntesis de estructuras bioactivas y están presentes en productos farmacéuticos, como moduladores selectivos de los receptores de estrógenos, inhibidores de la síntesis de leucotrienos y antifúngicos, así como en muchos productos naturales. Los diferentes patrones de sustitución en estos heterociclos proporcionan nuevas oportunidades para el descubrimiento de fármacos y otras aplicaciones en la ciencia de materiales.

Benzotriazoles, sistemas heterocíclicos bicíclicos que contienen tres átomos de nitrógeno y un anillo de benceno fusionado, presentan una amplia gama de actividades biológicas y farmacológicas, así como aplicaciones en la ciencia de materiales. Se utilizan en la industria como agentes fijadores en emulsiones fotográficas, como agentes antimanchas para el cobre y sus aleaciones, inhibidores de la corrosión y en sistemas anticongelantes y refrigerantes de agua. Algunos métodos sintéticos del benzotriazol incluyen la N-alquilación del benzotriazol en condiciones sin disolventes y métodos de "clic" sin cobre, la preparación de α-nitrocetonas, oxazolinas y tiazolinas bajo irradiación de microondas, y diversas aplicaciones con N-acilbenzotriazoles.

Los derivados del benzotriazol se han empleado comúnmente como grupo saliente y se han utilizado ampliamente como auxiliares sintéticos novedosos. Gran parte de su atractivo se debe a que permiten una fácil introducción y eliminación durante la síntesis, y a que son capaces de activar otras partes de la molécula.

Se ha descrito una plétora de métodos para la formación del enlace peptídico. Los enfoques más exitosos conocidos hoy en día implican la formación de ésteres activos con sales de uronio/guanidinio. Los miembros más populares de esta familia son los reactivos de síntesis peptídica basados en derivados de benzotriazol, como HOBt o HOAt, ambos de los cuales también se utilizan comúnmente como aditivos en el acoplamiento peptídico mediado por carbodiimida.

Los derivados del carbazol son heterociclos aromáticos tricíclicos formados por dos anillos de benceno fusionados a ambos lados de un anillo de cinco miembros que contiene nitrógeno. Las intrigantes características estructurales y las prometedoras actividades farmacológicas de estos productos naturales han dado lugar a un enorme crecimiento de la química del carbazol. Los derivados del alcaloide carbazol son bien conocidos por sus diversas actividades farmacológicas, como la lucha contra el VIH, el cáncer, las bacterias y los hongos. Los derivados del carbazol, como el N-vinilcarbazol y el poli(vinilcarbazol), también tienen aplicaciones en la industria y en la ciencia de materiales como materiales optoelectrónicos.

Las cumarinas son un grupo de compuestos polifenólicos de origen vegetal. Pertenecen a la familia de las benzopironas y poseen una amplia gama de aplicaciones farmacéuticas, entre ellas funciones citoprotectoras y moduladoras, que pueden traducirse en un potencial terapéutico para múltiples enfermedades. Los derivados de la cumarina se encuentran en agentes antibióticos, antimitóticos, inmunomoduladores, antivirales, anticancerígenos, antiinflamatorios, anticoagulantes, antifúngicos, antioxidantes y citotóxicos, así como en algunos ensayos biológicos.

Las cumarinas tienen aplicaciones industriales adicionales. La fluorescencia de las cumarinas, como la 7-hidroxicumarina, se utiliza ampliamente como herramienta de investigación en la ciencia de los polímeros. Las cumarinas se utilizan como fotoiniciadores sensibilizados por colorante láser, para la incorporación en cadenas poliméricas por copolimerización, en la estimación de los efectos de los disolventes poliméricos, para diversas caracterizaciones estructurales, en la monitorización de las propiedades de liberación de nanoesferas de poli(metilmetacrilato) y para colectores solares fluorescentes poliméricos.

La fluorescencia de las cumarinas, como la 7-hidroxicumarina, se utiliza ampliamente como herramienta de investigación en la ciencia de los polímeros.

Los furanos, formados por un anillo aromático de cinco miembros con un átomo de oxígeno, son una clase importante de compuestos heterocíclicos que poseen importantes propiedades biológicas. El sistema de anillos de furano es el esqueleto básico de numerosos compuestos que poseen actividades cardiovasculares. Un derivado lipofílico yodado del furano se utiliza ampliamente en el tratamiento de la fibrilación ventricular y arterial. Estas moléculas se encuentran ampliamente en agentes antibacterianos, antivirales, antiinflamatorios, antifúngicos, antitumorales, antihiperglucémicos, analgésicos y anticonvulsivos, entre otros. Ligeros cambios en los patrones de sustitución en el núcleo de furano causan diferencias distinguibles en sus actividades biológicas. Se ha descubierto que los derivados de furano son inhibidores de la formación de biopelículas de varias especies bacterianas, y que poseen actividades inhibidoras de la detección del quórum. Además de ser bloques de construcción sintéticos, los derivados son biocombustibles lignocelulósicos prometedores.

Las homopiperidinas, también conocidas como azepanos, son heterociclos saturados que contienen un nitrógeno en un anillo de siete miembros y son precursores de varios fármacos y pesticidas. Se han investigado como moduladores de moléculas pequeñas de los canales de potasio activados por el calcio.

Canales de potasio activados por el calcio.

Un imidazol es un anillo planar de cinco miembros que contiene dos nitrógenos (C3N2H4). Mientras que otros heterociclos azólicos prevalecen en una amplia gama de productos naturales bioactivos, el anillo imidazol se encuentra principalmente en el contexto del aminoácido natural histidina. Además, el anillo imidazol aparece como componente de péptidos cíclicos no naturales y se utiliza como éster isostérico en estudios peptidomiméticos. Sin embargo, las aplicaciones del imidazol no se limitan al ámbito de los péptidos y los peptidomiméticos. Los imidazoles están presentes en la gran familia de alcaloides bromopirrol-imidazol aislados de esponjas marinas que contienen el metabolito común oroidina y que presentan importantes actividades biológicas. El anillo de imidazol también está presente en los alcaloides de pilocarpina, que son agentes terapéuticos potenciales para la trombosis, el cáncer y las enfermedades inflamatorias.

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Las imidazolinas y las imidazolidinas son importantes heterociclos que se encuentran en muchos compuestos biológicamente activos. Las imidazolinas se utilizan como catalizadores quirales, auxiliares quirales y ligandos para la catálisis asimétrica. Presentan diversas actividades biológicas, como antihiperglucémicas, antiinflamatorias, antihipertensivas, anticancerígenas y antihipercolesterolémicas, así como antiulcerosas, antivirales, antifúngicas, antibacterianas, antituberculosas, antiasmáticas, antidiabéticas y antiprotozoarias. Las imidazolinas, como las imidazolinas de ácidos grasos, tienen aplicaciones industriales como inhibidores de la corrosión.

Los indazoles son compuestos aromáticos heterocíclicos con un benceno fusionado a un pirazol. Se diferencian del indol únicamente por la presencia de un anillo adicional de nitrógeno, por lo que presentan un excelente potencial como bioisóteres del sistema de anillos del indol. Varios indazoles muestran una actividad significativa como antifúngicos, antiinflamatorios, antiarrítmicos, analgésicos e inhibidores de la óxido nítrico sintasa.

Los indoles son anillos de benceno fusionados con un anillo de pirrol. La subunidad indol es un componente casi ubicuo de los productos naturales biológicamente activos, y su estudio ha sido uno de los principales focos de investigación durante generaciones. Son capaces de unirse a múltiples receptores con gran afinidad, por lo que tienen aplicaciones en una amplia gama de áreas terapéuticas. Debido a esta actividad, no es de extrañar que el sistema de anillos indólicos se haya convertido en un importante bloque de construcción o intermedio en la síntesis heterocíclica.

Sistema de anillos indólicos.

Las indolinas son heterociclos bicíclicos aromáticos formados por un anillo bencénico fusionado a un anillo de cinco miembros que contiene nitrógeno. Los alcaloides indólicos se estudian ampliamente por sus actividades biológicas en varias áreas farmacéuticas, como la anticancerosa y la antitumoral. Entre esta familia química, la indolinona presenta propiedades antitumorales muy prometedoras al inhibir varias familias de cinasas. Estas pequeñas moléculas tienen un peso molecular bajo y la mayoría de ellas se unen a las proteínas cinasas, compitiendo con el ATP por el sitio de unión al ATP. Además de ser bloques de construcción en la síntesis heterocíclica, las indolinas también tienen aplicaciones industriales como sensibilizadores en células solares.

Las isoquinolinas, isómeros estructurales de las quinolinas, son benzopiridinas, compuestas por un anillo bencénico fusionado a un anillo piridínico. Debido a su amplia gama de actividades, la síntesis de isoquinolinas es de considerable interés y muchos enfoques sintéticos permiten el acceso a estas estructuras.

Isoquinolinas.

Isoxazol, un azol con un oxígeno, se encuentran derivados en algunos productos naturales, como el ácido iboténico, así como en varios fármacos, entre ellos un inhibidor de la COX-2, y el furoxan, un donante de óxido nítrico. Los isoxazoles son isósteros útiles de la piridina y se ha descubierto que inhiben los canales de sodio activados por voltaje para controlar el dolor, permiten la construcción de derivados antibióticos de la tetraciclina y se utilizan como tratamientos para la depresión.

Por ejemplo, el ácido iboténico.

Las morfolinas son heterociclos de seis miembros con grupos funcionales amina y éter. Los derivados de morfolina sustituidos son el núcleo de varios productos naturales y compuestos biológicamente activos. Esta clase de compuestos ha encontrado importantes aplicaciones en la industria farmacéutica y en la agricultura. Los derivados quirales de morfolina han encontrado numerosas aplicaciones en síntesis asimétrica como auxiliares quirales y ligandos quirales. Los derivados de morfolina de síntesis y de productos naturales han mostrado actividad como antidepresivos, supresores del apetito, agentes antitumorales, antioxidantes, antibióticos, agonistas α1 selectivos en el tratamiento de la demencia y otros trastornos del sistema nervioso central (SNC) caracterizados por síntomas de insuficiencia noradrenérgica, así como potentes antagonistas de acción prolongada del receptor humano de neuroquinina-1 (hNK-1). Las morfolinas tienen varias aplicaciones industriales, como la inhibición de la corrosión, el blanqueo óptico, la preparación de tejidos para el teñido y la conservación de frutas.

Los oxadiazoles son compuestos aromáticos heterocíclicos de cinco miembros formados por un átomo de oxígeno, dos de nitrógeno y dos de carbono. Dependiendo de la posición de los nitrógenos en el anillo, existen varios isómeros, como el 1,2,4-; 1,2,5-; y 1,3,4-oxadiazol. Los oxadiazoles constituyen una clase importante de compuestos con un núcleo heterocíclico para el desarrollo de fármacos y fueron uno de los primeros agentes quimioterapéuticos y antibióticos eficaces. El interés por los oxadiazoles abarca desde la química medicinal hasta la industria de polímeros. Los oxadiazoles tienen actividades antibacterianas, antiinflamatorias, anticonvulsivantes, anticancerígenas, antituberculosas, antidiabéticas, antihelmínticas y analgésicas depresoras del SNC, entre otras. Debido a su amplio potencial de actividad biológica, la síntesis de derivados de oxadiazol es de interés para los químicos medicinales que trabajan en el desarrollo de fármacos.

Preparación de derivados de oxadiazol.

Los oxazoles son compuestos aromáticos heterocíclicos que contienen un átomo de oxígeno y un átomo de nitrógeno separados por un átomo de carbono. Los derivados del oxazol han adquirido una importancia creciente por su uso como intermedios para la preparación de nuevos materiales biológicos. El anillo oxazol está presente en numerosos compuestos de importancia farmacológica, incluidos los utilizados como antibióticos y agentes antiproliferativos. La amplia gama de actividades biológicas de los oxazoles incluye la actividad antiinflamatoria, analgésica, antibacteriana, antifúngica, hipoglucemiante, antiproliferativa, antituberculosa, relajante muscular e inhibidora del VIH. Además, los derivados de oxazol son intermedios sintéticos útiles y pueden utilizarse como andamiajes de diversidad en química combinatoria y como peptidomiméticos.

Dispositivos de oxazol.

Las oxazolinas consisten en un anillo heterocíclico de cinco miembros que contiene un átomo de oxígeno y otro de nitrógeno, y las oxazolidinas (también llamadas 1,3-oxazolidinas) son la forma reducida de las oxazolinas. Las isoxazolidinas son isómeros de las oxazolidinas en los que los átomos de nitrógeno y oxígeno son adyacentes. Las oxazolinas son compuestos heterocíclicos atractivos no sólo por sus estructuras únicas y sus variadas aplicaciones, sino también porque sirven como elementos estructurales en una gran variedad de productos naturales y farmacéuticos. Algunos ejemplos de estos compuestos son un alcaloide antimicobacteriano que contiene oxazol, un inhibidor de la polimerización de la tubulina y agentes anticancerígenos que comprenden elementos de oxazolina 2,5-disustituidos. Además, los derivados de oxazolina también pueden emplearse como inhibidores de la corrosión en entornos industriales y como ligandos quirales en síntesis asimétrica. Los polímeros de 2-oxazolina se consideran polímeros bioinspirados pseudopeptídicos. Debido a las importantes aplicaciones de los derivados de oxazolina, se han desarrollado diversas metodologías sintéticas para la producción de estos compuestos. Por lo general, los derivados de oxazolina se sintetizan mediante tres métodos típicos: ciclización de precursores acíclicos, oxidación de oxazolinas y acoplamiento de los oxazoles prefuncionalizados con otros reactivos organometálicos. Los ligandos quirales bis(oxazolina) (BOX) se utilizan en la catálisis asimétrica de una gran variedad de reacciones.

Los oxetanos, un anillo de cuatro miembros con tres átomos de carbono y uno de oxígeno, son homólogos cercanos de los epóxidos y constituyen módulos atractivos para el descubrimiento de fármacos. Rogers-Evans, Carreira y sus colaboradores informaron de que la sustitución de una unidad de gem-dimetilo por una unidad de oxetano mejoraba las propiedades fisicoquímicas y bioquímicas de un andamiaje molecular. También demostraron el uso de azaspiro[3.3]heptanos 1,6-sustituidos que contienen un anillo de oxetano como alternativas a los ciclohexanos inestables 1,3-heteroátomos sustituidos. El anillo oxetano también puede funcionar como sustituto de un grupo carbonilo. En la mayoría de los casos, la 3-oxetanona fue el principal bloque de construcción empleado por los autores para instalar la unidad oxetano.

La presencia de la fracción oxetano en moléculas similares a fármacos y biológicamente activas no es nada nuevo para los químicos sintéticos y medicinales. Quizá los ejemplos más conocidos de fármacos que contienen oxetano sean el producto natural paclitaxel (Taxol®) y su análogo sintético docetaxel. Joëlle Dubois y sus colaboradores estudiaron el efecto de la supresión del anillo de oxetano en análogos del docetaxel y descubrieron que los análogos eran menos activos que el docetaxel en ensayos biológicos. La merrilactona A resulta prometedora como agente neurotrópico no peptídico, y el β-aminoácido oxetina ha demostrado tener actividad herbicida y antibiótica.

La merrilactona A es un agente neurotrópico no peptídico.

El andamio piperazina es un anillo de seis miembros con dos nitrógenos en posiciones opuestas que se encuentra con frecuencia en compuestos biológicamente activos de diferentes áreas terapéuticas. Algunas de estas áreas terapéuticas incluyen antifúngicos, antidepresivos, antivirales y antagonistas/agonistas de los receptores de serotonina (5-HT). Las piperazinas simples N-sustituidas se encuentran en numerosas moléculas de fármacos. Las aplicaciones industriales de las piperazinas incluyen la fabricación de plásticos, resinas, pesticidas y fluidos de ruptura.

Las piperidinas y sus derivados se han convertido en bloques de construcción cada vez más populares en una amplia gama de protocolos sintéticos. El anillo de piperidina, un anillo de seis miembros que contiene un átomo de nitrógeno, puede reconocerse no sólo en la estructura de más de la mitad de los alcaloides conocidos hoy en día, sino también en muchos compuestos naturales o sintéticos con interesantes actividades biológicas. La 1-Boc-2-(aminometil)piperidina se ha utilizado en una aproximación de carbonilación post-Ugi/amidación intramolecular para obtener una serie de macrolactamas de ocho miembros con múltiples puntos de diversidad. Además, el análogo desprotegido se ha empleado en la síntesis de antagonistas del receptor 4 de melanocortina. Estos antagonistas son potencialmente útiles en el tratamiento terapéutico de la pérdida de peso involuntaria. Las piperidinas fluoradas también suscitan un interés constante en química médica, por ejemplo en la síntesis de inhibidores selectivos de la dipeptidil peptidasa II (DPP II). Los derivados de la piperidina también se utilizan en la síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS) y en numerosas reacciones de degradación.

Piperidina fluorada.

La piperidona farmacóforo, un heterociclo que contiene nitrógeno con un grupo carbonilo, posee una mayor afinidad hacia los tioles celulares que hacia los grupos amino e hidroxilo. Así, los compuestos de esta naturaleza pueden carecer de los efectos secundarios genotóxicos asociados a muchos agentes alquilantes. Como cetonas α,β-insaturadas, estos compuestos son capaces de sufrir la adición de Michael, lo que resulta en la alquilación de nucleófilos celulares. Las piperidonas presentan actividad anticancerígena, antiinflamatoria y antimicrobiana, y también inhiben la vía de señalización NF-κB. La 2-piperidona y la 4-piperidona son intermedios importantes en la síntesis de alcaloides y en la preparación de agentes medicinales. Las reacciones de Mannich-Michael y aza-Diels-Alder en las que intervienen un dienófilo imino y un dieno conjugado y enonas se han aplicado a la síntesis de derivados de piperidina.

Piperidona y 4-piperidona son intermedios importantes en la síntesis de alcaloides y en la preparación de agentes medicinales.

Vitales para la vida tal y como la conocemos, las bases pirimidina y purina están incluidas en las estructuras del ADN y el ARN. La purina es un compuesto orgánico aromático heterocíclico, formado por un anillo de pirimidina fusionado a un anillo de imidazol. Las purinas, incluidas las purinas sustituidas y sus tautómeros, son el tipo de heterociclo nitrogenado más extendido en la naturaleza.

La purina es un compuesto orgánico aromático heterocíclico formado por un anillo de pirimidina fusionado a un anillo de imidazol.

El pirano es un anillo heterocíclico no aromático de seis miembros, formado por cinco átomos de carbono y uno de oxígeno y que contiene dos dobles enlaces. Los derivados del pirano, como los piranoflavonoides, tienen importancia biológica. Los monosacáridos que contienen un anillo de seis miembros se conocen como piranosas.

Las pirazinas (paradiazinas) son compuestos aromáticos heterocíclicos de seis miembros que contienen átomos de para-nitrógeno. Los derivados de la pirazina son conocidos por sus actividades antitumorales, antibióticas, anticonvulsivantes, antituberculosas y diuréticas, así como por su inhibición cinasa, enzimática y potente de la polimerización de tubulina y FtsZ. Las pirazinas son compuestos volátiles que también son de interés para las industrias cosmética, alimentaria, del sabor y de las fragancias.

Pirazinas.

Pirazol, un alcaloide heterocíclico diazólico de cinco miembros compuesto por tres átomos de carbono y dos átomos de nitrógeno en posiciones adyacentes, es un andamio prevalente en los programas de descubrimiento de fármacos. Los derivados del pirazol se utilizan por su actividad analgésica, antiinflamatoria, antipirética, antiarrítmica, tranquilizante, relajante muscular, psicoanaléptica, anticonvulsiva, inhibidora de la monoaminooxidasa, antidiabética y antibacteriana. El anillo de pirazol está presente como núcleo en una variedad de importantes antiinflamatorios no esteroideos (AINE) y antihipertensivos. También se han utilizado como ligandos bifuncionales para la catálisis de metales.

Piridazina, a veces llamada 1,2-diazina, es un anillo de seis miembros que contiene dos átomos de nitrógeno adyacentes. La piridazina puede utilizarse como sustituto isostérico de anillos fenílicos o heteroaromáticos. Las piridazinas pueden mejorar las propiedades fisicoquímicas de las moléculas de fármacos aumentando su solubilidad en agua, participando como aceptores de enlaces de hidrógeno y teniendo una gran capacidad para formar complejos con dianas debido a su momento dipolar. La piridazina confiere biodisponibilidad, especialmente en el SNC, y puede reducir la toxicidad. La piridazina forma parte de varias moléculas de fármacos, y el farmacóforo de la piridazina ha dado lugar a una gran variedad de compuestos farmacológicamente activos.

La piridazina es una molécula de la familia de las piridazinas.

Las piridinas son compuestos aromáticos heterocíclicos de seis miembros que contienen un único átomo de nitrógeno. Las piridinas son una clase de heterociclos importantes y aparecen en muchos compuestos bioactivos naturales, moléculas farmacéuticas y ligandos quirales en formas polisustituidas. La fracción piridina está presente en innumerables moléculas con aplicaciones tan variadas como la catálisis, el diseño de fármacos, el reconocimiento molecular y la síntesis de productos naturales. Algunos ejemplos de piridinas son los conocidos alcaloides licodina, el antagonista del receptor A3 de la adenosina, y un análogo de la N,N-dimetilaminopiridina (DMAP) comúnmente aplicado en síntesis orgánica. Los derivados de la piridina también se han implicado como miméticos α-helicoidales de moléculas pequeñas en la inhibición de interacciones proteína-proteína, y como ligandos GABAA funcionalmente selectivos. Las piridinas halogenadas son bloques de construcción especialmente atractivos para diversas metodologías de acoplamiento cruzado, incluidas las reacciones de acoplamiento cruzado de Suzuki-Miyaura.

Piridinas halogenadas.

Las pirimidinas son compuestos orgánicos aromáticos heterocíclicos similares a la piridina, pero que contienen dos átomos de nitrógeno en las posiciones 1 y 3 del anillo de seis miembros. El anillo es isomérico con otras dos formas de diazina: la piridazina, con los átomos de nitrógeno en las posiciones 1 y 2; y la pirazina, con los átomos de nitrógeno en las posiciones 1 y 4. Como nucleótidos del ADN y el ARN, los derivados de nucleótidos de pirimidina tienen amplias aplicaciones biológicas. Por ejemplo, los derivados de pirimidina son de utilidad en la investigación sobre la reparación del ADN, con implicaciones en el cáncer y la epigenética.

Pirimidina.

Los pirroles (1H-pirroles) son compuestos aromáticos heterocíclicos formados por un anillo de cinco miembros que contiene un átomo de nitrógeno. Los pirroles son importantes sintrones en la síntesis de productos naturales. Presentan notables propiedades biológicas, como actividades hipolipidémicas, antimicrobianas, antiinflamatorias y antitumorales, y pueden inhibir las transcriptasas inversas retrovirales [es decir, el virus de la inmunodeficiencia humana de tipo 1 (VIH-1)], las ADN polimerasas celulares y las proteínas quinasas. Además, algunos de estos compuestos son intermedios útiles en la síntesis de alcaloides naturales biológicamente importantes y derivados heterocíclicos no naturales. Los N-arilpirroles fosfino-sustituidos, una nueva clase de ligandos de fosfina biarilo estéricamente exigentes y ricos en electrones, presentan altas tasas de recambio y bajas cargas de catalizador.

Las pirrolidinas son aminas secundarias cíclicas con un anillo de cinco miembros, que contiene cuatro átomos de carbono y uno de nitrógeno. El anillo de pirrolidina es la estructura central del aminoácido prolina y sus derivados. Las pirrolidinas quirales desempeñan un papel importante tanto como bloques de construcción quirales para auxiliares como estructuras clave relevantes para sustancias biológicamente activas. Los derivados del fragmento metilpirrolidinilo son motivos estructurales comunes presentes en varios inhibidores y antagonistas, entre ellos una serie de inhibidores de la transcriptasa inversa del VIH-1 y antagonistas de los receptores H3 de la histamina y D4 de la dopamina. La mayoría de las pirrolidinas que ofrecemos están disponibles como racematos o en cualquiera de sus formas enantioméricas.

La mayoría de las pirrolidinas que ofrecemos están disponibles como racematos o en cualquiera de sus formas enantioméricas.

Las pirrolinas, heterociclos de cinco miembros que contienen nitrógeno, son andamiajes estructurales comunes en productos naturales y agentes farmacéuticos. Los derivados de la pirrolina incluyen compuestos naturales y sintéticos con notables propiedades biológicas y farmacológicas. Las pirrolinas son productos intermedios en la síntesis de pirroles y pirrolidinas biológicamente activos. Entre los ejemplos de compuestos basados en la pirrolina de importancia medicinal se encuentran el inhibidor de la proteína cinasa estaurosporina y el inhibidor de la geranilgeraniltransferasa.

La quinazolina, 1,3-diazanaftaleno, está compuesta por anillos fusionados de benceno y pirimidina. Son andamiajes excepcionales para manipulaciones sintéticas con enormes actividades farmacológicas debido a la reactividad predecible de los anillos en sustitución electrofílica y nucleofílica. Los derivados de quinazolina han encontrado aplicaciones como agentes antipalúdicos y en el tratamiento del cáncer.

Los derivados de la quinolina, compuestos por un anillo de benceno fusionado a un anillo de piridina, tienen propiedades antisépticas, antipiréticas y antiperiódicas y se utilizan como antimaláricos y para preparar otros fármacos antipalúdicos. El descubrimiento de la cloroquina, el fármaco más famoso que contiene este andamiaje, permitió controlar y tratar la malaria durante décadas. La quinoleína y sus derivados se utilizan ampliamente como fungicidas, biocidas, antibióticos, alcaloides, tintes, productos químicos para el caucho y agentes aromatizantes. Otras aplicaciones industriales incluyen su uso como inhibidores de la corrosión, conservantes y como disolventes para resinas y terpenos, así como en la catálisis de complejos de metales de transición para la polimerización uniforme y la química de la luminiscencia. También se utilizan en la fabricación de tintes solubles en aceite, colorantes alimentarios, productos farmacéuticos, indicadores de pH y otros compuestos orgánicos. La quinoleína es un catabolito del triptófano, una estructura fundamental en algunos agentes antihipertensivos, como los vasodilatadores periféricos prazosina y doxazosina.

La quinoleína es un catalizador de complejos de metales de transición para la química uniforme de polimerización y luminiscencia.

Las quinoxalinas (también llamadas 1,4-diazanaftalenos o benzopirinas) son heterociclos bicíclicos que contienen un anillo bencénico fusionado a un anillo de pirazina. Los derivados de la quinoxalina son componentes importantes de compuestos farmacológicamente activos, entre los que se incluyen agentes antibacterianos, antibióticos y antitumorales, actividades antifúngicas, antiinflamatorias y analgésicas, así como su uso en la inhibición de la síntesis de ARN, colorantes y pigmentos reactivos, colorantes azoicos, colorantes de flurosceína, inhibición de la corrosión y polímeros fotovoltaicos.

Polímeros fotovoltaicos.

Quinuclidina, una amina bicíclica, ha encontrado numerosas aplicaciones, sobre todo como ligando empleado en estudios sobre la dihidroxilación de olefinas catalizada por OsO4. Estos heterociclos que contienen nitrógeno también se han utilizado para formar sales de onio para probar la actividad antagonista del PAC. El 3-quinuclidinol es un sinthon para la preparación de ligandos de receptores colinérgicos y anestésicos, así como un catalizador para la condensación de metil vinil cetona con aldehídos.

Catalizador de metil vinil cetona con aldehídos.

Los tetrazoles, formados por un anillo de cinco miembros que contiene cuatro nitrógenos, tienen aplicaciones tanto en ciencia de materiales como en farmacia. Los tetrazoles pueden tolerar una amplia gama de entornos químicos, desde fuertemente ácidos a básicos, así como condiciones oxidantes y reductoras. Los tetrazoles son bioisóteres metabólicamente estables del grupo del ácido carboxílico y pueden servir como precursores de una variedad de heterociclos que contienen nitrógeno mediante el reordenamiento de Huisgen. También funcionan como espaciadores lipofílicos simples que muestran dos sustituyentes de la manera apropiada, donde los patrones de conectividad de las unidades de tetrazol incrustadas tienen un parecido sorprendente con los de sus análogos de 1,2,3-triazol.

Tetrazoles.

Los derivados de los tiadiazoles, anillos de cinco miembros que contienen dos nitrógenos y un azufre, se han investigado por su actividad anticonvulsiva y antimicrobiana. Se sabe que los derivados de 1,3,4-tiadiazoles presentan actividades antibacterianas y antifúngicas.

Las tiazinas (también llamadas 1,4-tiazinas) consisten en un anillo de seis miembros que contiene un átomo de azufre y otro de nitrógeno. Presentan diversas actividades farmacológicas y biológicas, como anticancerígenas, antimicrobianas, antiinflamatorias y antipiréticas, además de actuar como depresores del sistema nervioso central. Además, los derivados de la tiazina también se utilizan como colorantes, tranquilizantes e insecticidas.

Los tiazoles, un anillo de cinco miembros que contiene un nitrógeno y un azufre, presentan una gama excepcional de actividades antitumorales, antivirales y antibióticas. Su presencia en péptidos o su capacidad para unirse a proteínas, ADN y ARN han dado lugar a numerosos estudios sintéticos y nuevas aplicaciones. El anillo de tiazol se ha identificado como una característica central de una miríada de productos naturales, quizás los más conocidos sean las epothilonas. Además, los tiazoles aparecen con frecuencia en la investigación de péptidos. Los tiazoles también pueden servir como un grupo formilo protegido que puede ser liberado en las últimas etapas de la síntesis de un producto natural complejo.

Las tiazolinas son compuestos heterocíclicos de cinco miembros que contienen un átomo de azufre y un átomo de nitrógeno. La tiazolidina es la forma reducida de la tiazolina. Los residuos de cisteína suelen modificarse postranscripcionalmente en tiazolinas. Los derivados de tiazolina son activadores de PPARγ, que mejora la resistencia a la insulina y reduce los niveles de glucosa en sangre en la diabetes de tipo 2, así como agentes anticancerígenos a través de la inhibición de las cascadas de señalización Raf/MEK/quinasa regulada por señal extracelular (ERK) y fosfatidilinositol 3-cinasa (PI3K)/Akt.

La tiazolina es una forma reducida de tiazolina.

Los tiofenos (tiofuranos) son importantes compuestos heterocíclicos azufrados que funcionan como análogos de los furanos y los pirroles y se utilizan ampliamente como componentes básicos en muchos productos agroquímicos y farmacéuticos, así como en la ciencia de materiales. El benzotiofeno y el dibenzotiofeno contienen el anillo de tiofeno fusionado con uno y dos anillos de benceno, respectivamente. Como consecuencia de su aromaticidad, el tiofeno no presenta las mismas propiedades que los tioéteres convencionales. Por ejemplo, el átomo de azufre de un tiofeno resiste la alquilación y la oxidación. El tiofeno también puede servir como bioisóter del anillo bencénico, como en el AINE lornoxicam, el análogo tiofénico del piroxicam.

El tiofeno es un análogo del piroxicam.

Los derivados de la triazina consisten en un anillo aromático de seis miembros que contiene tres átomos de nitrógeno. Las formas isoméricas incluyen la 1,2,3-; 1,2,4-; y 1,3,5-triazina. Las 1,3,5-triazinas trisustituidas son una de las clases más antiguas de compuestos orgánicos que siguen utilizándose como estructuras básicas importantes en muchos agentes farmacéuticos debido a sus eficaces propiedades farmacológicas, como las actividades anticancerígenas, antiangiogénicas, antiVIH, antipalúdicas, antibacterianas y antimicrobianas. Estos compuestos también se han utilizado como subunidades en la formación de estructuras supramoleculares porque poseen buenas propiedades ópticas y electrónicas y son capaces de formar múltiples enlaces de hidrógeno. También se ha descubierto que los derivados de triazina son inhibidores de PI3K y mTOR, así como eficaces inhibidores de la corrosión del acero dulce en soluciones ácidas.

Los triazoles, consisten en un anillo de cinco miembros que contiene tres átomos de nitrógeno, presentan actividad biológica, especialmente como antifúngicos, antimicrobianos e inhibidores enzimáticos. La cicloadición azida-alquina de Huisgen es una reacción suave y selectiva que produce 1,2,3-triazoles. La reacción se ha utilizado ampliamente en química bioortogonal y en síntesis orgánica. Los anillos de triazol son grupos funcionales relativamente estables, y los enlaces de triazol se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones, tales como la sustitución de la columna vertebral de fosfato del ADN.