TRABAJOS CIENTIFICOS Plantas medicinales, aromáticas y tintóreas.

Operación rescatemos la memoria.

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Anales de SAIPA - Sociedad Argentina para la Investigación de Productos Aromáticos
VI CONGRESO NACIONAL DE SOBRE RECURSOS NATURALES AROMÁTICOS Y MEDICINALES - San Juan (San Juan), Argentina - 1992
Volumen XIII - 1995 - pág 63 a 77.

ESTRUCTURA Y CONFORMACIÓN DE UNA HUMULENDIONA DE Lippia integrifolia (Incayuyo))
C. A N. CATALÁN*, M. E. P. DE LAMPASONA*, I.J.S. DE FENIK * C. M. CERDA GARCÍA ROJAS ** y P. JOSEPH o ÑATEAN **.

* Instituto de Química Orgánica, Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia, Universidad Nacional de Tucumán, Ayacucho 491, S. M. de Tucumán (4000), Argentina .
** Departamento de Química del Centro de Investigación y Estudios Avanzados, Instituto Politécnico Nacional, Apartado 14-740, México D. F., 07000 México

RESUMEN

Una nueva dicetona derivada de humuleno fue aislada del aceite esencial de Lippia integrifolia. Su estructura fue establecida como trans-humul-(9E)-en 2,6- diona por estudios espectroscópicos y la conformación del anillo de 11 miembros deducida de los efectos n.0.e. en combinación con los ángulos diedros H-C-C-H calculados de las constantes de acoplamiento protónico.

SUMMARY

A novel diketone having the humulene skeleton was isolated from the essential oil of Lippia integrifolia. Its structure was established as íra7is-humul-(9E )-en 2,6-dione by spectroscopic studies and the conformation of its eleven-membered ring deduced from n.O.e. effects in conbination with the H-C-C-H dihedral angles calculated from proton nmr coupling constants.

INTRODUCCIÓN

Lippia integrifolia (Griseb.) Hieron. es un arbusto aromático leñoso nativo del norte y centro de Argentina donde se lo conoce vulgarmente con el nombre de "incayuyo". Las partes aéreas se emplean en medicina popular como diurético, emenagogo, estomacal y nervino (1). Estudios previos en nuestro laboratorio han demostrado que Lippia integrifolia es una rica fuente de sesquiterpenoides con esqueletos inusuales. Así, las nuevas cetonas integrifolian-1,5-dione (2,3),lippifoli-1 (6)-en-5-one (3) y 4,5 -seco-african-4,5-dione (4) fueron aisladas de su aceite esencial.

En el presente trabajo describimos el aislamiento, elucidación estructural y conformación en solución de una sustancia nueva con anillo de once miembros, la humulendiona 1. Fig. 1)

El análisis conformocional de compuestos macrocíclicos en solución no es un tema frecuente debido a que sus espectros de ¹H nmr muestran múltiples solapamientos de señales y fuertes efectos de acoplamiento (5). Afortunadamente los dos grupos carbonilos de 1 producen desplazamientos en las señales de varios protones que originan un espectro bastante informativo.

El espectro de masa con ionización química (cims) de 1 mostró un ion cuasi-molecular a m/z 237(M+1)⁺ que junto al resultado del análisis elemental indicó una fórmula C₁₅H₂₄O₂ . El espectro IR recibe absorciones a 3020 y 986 cm^-1 para un doble enlace trans-disustuido y una absorción muy fuerte a 1207 cm^-1 típica de carbonilos saturados.

El espectro UV no mostró absorciones significativas entre 210-360 nm mientras que la evaluación del espectro protónico en CDCl₃ y C₆ D₆ (Fig. 2 y 3 y Tabla 1) indicó un derivado humuleno.

La multiplicidad de las señales de los protones vinílicos y la magnitud del acoplamiento entre ellos (J_9,10 = 15,7 Hz, ver Tabla 1) confirman la ubicación den C-9/C-10 y estereoquímica trans del doble enlace. Experimentos de doble resonancia y espectros de correlación H-H COSY (Fig. 4 y 5) permitieron la asignación de todas las señales.

El acoplamiento W entre H-1a y Me-12 y entre H-1b y H-3 combinado con un fuerte n.O.e. entre Me-12 y Me-14 (11% en C₆D₆) apoyan la conformación mostrada en la Fig. 1 para el fragmento C(11)-C(1)-C(2)-C(3)-C(4) del anillo de once miembros. Por otra parte, la espectroquímica relativa de los metilos secundarios de 1 es trans en base al n.O.e. observado entre H-7 y Me-14 (5 % en C₆D₆). Los efectos n.O.e. observados también favorecen la conformación mostrada en la Fig. 1 donde tanto H-7 como H-14 tienen una desposición pseudo-axial. Las constantes de acoplamiento de los protones sobre los fragmentos C(7)-C(8)-C(9) y C(3)-C(4)-C(5) dan información complementaria para deducir la conformación preferida en solución. Estos valores permiten calcular ángulos diedros usando una ecuación generalizada tipo Karplus que considera además la dependencia de las constantes de acoplamiento con la electronegatividad y estereoquímica de los átomos próximos a los protones acoplados (6,7). Los valores obtenidos por estos cálculos (Tabla 2) junto con la información extraída de modelos moleculares generados por computadora, muestran que la conformación indicada en la Fig. 1 es la única compatible con todos los datos experimentales. Las constantes de acoplamiento para H3-H4a, H3-H4, H7-H8 y H7-H8b fueron medidas en las señales de H3 y H7 en los experimentos de irradiación a los metilos secundarios. Los acoplamientos de los protones del fragmento C(4)-C(5) (protones H4a, H4b, H5a y H5b fueron determinados después de una simulación de acoplamiento spin-spin usando el programa LAOCN3 (8).

Trabajos previos sobre la conformación de derivados del humuleno incluyen al aducto de bis (nitrato de plata) humuleno (9-11), diepoxihumuleno (12) y triepoxihumuleno (13) que fueron analizados por difracción de rayos-X. Todos ellos mostraron una conformación común para el macrociclo. Comparando con nuestros resultados encontramos que hay una cierta correspondencia entre la conformación de nuestra trans-humul-(9E)-en-2,6-dione (1) con el aducto bis (nitrato de plata) humuleno, a excepción del fragmento C(3)-C(4)-C(5) como se deduce de la comparación de los ángulos de torsión de ambas sustancias mostrados en la Tabla 3.

Los ángulos de torsión del aducto bis (nitrato de plata) humuleno fueron calculados de los datos de rayos-X publicados en Ref.(11) usando el programa SHELXTL. Por su parte, los ángulos de torsión de la humulendiona (1) fueron obtenidos del modelo molecular mostrado en la Fig. 1 que fue generado por cálculos MMX force field implementados en el PCMODEL program de Serene Software. Este programa opera con MMX que es una versión derivada del programa MM2 desarrollado por N. L. Allinger (QCPE 395), Universidad de Georgia.

Vale la pena mencionar que la rotación específica de la humulendiona (1) es alta ((α)589 = +201°) debido probablemente a la presencia de un cromóforo inherentemente disimétrico (14).

Finalmente, las señales de los carbonos protonados del espectro de ¹³C nmr (Tabla 4) fueron asignadas en acuerdo a su multiplicidad y a los valores de las constantes de acoplamiento residual C-H extraídas del espectro parcialmente acoplado cuando la frecuencia del desacoplador ¹H se colocó sobre la señal del TMS. La distinción entre señales de la misma multiplicidad puede realizarse a la luz de los valores residuales de acoplamiento, puesto que los mismos dependen principalmente de la diferencia entre la frecuencia de resonancia y la frecuencia del desacoplador (15,16).

Este experimento puede usarse con ventaja en lugar de los experimentos de correlación de desplazamiento químico ¹³C / ¹H particularmente cuando la cantidad de muestra disponible es pequeña (17).

PARTE EXPERIMENTAL

General:

Las separaciones por hplc se realizaron con un equipo Waters (bomba impulsora M45, inyector U6K con loop de 2 ml y refractómetro de índice de refracción direncial R-401). Los espectros de nmr se corrieron en un espectrómetro Varían Associates XL-300 GS. El espectro ir se registró en un equipo Perkin-Elmer 98 3 G. La rotación óptica se midió en un polarímetro HP-5988A.

Extracción y Aislamiento:

Partes aéreas secadas a la sombra de L. integrifolia fueron compradas en una herboristería local y autentificadas por taxónomos del Instituto Miguel Lillo, Tucumán. El aceite esencial se obtuvo por cohobación. A partir de 3,1 kg. de partes aéreas (principalmente hojas), se obtuvieron 18,3 g (0,59%) de aceite.

El aceite fue cromatografiado en columna de sílica gel (230-400 mesh) empleando hexano con cantidades crecientes de éter (2-40%) como eluyente; se recogieron 142 fracciones que fueron monitoreadas por tlc. Las fracciones 62-67 (peso combinado 703 mg) que contenían spathulenol e integrifoliandiona como componentes principales, fueron procesadas por hplc usando una columna Phenomenex Maxsil 10 C8 (10(4μ , 10 x 500 mm)y MeOH-H₂O 2:1 a 2 ml/min como eluyente.

El pico con tiempo de retención 17 min fue recogido preparativamente y la solución hidroalcohólica extraída exahustivamente con CHCL₃. Después de secar con Na₂SO₄ anh. y evaporar el solvente, el residuo fue analizado por ¹H mnr mostrando ser una mezcla 1:3 de humulendiona e integrifoliandiona. Después de varios ensayos, la mezcla pudo ser resuelta con una columna Phenomenex Ultremex C18 (5μ 10 x 250 mm) y Me OH-H₂O 2:1 a 2.5 ml/ min como solvente para dar 15 mg de 1(tr 20 min) y 49 mg de integrifolian-1,5-diona (tr 17 min).

Trans-Humul-(9E)-en -2,6-dione. Aceite incoloro IR (film) max:3020, 1707, 1455, 1406, 1375,1288, 1241, 1176, 1150, 1080,1053, 1030 y 986 cm^-1

(α) 589 = + 201°, (α) 578 = + 215°, (α) 246 = + 256°,

(α) 436 = + 534°, (α) 365 = + 1199° (c 0.36, CHCl₃).

Cims (CH₄) m/z (rel. int.): (M+1)+237(59), 219(81), 181(100), 165(49), 163(15), 127(12), 111(13), 109(21), 95(14).

Espectros de ¹H nmr y ¹³C nmr en tablas 1 y 4 respectivamente.

REFERENCIAS

1. M. Toursarkissian, "Plantas Medicinales de la Argentina", p, 135 Editorial Hemisferio Sur, Buenos Aires (1980)
2. C. A. N. Catalán, D. I. Iglesias, J. A. Retamar, J. B. Iturraspe, G. H. DartayetyE. G. Gros. Phytochemistry 22, 1507 (1983)
3. C. A. N. Catalán, I. J. S. de Fénik, G. H. Dartayet y E. G. Gros Phytochemistry 30, 1323 (1991)
4. C. A. N. Catalán, I. J. S. de Fénik, P. J. de Arriazu y W. C. M. C. Kokke, Phytochemistry, en prensa.
5. P. Bigler, H. R. Bircher, C. Muller, P. R. GerberyK. Gobertnator. Mag. Reson. Chem. 29, 834 (1991)
6. C. A G. Haasnoot, F. A. A M. de Leeuco y C. Aliona. Tetrahedron 36, 2783(1980)
7. C. M. Cerda GarcíaRojas, L. G. ZepedayP. Joseph-Nathan. Tetrahedron Comp. Methodol 3, 113, (1990).
8. A. A. Bothnery S. M. Castellano en "Computer Programa for Chemistry" Ed. por D. F. Detar, W. A. Benjamin, Inc., New York, 1986, Vol. I, Capítulo 3, pp. 10-53
9. A. T. McPhail, I. Reedy G. A Sim, Chem. Ind., (London), 976, (1964)
10. J. A Hartsuck e I. C. Paul, Chem. Ind., (London), 977, (1964)
11. A T. McPhail y G. A Sim, J. Chem. Soc. B., 112 (1966)
12. M. E. Cradwick, P. D. Cradwick y G. A. Sim, J. Chem. Soc. Perkin Trans 2, 404(1973)
13. P. Murray-RustyJ.Murray-Rust,ActaCrystallogr. 1333,3931(1977)
14. P. Crabeé, "Optical Rotatory Dispersión and Circular Dichroism in Organic Chemistry", pp. 180-190. Holden Day, San Francisco (1965).
15. P. Joseph-Nathan, M. P. González, L. F. JohnsonyJ. N. Shoolery. Org. Magn. Resonance 3, 23. (1971)
16. L. U. Román, R. E. delRío, J. D. Hernández, C. M. Cerda, D. Cervantes, R. Castañeda y P. Joseph-Nathan, J. Org. Chem. 50, 3965. (1985)
17. P. Joseph-Nathan, "Resonancia Magnética Nuclear de Hidrógeno-1 y de Carbono-13, Organization of American States, pp. 135-138", Washington (1982).

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TABLAS Y FIGURAS

TABLA 1 - Datos de ¹H nmr de humulendiona (1)^a

Protón	CDCl3	C6D6
H-1a	2.60 br d	2.16
H-1b	1.91 dd	1.66
H-3	2.68 dddq	2.64
H-4a	1.67 dddd	1.67-1.87
H-4b	1.71 dddd	1.67-1.87
H-5a	ddd.48	2.35
H-5b	2.21 ddd	1.76-1.87
H-7	2.64 ddq	2.09
H-8a	2.05 ddd	2.00
H-8b	2.18 dddd	1.76-1.87
H-9	5.29 ddd	5.02
H-10	5.34 dd	5.06
Me-12	1.16 s	1.19 s
Me-13	1.01 s	0.74 s
Me-14	1.01 d	0.84 d
Me-15	1.00 d	.089 d
a Medido a 300 Mhz. J (Hz, CDCl3): 1a,1b=11.7; 1b,3=1.2; 3,4a=4.0; 3,4b=10.0; 3,14=7.2; 4a,4b=14.5; 4a,5a=11.7; 4a,5b=3.5; 4a,5a=3.6; 4b,5b=4.0; 5a,5b=19.2; 7,8a=12.0; 7,8b=4.0; 7,15=6.3; a,8b=12.6; 8a,9=10.2; 8b,9=3.9; 8b,10=1.2; 9,10=15.7

TABLA 2 - Angulos diedros H-C-C-H clculados para 1

Protones	Angulo (grados)
H-(3)-H(4)	+ 55
H-(3)-H(4b)	+ 152
H-(4a)-H(5a)	+ 10
H-(4a)-H(5b)	- 119
H-(4b)-H(5a)	- 119
H-(4b)-H(5b)	+ 122
H-(7)-H(8a)	+ 169
H-(7)-H(8b)	+ 55

TABLA 3 - Comparación entre los ángulos de torsión (grados) C-C-C-C del aducto bis-nitrato de plata humuleno y humulendiona (1)

ATOMOS	Aa	1b
C(1)-C(2)-C(3)-C(4)	+ 172	- 28
C(2)-C(3)-C(4)-C(5)	- 108	+ 148
C(3)-C(4)-C(5)-C(6)	+ 35	- 106
C(4)-C(5)-C(6)-C(7)	+ 77	+ 107
C(5)-C(6)-C(7)-C(8)	- 161	- 123
C(6)-C(7)-C(8)-C(9)	+ 95	+ 68
C(7)-C(8)-C(9)-C(10)	- 94	- 89
C(8)-C(9)-C(10)-C(11)	+ 155	+ 179
C(9)-C(10)-C(11)-C(1)	- 101	- 120
C(10)-C(11)-C(1)-C(2)	+ 54	+ 79
C(11)-C(1)-C(2)-C(3)	- 126	- 77
a Calculado de los coordinados atómicos de rayos X (11) b Tomado de los datos de la estructura dibujada en la Figura 1

TABLA 4 - Datos de ¹³Cnmr de humulendiona (1)^a

CARBONO	CDC13	C6D6
C-1	52.5 t	52.3
C-2	214.4 s	212.4
C-3	45.9 d	46.0
C-4	25.2 t	25.8
C-5	42.9 t	42.9
C-6	216.2 s	214.1
C-7	44.7 d	44.5
C-8	40.2 t	40.5
C-9	124.5 d	124.8
C-10	139.1 d	139.3
C-11	37.1 s	37.0
C-12	23.3 q	23.6
C-13	31.8 q	31.7
C-14	18.2 q	18.3
C-15	16.5 q	16.8
a Medidos a 75.4 MHz.

Figura 1: Preferred conformation of humulenedione (1) in solution.

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