Compuestos derivados de sulforafano, método de obtención y su uso médico, alimenticio y cosmético.

Compuestos derivados de sulforafano, método de obtención y su uso médico,

alimenticio y cosmético

La presente invención proporciona una nueva serie de compuestos con fórmula general (I):

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y sus formas enantiómeras o isómeros ópticos, pertenecientes a la familia de derivados del sulforafano, así como su método de obtención. Por otra parte, se describe también los múltiples usos médico (farmacéutico, homeopático y fitoterapéutico), alimenticio, cosmético y dietético de dicha serie de compuestos, especialmente su uso en la prevención y/o tratamiento de enfermedades y cualquier tipo de afección o daño que cursen con un proceso oxidativo, o que aún no estando implicadas en este proceso transcurran a través del factor de transcripción Nrf2, como puede ser el cáncer.

COMPUESTOS DERIVADOS DE SULFORAFANO, MÉTODO DE OBTENCiÓN V SU USO MÉDICO, ALIMENTICIO V COSMÉTICO

Sector de la técnica La presente invención va dirigida principalmente al sector farmacéutico con aplicaciones destinadas a la prevención y/o tratamiento de enfermedades y cualquier tipo de afección o daño que cursen con un proceso oxidativo, o que aún no estando implicadas en este proceso, transcurran a través del factor de transcripción Nrf2. Asimismo, la invención es aplicable a cualquier sector industrial con aplicación alimenticia, homeopática, fitoterapéutica, dietética y/o cosmética.

Estado de la técnica anterior

Estudios epidemiológicos y clínicos han aportado evidencias concluyentes que muestran que poblaciones con dieta rica en crucíferas como el brócoli, la coliflor, la lombarda, las coles de Bruselas, o la col son menos propensas a desarrollar determinados tipos de cánceres, como los del tracto gastrointestinal y respiratorio. La prevención de la carcinogénesis química y el efecto quimio-terapéutico que proporciona este tipo de dietas han sido atribuidos al alto contenido en compuestos fitoquímicos que se caracterizan estructuralmente por contener un grupo funcional de tipo isotiocianato (Conaway, C. C.; Vang, V. M. Curro Drog Metab. 2002, 3, 233) .

En 1992, a partir de extractos de brócoli, se aisló por primera vez el sulforafano [ (Rs) -1-isotiocianato-4 (metilsulfinil) -butano]. Esta molécula quiral, caracterizada por contener los grupos funcionales isotiocianato y sulfóxido, es uno de los mayores inductores de las enzimas detoxificantes de fase 11 y su elevada actividad como agente quimiopreventivo se encuentra ampliamente documentada. De este modo, en la última década ha crecido enormemente el interés de la comunidad científica en este tipo de compuestos y otros análogos que puedan mejorar las propiedades terapéuticas y farmacológicas del mismo.

El sulforafano ayuda a la prevención de cáncer de colon, y actúa como agente dietético preventivo contra el desarrollo de cáncer gástrico provocado por acción del Helicobacter pylori. Estudios clínicos y preclínicos recientes confirman esta misma actividad quimiopreventiva en mujeres con riesgo de padecer cáncer de pecho.

Además de los efectos sobre la prevención, el sulforafano y ciertos análogos han confirmado en líneas celulares humanas que son eficaces en el tratamiento de distintos tipos de cánceres ya establecidos, como el de colon y páncreas entre otros. Esta actividad anticancerosa se debe en parte a que son capaces de inducir apoptosis celular gracias a la presencia del grupo isotiocianato (Min Jung Kim; So Hee Kim; Soo-Jeong Lim. Anticancer research. 2010, 30, 3611-3619) . Así el (R) sulforafano inhibe el crecimiento de células humanas de cáncer de próstata tanto in vitro como in vivo y retrasa el desarrollo de este tipo de cáncer en modelos de ratón transgénico.

Recientemente se ha demostrado que el sulforafano ejerce una protección frente a la radiación ultravioleta, evitando así el daño solar, la degeneración causada por ROS (Reactive oxygen species) y el desarrollo de cáncer de piel (Talalay P.; Fahey J.w.; Healy Z.R.; Wehage S.L.; Benedict AL.; Min C.; Dinkova-Kostova Al. PNAS. 2007, 104, 17500-17505) . También protege contra la inflamación respiratoria que causa enfermedades como el asma, la rinitis alérgica y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) (Riedl M.A.; Saxon A; Díaz-Sánchez D. Clinicallmmunology. 2009, 130, 244-251) .

Cabe destacar que este fitoquímico es capaz de inhibir la desgranulación mastocitaria, por lo que pueden ser utilizados como medicamentos, alimentos naturales y cosméticos para el tratamiento de enfermedades atópicas, incluyendo la rinitis atópica, conjuntivitis y dermatitis (solicitud de patente japonesa no. JP 2006301959) .

Otra de las propiedades que se les atribuye a estos isotiocianatos derivados del sulforafano es la actividad antimicrobiana frente a bacterias gram positivas, gram negativas y levaduras. Además se ha demostrado que estos derivados ejercen un efecto protector contra la enfermedad de Parkinson (en modelo de ratón) y que también tienen propiedades diuréticas, antianémicas y laxantes entre otras. El estudio de las bases moleculares del mecanismo de acción del sulforafano indica que este producto actúa de manera indirecta como agente antioxidante, mediante la estimulación de las enzimas de detoxificación de fase 11. En concreto, activa el factor de transcripción citoprotector Nrf2.

Nrf2 es un factor de transcripción que regula la expresión de muchas enzimas detoxificantes y antioxidantes. La proteína KEAP1 es un represor citoplásmico del Nrf2 que inhibe su capacidad de traslocación al núcleo, donde estimula la expresión génica de las enzimas detoxificantes de fase 11. Nrf2 interactúa con la proteína KEAP1 a través del dominio rico en glicina de esta última y la región hidrofílica en el dominio NEH2 de Nrf2. KEAP1 contiene muchos residuos de cisteína, por lo que los inductores enzimáticos de Fase 11 y/o los prooxidantes pueden oxidar o modificar covalentemente estos residuos de cisteína. Como resultado, Nrf2 se separa de KEAP1 y se trasloca al núcleo. Una vez allí, Nrf2 se asocia a la proteína MAF pequeña (término derivado de virus del musculoaponeurótico-fibrosarcoma) . Nñ2/MAF forman un heterodímero que se une al elemento de respuesta antioxidante (ARE) y presenta como diana a los genes codificantes de enzimas detoxificantes de fase 11 o enzimas antioxidantes como la glutation S-tranferasa 02 (GSTA2) , quinona oxidorreductasa NADP (H) (NQ01) , y-glutamato cisteína ligasa (y-GCLC y y-GCLM) y la hemo-oxigenasa-1 (HO-1) .

El sulforafano interacciona directamente con KEAP mediante un enlace covalente a través de sus grupos tiol. El 6- (metilsulfinil) hexil isocianato (6-HITC) , un sulforano análogo al del rábano picante wasabi japonés, estimula la translocación de Nrf2, que después activa ARE.

Por tanto, y contrariamente a los antioxidantes directos en los que cada molécula sólo es capaz de neutralizar a otra molécula de un radical libre y se destruyen en el proceso, el efecto antioxidante del sulforafano es más duradero y eficaz ya que activa genes implicados en la protección frente a cualquier agente oxidante o cancerígeno (factor epigenético) (Young-Joon S.Sciene.2003, 3, 768) .

Además, recientemente se ha demostrado que el factor Nrf2 juega un papel importante en la regulación del factor de crecimiento, señalización y reparación de tejidos, en concreto regeneración del hígado inducida por estrés oxidativo (Beyer T.; Xu W.; Teupser D.; Keller U.; Bugnon P.; Hildt E.; Thier y J.; Yuet Wai K.; Werner S. The EMBO Joumal. 2008, 27, 212-223) .

Sin embargo, la baja solubilidad del sulforafano en agua, junto con su relativa estabilidad química han impedido su desarrollo como medicamento y su uso clínico. Además, debido a las restricciones de las agencias del medicamento sobre productos quirales, es imperativo disponer de ambos enantiómeros del sulforafano y/o análogos con el fin de determinar para cada uno de ellos su actividad biológica y citotoxicidad. En este sentido, siendo el sulforafano en particular y los sulfinil isotiocianato en general dialquil sulfóxidos, su síntesis en forma enantiopura por las metodologías descritas en la literatura es impracticable.

Para la síntesis de este tipo de compuestos una de las dificultades más importantes radica en la quiralidad del grupo sulfóxido. Principalmente se usan dos metodologías para la síntesis de sulfóxidos quirales (1. Fernández,

N. Khiar. Chem. Rev. 2003, 103, 3651) : -Oxidación asimétrica de sulfuros proquirales: en la que se utiliza un metal como catalizador. La limitación de esta metodología está en que sólo se produce una buena inducción asimétrica cuando existe una importante diferencia de tamaño entre los sustituyentes. -Otra vía es la metodología de Andersen, modificada por Mioskowski y Solladié, que permite obtener un sulfinato diasteroisoméricamente puro: el (S) -p-toluenosulfinato de mentilo, mediante un proceso de transformación asimétrica inducida por cristalización. El inconveniente de esta metodología es que sólo se obtiene una buena inducción asimétrica de los arilsulfóxidos.

En 2009 se publica una nueva metodología que permite obtener el sulforafano y ciertos análogos de forma enantioméricamente pura (Khiar N.; Werner S.; Mallouk S.; Lieder F.; Alcudia A.; Fernandez 1. J. Org. Chem. 2009, 74, 6002-6009) . El acceso a análogos de origen sintético facilita realizar estudios y establecer conclusiones estructura-actividad. De este modo se prepararon una serie de compuestos que permitieron determinar que existe una influencia...

1. Un compuesto de fórmula general (1) :

ZCN Á \/X1t \~S/R

lM"n t1mJp J ".

X Y

Fórmula (1)

donde: R es una cadena lineal, ramificada, cíclica, heterocíclica, cíclica aromática, heterocíclica aromática, saturada, insaturada o un NR1R2, donde R1 y R2 se seleccionan de forma independiente del grupo que consiste en H, cadena lineal, ramificada, cíclica, heterocíclica, cíclica aromática, heterocíclica aromática, saturada e insaturada; X e Y son seleccionados entre un átomo de oxígeno y un par de electrones, de tal forma que si X es un átomo de oxígeno entonces Y es un par de electrones, o viceversa;

R4

X1 es seleccionado dentro del grupo compuesto por oxígeno, azufre, NR3 y +NR4R5, donde R3, Y R5 se seleccionan de forma independiente del grupo que consiste en H, cadena lineal, ramificada, cíclica, saturada e insaturada; n y m son un número entero natural mayor o igual a O; p es un número entero natural mayor o igual a 1; Y Z es azufre o selenio.

2. Compuesto según la reivindicación 1, en el que X es un átomo de oxígeno cuando Y es un par de electrones, de fórmula general (la) :

Fórmula (la) donde R, Z, X1, m, n Yp se definen como en la reivindicación 1.

3. Compuesto según la reivindicación 1, en el que X es un par de electrones cuando Y es un átomo de oxígeno, de fórmula general (lb) :

, .

Fórmula (lb) donde R, Z, X1, m, n y p se definen como en la reivindicación 1.

4. Compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde X1 es oxígeno y Z es azufre.

5. Compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde R es seleccionado entre una cadena alquílica saturada lineal y una cadena alquílica ramificada.

6. Compuesto según la reivindicaciones 5, donde R es un grupo metilo.

7. Compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el valor de n es igual al valor de m.

8. Compuesto según la reivindicación anterior, donde n y m son iguales a 1.

9. Compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8, donde p está comprendido entre 1 y 3, incluidos ambos límites.

10. Un procedimiento de obtención de un compuesto de fórmula (1) como el descrito en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

(1) obtener un compuesto de estructura M:

Fórmula (V) a partir de un compuesto de fórmula (11) :

HOÁ, , -'X1 , '~OH

-l\'1n

t"1mJp

Fórmula (11) mediante transformación de los hidroxilos en buenos grupos salientes, Y1, donde Y1 representa un átomo de halógeno o un grupo sulfonato; y reacción de sustitución nucleofílica de uno de estos grupos salientes, Y 1, con azida sódica en un disolvente orgánico, consiguiéndose la incorporación en el compuesto de formula (V) de la función azida;

(2) hacer reaccionar el compuesto de fórmula (V) obtenido en la etapa anterior con tioacetato de potasio, en disolvente orgánico, para dar el compuesto de fórmula general (VI) :

N3~X1~SAC

Fórmula (VI)

(3) hacer reaccionar el compuesto obtenido en la etapa (2) con cloruro de sulfurilo y con anhídrido acético, en disolvente orgánico, a baja temperatura para dar el cloruro de sulfinilo de estructura VII:

N Á, , -' X1"~S/CI

i l\'1n t"1mJp -11 O

Fórmula (VII)

(4) hacer reaccionar el compuesto obtenido en la etapa (3) con un alcohol secundario quiral derivado de carbohidratos R'OH, en un disolvente orgánico a baja temperatura y en presencia de una baee estéricamente impedida o de una base estéricamente no impedida, para rendir un compuesto de estructura (VIII) o de estructura (VIlla) , respectivamente:

'.

Fórmula VIII Fórmula VIlla (5) hacer reaccionar el compuesto (VIII) o el compuesto (Villa) , obtenido en la etapa anterior (4~, con un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un organometálico de fórmula R6M, un Grignard R MgX2, y un R1R2 NM, donde R6 se selecciona del grupo que consiste en cadena lineal, ramificada, cíclica, heterocíclica, cíclica aromática, heterocíclica aromática, saturada e insaturada; R1 y R2 tienen el mismo significado que el definido para la fórmula general (1) ; X2 es un átomo de halógeno y M es un átomo metálico en un disolvente orgánico a baja temperatura para obtener un producto de fórmula (IX) o fórmula (IXa) , respectivamente:

..

Fórmula (IX) Fórmula (IXa)

y

(6) transformar el grupo azida del compuesto de fórmula (IX) o (IXa) de la etapa anterior en un grupo ZeN, de tal forma que:

(6') en el caso donde Z es azufre en la fórmula general (1) , dicha transformación comprende hacer reaccionar el compuesto IX o el compuesto IXa obtenido en la etapa (5) con una triarilfosfina en un disolvente orgánico, calentando, y en un segundo paso con disulfuro de carbono, para obtener el producto de fórmula (X) o (Xa) , respectivamente:

o. 21

Fórmula (X) Fórmula (Xa)

o (6") en el caso donde Z es selenio en la fórmula general 1, dicha transformación comprende (6"a) hacer reaccionar la azida del compuesto (IX) o (IXa) con un agente reductor, para obtener un producto de fórmula (XI) o fórmula (Xla) respectivamente:

H NA, , .., X1 ' '~S... R H NA, , ... X1' '~S... R

l\'1n t1mJp , '0 2 l\'1n t1mJ p J'"

"..'

Fórmula (XI) '. Fórmula (Xla)

(6"b) hacer reaccionar el compuesto obtenido en la etapa (6"a) de fórmula XI o Xla, con un agente de transferencia de grupo formilo, para dar el compuesto de fórmula XII o Xlla respectivamente:

'. Fórmula (XII) Fórmula (Xlla)

y

(6"c) transformar la formamida obtenida en la etapa (6"b) de fórmula XII o Xlla, en un isoselenocianato de fórmula XIII o Xllla, con tiofosgeno y selenio, en presencia de una base y en disolvente orgánico:

..

Fórmula (XIII) Fórmula (Xllla) donde n, m, p, Xl YR se definen como en la reivindicación 1.

11. Procedimiento según la reivindicación anterior, donde latriarilfosfina es trifenilfosfina.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 ú 11, donde la etapa (1) se realiza de la siguiente manera:

(1 a) transformar uno de los hidroxilos del compuesto de fórmula (11) :

HOÁ , ... X1., '~OH

-l\'1n

t1mJp

Fórmula (11) en un buen grupo saliente, Yl, para dar un derivado monohidroxilado de estructura (111) :

Y1~X1~OH

Fórmula (111)

(1 b) hacer reaccionar el compuesto obtenido en la etapa (1 a) con azida sódica, en un disolvente orgánico, para dar el compuesto de fórmula general (IV) : Fórmula (IV)

y

(1 c) transformar el segundo hidroxilo del compuesto de fórmula (11) que todavía permanece en el compuesto obtenido en la etapa (1b) en un buen grupo saliente, Y1, para dar el compuesto de estructura (V)

Fórmula V donde n, m, p y X1 se definen como anteriormente, e Y1un átomo de halógeno o un grupo sulfonato.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 ú 11, donde la etapa (1) se realiza de la siguiente manera:

(1'a) transformar los dos hidroxilos del compuesto de fórmula (11) en dos buenos grupos salientes, Y1, para dar un compuesto de estructura (lila) :

Y1~X1~Y1

Fórmula (lila) donde n, m, p, X1 e Y1 se definen como anteriormente; y

(1'b) sustituir uno de los grupos salientes Y1 del compuesto obtenido en la etapa (1'a) por una función azida con azida sódica, con un disolvente orgánico, para dar el compuesto de fórmula general (V) .

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, donde el alcohol secundario quiral derivado de carbohidratos es derivado de glucofuranosa.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, donde Y1 es un sulfonato.

16. Procedimiento según la reivindicación anterior, donde Y1 es mesilato o triflato.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, donde R'OH es diaceton-D-glucosa.

18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, donde R es metilo.

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18, donde la base esté ricamente impedida es una trialquilamina, preferentemente seleccionada dentro del grupo compuesto por la trietilamina, la diisopropiletilamina (DIPEA) , la colidina y la dimetilanilina; y la base estéricamente no impedida es una amina aromática, preferentemente seleccionada dentro del grupo compuesto por la piridina, la dimetilaminopiridina (DMAP) y el imidazol.

20. Procedimiento según la reivindicación anterior, donde la base estéricamente impedida es la trietilamina, y la base estéricamente no impedida es la piridina.

21. Una composición que comprende en su formulación al menos un compuesto como el descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

22. Composición según la reivindicación anterior, que es seleccionada entre composición alimenticia, composición homeopática, composición dietética, composición fitoterapéutica, composición farmacéutica y composición cosmética.

23. Composición según la reivindicación anterior, donde la composición farmacéutica comprende además al menos un adyuvante o vehículo farmacéuticamente aceptable.

24. Composición según la reivindicación anterior, que además comprende otro principio activo.

25. Compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, o de la composición descrita en una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24 para uso en medicina.

26. Compuesto o composición según la reivindicación anterior, para prevención y tratamiento de enfermedades y afecciones que cursen un proceso oxidativo.

27. Compuesto o composición según la reivindicación 25, para la prevención y el tratamiento de enfermedades y afecciones relacionadas con la activación del factor de transcripción NRf2.

28. Compuesto o composición según una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, para la prevención y tratamiento de cáncer, seleccionado dentro del grupo compuesto por cáncer de pecho, de piel, del tracto gastrointestinal, respiratorio, de colon, de estómago, de esófago, de pulmón, de la cavidad oral, de faringe, de endometrio y de páncreas; y preferentemente para el cáncer de páncreas, colon y/o gástrico provocado por acción de Helicobacter pylori.

29. Compuesto o composición según una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, para la prevención y el tratamiento de enfermedades atópicas, preferentemente seleccionada dentro del grupo compuesto por rinitis atópica, conjuntivitis, dermatitis y asma.

30. Compuesto o composición según una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, para su uso como antimicrobiano; preferentemente para bacterias seleccionadas dentro del grupo compuesto por bacterias gram positivas, gram negativas y levaduras.

31. Compuesto o composición según una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, para su uso como composición farmacéutica seleccionada entre una composición diurética, laxante, antianémica, protector frente a la degeneración macular relacionada con la edad, protector frente a la inflamación respiratoria causada por el asma, protector frente a la rinitis alérgica, protector frente a enfermedad pulmonar obstructiva crónica y protector frente a la enfermedad de Parkinson y la degeneración causada por Reactive Oxygen Species.

32. Compuesto o composición según una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, para su uso en la prevención y tratamiento de una enfermedad seleccionada dentro del grupo compuesto por enfermedad cardiovascular, diabetes, preferentemente resistente a la insulina, trombosis cerebral, obesidad, diverticulosis y cataratas.

33. Compuesto o composición según una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, para su uso en la mejora de la regeneración en pacientes con daño hepático agudo o crónico, y/o contribuir al buen funcionamiento del sistema inmune.

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