Elementos estruturais heterocíclicos

Os azaindóis possuem uma estrutura bicíclica que consiste em um anel piridínico ligado a um anel pirrólico. Esses compostos exibem atividade biológica significativa e auxiliam na geração de novos candidatos terapêuticos. A porção azaindólica exibe um potencial excelente como bioisóstero do anel indólico, se distinguido do indol apenas pela presença de um anel nitrogenado adicional.  Os 7-Azaindóis são especialmente interessantes devido à sua capacidade de mimetizar purinas e o papel que desempenham como parceiros em ligações de hidrogênio.

Um benzimidazol é um composto heterocíclico aromático orgânico que consiste da ligação de um benzeno a um imidazol. Benzimidazóis são usados como uma extensão do sistema bem elaborado do imidazol, como um esqueleto de carbono para carbenos N-heterocíclicos e como um ligante para complexos metálicos de transição. Compostos farmacológicos de derivados de benzimidazóis são inibidores potentes de várias enzimas. Os benzimidazóis tem diversos usos terapêuticos, incluindo atividade antitumoral, antifúngica, antiparasítica, analgésica, antiviral e anti-histamínica, além do uso em doenças cardiovasculares, neurologia, endocrinologia e oftalmologia.

Derivados de benzodioxanos, sistemas heterocíclicos bicíclicos que consistem em um anel benzeno ligado a um anel dioxano heterocíclico, representam uma série de compostos naturais e sintéticos de importância médica considerável. Compostos contendo dioxano ou a porção 1,4-benzodioxano possuem várias atividades biológicas, como atividade anti-hepatotóxica (hepatoprotetora), como agentes bloqueadores alfa-adrenérgicos, anti-inflamatórios, antigástricos, antiespasmódicos, antipsicóticos, ansiolíticos e atividades antagonistas de D2/agonista parcial de 5-HT1A.

O benzofurano, também conhecido como cumarona, é um heterociclo que consiste em um anel benzeno ligado a um anel de furano. Derivados de benzofurano possuem atividades biológicas que vão das propriedades antifúngicas e antimicrobianas até atividades como antagonistas do receptor H3 e angiotensina II.

Os benzopiranos, também conhecidos como cromenos, são sistemas heterocíclicos bicíclicos que consistem em um anel benzeno ligado a um anel de pirano heterocíclico. Derivados de benzopiranos (cromonas e flavonas) têm possíveis usos como agentes anti-inflamatórios devido à sua capacidade de inibir vias de transdução de sinais dependentes de proteínas quinases. Além disso, alguns derivados naturais de benzopiranos possuem atividade inibitória da produção de prostaglandina E2 (PGE2). Derivados de benzopiranos também são moldes interessantes para a identificação de possíveis agentes antineoplásicos.

Benzotiofenos, que consistem em um anel benzeno ligado a um anel de tiofeno, são uma classe importante de heterociclos com estruturas privilegiadas. Eles são usados como materiais de partida para a síntese de estruturas bioativas e estão presentes em fármacos, como os moduladores seletivos de receptores de estrogênio, inibidores da síntese de leucotrieno e antifúngicos, além de muitos produtos naturais. Padrões diferentes de substituição nesses heterociclos oferecem novas oportunidades para a descoberta de medicamentos e outros aplicações em ciência de materiais.

Benzotriazóis, que são sistemas heterocíclicos bicíclicos com três átomos de nitrogênio ligados a um anel benzeno, possuem um amplo espectro de atividades farmacológicas e biológicas, além de aplicações em ciência de materiais. Eles são usados na indústria como agentes fixadores em emulsões fotográficas, como agentes de polimento para cobre e suas ligas, anticorrosivos e em sistemas anticongelamento e de resfriamento de água. Alguns métodos sintéticos com benzotriazol incluem a N-alquilação do benzotriazol sem o uso de solventes e métodos do tipo click sem cobre, o preparo de α-nitro-cetonas, oxazolinas e tiazolinas sob irradiação de microondas e diversas aplicações com N-acilbenzotriazóis.

Derivados do benzotriazol são frequentemente usados como grupo de saída e amplamente usados como um novo auxiliar sintético. Parte da sua atratividade se deve à sua facilidade de introdução e remoção durante a síntese e por serem capazes de ativar outras partes da molécula.

Existem registros abundantes de métodos para a formação da ligação peptídica. Atualmente, as abordagens mais bem sucedidas envolvem a formação de ésteres ativos com sais de urônio/guanídio. Os membros mais populares desta família são os reagentes de síntese de peptídeos à base de derivados do benzotriazol, como o hidroxibenzotriazol (HOBt) ou o 1-hidroxi-7-azabenzotriazol (HOAt), que também são comumente usados como aditivos no acoplamento de peptídeos mediado por carbodiimidas.

Derivados de carbazol são compostos aromáticos heterocíclicos tricíclicos que consistem em dois anéis benzeno ligados de cada lado de um anel nitrogenado de cinco membros. Graças às propriedades estruturais intrigantes e atividades farmacológicas promissoras desses produtos naturais, a química de carbazóis cresceu muito. Derivados de alcaloides carbazólicos são bem conhecidos por suas várias atividades farmacológicas, incluindo atividades anti-HIV, antineoplásicas, antibacterianas e antifúngicas. Derivados de carbazol como o N-vinilcarbazol e poli(vinilcarbazol), também têm aplicações na indústria e na ciência de materiais, como no caso de materiais optoeletrônicos.

Cumarinas são um grupo de compostos polifenólicos derivados de plantas. Elas pertencem à família das benzopironas e possuem uma ampla gama de aplicações farmacológicas, incluindo funções modulatórias e citoprotetoras, que possivelmente se traduzem em um potencial terapêutico para diversas doenças. Derivados da cumarina são encontrados em agentes antibióticos, antimitóticos, imunomoduladores, antivirais, antineoplásicos, anti-inflamatórios, anticoagulantes, antifúngicos, antioxidantes e citotóxicos, além de alguns ensaios biológicos.

As cumarinas tem aplicações adicionais na indústria. A fluorescência das cumarinas, como a 7-hidroxicumarina, é amplamente utilizada como ferramenta de pesquisa em ciência de polímeros. As cumarinas são usadas como fotoiniciadoras sensibilizadas por corantes para laser para a incorporação de cadeias poliméricas através de copolimerização, na estimativa de efeitos de solventes de polímeros, para várias caracterizações estruturais, no monitoramento das propriedades de liberação de nanosferas de poli(metilmetacrilato) e para coletores solares fluorescentes poliméricos.

Os furanos, que consistem em um anel aromático de cinco membros com um átomo de oxigênio, são uma classe importante de compostos heterocíclicos que possuem propriedades biológicas importantes. O sistema de anel do furano é o esqueleto básico de diversos compostos que possuem atividades cardiovasculares. Um derivado do furano iodado lipofílico é amplamente usado no tratamento de fibrilação ventricular e arterial. Essas porções são amplamente encontradas em agentes antibacterianos, antivirais, anti-inflamatórios, antifúngicos, antitumorais, anti-hiperglicêmicos, analgésicos, anticonvulsivos e outros. Pequenas alterações nos padrões de substituição no núcleo do furano levam a diferenças detectáveis em suas atividades biológicas. Descobriu-se que derivados de furano são inibidores da formação de biofilme para várias espécies bacterianas, além de terem atividade inibitória do quorum-sensing. Além de servirem de elementos estruturais sintéticos, esses derivados são biocombustíveis lignocelulósicos promissores.

Homopiperidinas, também conhecidas como azepanos, são heterociclos saturados contendo um nitrogênio em um anel de sete membros e são precursores de vários fármacos e pesticidas. Elas têm sido investigadas como moduladoras de molécula pequena de canais de potássio ativados por cálcio.

Um imidazol é um anel de cinco membros planar que contém dois átomos de nitrogênio (C3N2H4). Enquanto outros heterociclos azólicos são predominantes em uma ampla variedade de produtos naturais bioativos, o anel de imidazol ocorre principalmente no contexto do aminoácido natural histidina. Além disso, o anel de imidazol faz parte de peptídeos cíclicos não naturais e é usado como um éster isóstero em estudos peptidomiméticos. No entanto, as aplicações do imidazol não são limitadas apenas ao campo de peptídeos e peptidomimetismo. Os imidazóis estão presentes em uma grande família de alcaloides bromopirrólicos-imizadólicos isolados de esponjas marinhas que contém o metabólito comum oroidina, o qual tem atividades biológicas importantes. O anel de imidazol também está presente em alcaloides do tipo pilocarpina, que demonstram potencial como agentes terapêuticos para trombose, câncer e doenças inflamatórias.

Imidazolinas e imidazolidinas são heterociclos importantes que podem ser encontrados em muitos compostos com atividade biológica. As imidazolinas são usadas como catalisadores quirais, auxiliares quirais e como ligantes para catálise assimétrica. Eles possuem diversas atividades biológicas, incluindo atividade anti-hiperglicêmica, anti-inflamatória, anti-hipertensiva, antineoplásica e anti-hipercolesterolêmica, além de atividade antiulcerosa, antiviral, antifúngica, antibacteriana, antitubercular, antiasmática, antidiabética e antiprotozoários. Imidazolinas, como os ácidos graxos imidazolínicos, têm aplicações industriais como inibidores de corrosão.

Indazóis são porções aromáticas heterocíclicas com um benzeno ligado a um pirazol. Eles diferem do indol apenas pela presença de um anel extra de nitrogênio, e por isso eles têm um excelente potencial como bioisósteros do sistema de anel indólico. Diversos indazóis exibem atividade significativa como antifúngicos, agentes anti-inflamatórios, agentes antiarrítmicos, analgésicos e inibidores da óxido nítrico sintase.

Indóis são anéis benzeno ligados a um anel pirrólico. A subunidade do indol é um componente quase onipresente em produtos naturais com atividade biológica e tem sido um dos principais focos de estudos científicos nessa área por gerações. Eles são capazes de se ligar a múltiplos receptores com uma grande afinidade e por isso têm aplicações em diversas áreas terapêuticas. Devido a essas atividades, não é de se surpreender que o sistema do anel indólico tenha se tornado um elemento estrutural importante ou intermediário na síntese de heterociclos.

As indolinas são compostos aromáticos heterocíclicos bicíclicos que consistem em um anel benzeno ligado a um anel nitrogenado de cinco membros. Alcaloides indólicos são extensamente estudados por suas propriedades biológicas em várias áreas farmacêuticas, como agentes antineoplásicos e antitumorais. Dentro dessa família química, a indolinona apresenta propriedades antitumorais muito promissoras por inibir várias famílias de quinases. Essas pequenas moléculas possuem baixo peso molecular e muitas delas se ligam a proteínas quinases, competindo com ATP pelos sítios de ligação da molécula de ATP. Além de serem elementos estruturais na síntese de heterociclos, as indolinas também têm aplicações industriais como sensibilizadores em células solares.

As isoquinolinas, isômeros estruturais das quinolinas, são benzopiridinas compostas de um anel benzeno ligado a um anel de piridina. Devido à sua ampla gama de atividades, a síntese de isoquinolinas é de grande interesse e muitas abordagens sintéticas permitem acesso a essas estruturas.

Os derivados do isoxazol, um azol com um oxigênio, são encontrados em alguns produtos naturais, como o ácido ibotênico, além de em diversos medicamentos, incluindo um inibidor de COX-2, e no furoxano, um doador de óxido nítrico. Isoxazóis são isósteros da piridina e foi demonstrado que eles inibem canais de sódio dependentes de voltagem para controle da dor, permitem a construção de antibióticos derivados de tetraciclina e são usados como tratamentos para depressão.

Morfolinas são heterociclos de seis membros que apresentam grupos funcionais amina e éster. Derivados de morfolina substituídos são uma parte central de diversos produtos naturais e compostos com atividade biológica. Essa classe de compostos possui aplicações importantes como fármacos e no uso agrícola. Derivados de morfolina quirais têm diversas aplicações como auxiliares quirais na síntese assimétrica, e também como ligantes quirais. Derivados de morfolina resultantes da síntese ou de produtos naturais exibem atividade como antidepressivos, inibidores de apetite, agentes antitumorais, antioxidantes, antibióticos, agonistas seletivos de α1 no tratamento da demência e de outros distúrbios do sistema nervoso central (SNC) caracterizados por sintomas de insuficiência noradrenérgica, além de serem antagonistas potentes e de longa duração do receptor da neurocinina-1 humana (hNK-1). As morfolinas tem diversas aplicações industriais, como, por exemplo, inibição da corrosão, fotobranqueamento, preparo de artigos têxteis para tingimento e preservação de frutas.

Os oxadiazóis são compostos aromáticos heterocíclicos de cinco membros que consistem em um átomo de oxigênio, dois átomos de nitrogênio e dois átomos de carbono. Dependendo da localização dos átomos de nitrogênio no anel, podem ser obtidos diferentes isômeros como 1,2,4-, 1,2,5- e 1,3,4-oxadiazol. Os oxadiazóis formam uma classe importante de compostos com um núcleo heterocíclico para o desenvolvimento de medicamentos e estão entre os primeiros agentes quimioterápicos e antibióticos eficazes. O interesse nos oxadiazóis abrange desde a química médica até a indústria de polímeros. Os oxadiazóis têm atividade antibacterianas, anti-inflamatória, anticonvulsiva, antineoplásica, antitubercular, antidiabética, anti-helmíntica e de analgésicos depressores do SNC, entre outras. Devido ao seu potencial abrangente de atividades biológicas, a síntese de derivados de oxadiazol é de grande interesse para químicos médicos trabalhando na área de desenvolvimento de medicamentos.

Os oxazóis são compostos aromáticos heterocíclicos contendo um átomo de oxigênio e um átomo de nitrogênio separados por um átomo de carbono. Derivados do oxazol se tornam cada vez mais importantes devido ao seu uso como intermediários no preparo de novos materiais biológicos. O anel do oxazol está presente em muitos compostos de importância farmacológica, inclusive aqueles utilizados como antibióticos e agentes antiproliferativos. A ampla gama de atividades biológicas dos oxazóis inclui atividade anti-inflamatórias, analgésica, antibacteriana, antifúngica, hipoglicêmica, antiproliferativa e antituberculose, além de relaxantes musculares e inibidores do HIV. Além disso, os derivados de oxazol são úteis como intermediários sintéticos e podem ser usados como estruturas de suporte alternativas na química combinatória e como peptidomiméticos.

As oxazolinas consistem em um anel heterocíclico de cinco membros com um átomo de oxigênio e um átomo de nitrogênio, e as oxazolidinas (também chamadas de 1,3-oxazolidinas) são a forma reduzida das oxazolinas. As isoxazolidinas são isômeros das oxazolidinas onde os átomos de nitrogênio e oxigênio são adjacentes. As oxazolinas são compostos heterocíclicos atraentes, não só por suas estruturas únicas e aplicações variadas, mas também porque servem como elementos estruturais para diversos produtos naturais e fármacos. Exemplos desses compostos incluem um alcaloide antimicobacteriano que contém oxazol, o inibidor da polimerização da tubulina e agentes antineoplásicos que incluem elementos de oxazolina 2,5-dissubstituídos. Além disso, derivados da oxazolina podem ser empregados também como inibidores de corrosão em ambientes industriais e como ligantes quirais na síntese assimétrica. Polímeros de 2-oxazolina são considerados polímeros pseudopeptídicos bioinspirados. Devido às aplicações importantes dos derivados de oxazolina, diversas metodologias sintéticas foram desenvolvidas para produção desses compostos. Em geral, os derivados de oxazol são sintetizados por três metodologias típicas: ciclização de precursores acíclicos, oxidação de oxazolinas e acoplamento de oxazóis pré-funcionalizados com outros reagentes organometálicos. Os ligantes quirais de bis(oxazolina) (BOX) são usados na catálise assimétrica de diversas reações.

Os oxetanos, que consistem em um anel de quatro membros com três átomos de carbono e um átomo de oxigênio, são homólogos próximos dos epóxidos e módulos interessantes para a descoberta de medicamentos. Rogers-Evans, Carreira e colaboradores reportaram que a substituição de uma unidade gem-dimetila com uma unidade de oxetano melhorou as propriedades fisiológicas e bioquímicas de uma estrutura molecular. Eles também demonstraram o uso de azaspiro[3,3]heptanos 1,6-substituídos contendo um anel oxetano como alternativas aos cicloexanos substituídos com 1,3-heteroátomos, que são instáveis. O anel oxetano também pode funcionar como um substituto para um grupo carbonila. Na maioria dos casos, a 3-oxetanona foi o principal elemento estrutural usado pelos autores para inserir a unidade de oxetano.

A presença da porção de oxetano em moléculas de propriedades similares a medicamentos e com atividade biológica não é uma novidade para químicos sintéticos e químicos médicos. Talvez os exemplos mais conhecidos de medicamentos que contêm o oxetano sejam o produto natural paclitaxel (Taxol®) e seu análogo sintético docetaxel. Joëlle Dubois e colaboradores estudaram o efeito da deleção do anel oxetano em análogos do docetaxel e demonstraram que os análogos tinham uma atividade menor que o docetaxel em ensaios biológicos. A merrilactona A tem se mostrado promissora como um agente neurotrópica não-peptídica e o β-aminoácido oxetina demonstrou ter atividade herbicida e antibiótica.

A estrutura básica da piperazina é um anel de seis membros com dois átomos de nitrogênio em posições opostas e ela é frequentemente encontrada em compostos com atividade biológica em diferentes áreas terapêuticas. Algumas dessas áreas terapêuticas incluem antifúngicos, antidepressivos, antivirais e antagonistas/agonistas do receptor de serotonina (5-HT). Piperazinas simples N-substituídas são encontradas em muitas moléculas de medicamentos. As aplicações industriais das piperazinas incluem a fabricação de plásticos, resinas, pesticidas e fluido de freio.

As piperidinas e seus derivados estão se tornando cada vez mais populares como elementos estruturais em uma ampla gama de protocolos sintéticos. O anel de piperidina, um anel de seis membros contendo um átomo de nitrogênio, pode ser reconhecido não apenas na estrutura de mais da metade dos alcaloides atualmente conhecidos, mas também em muitos compostos naturais ou sintéticos com atividade biológica de interesse. A 1-Boc-2-(aminometil)piperidina foi sido usada em uma abordagem de carbonilação pós reação de Ugi/amidação intramolecular para uma série de macrolactamas de oito membros com múltiplos pontos de diversidade. Além disso, o análogo desprotegido foi utilizado na síntese de antagonistas do receptor de melanocortina 4. Esses antagonistas são potencialmente úteis nos tratamentos terapêuticos de perda de peso involuntária. Piperidinas fluoradas também são de grande interesse na química médica, como no caso da síntese de inibidores seletivos da dipeptidil peptidase II (DPP II). Derivados da piperidina também são usados na síntese de peptídeos sólidos (SPFS) e em inúmeras reações de degradação.

O farmacóforo da piperidona, um heterociclo nitrogenado com um grupo carbonila, possui uma afinidade maior com os tióis celulares que com grupos amina e hidroxila. Dessa forma, os compostos dessa natureza podem não ter os efeitos colaterais genotóxicos associados a muitos agentes alquilantes. Como cetonas α,β-insaturadas, esses compostos podem realizar reações de adição de Michael, resultando na alquilação de nucleófilos celulares. As piperidonas exibem atividades antineoplásica, anti-inflamatória e antimicrobiana, e também inibem a via de sinalização de NF-κB. A 2-piperidona e a 4-piperidona são intermediários importantes na síntese de alcaloides e no preparo de agentes medicinais. Reações de Mannich-Michael e de aza-Diels-Alder envolvendo um dienófilo imínico e um dieno conjugado e enonas foram aplicadas à síntese de derivados de piperidina.

Vitais para a vida como a conhecemos, as bases de pirimidina e purina fazem parte das estruturas do DNA e do RNA. A purina é um composto aromático heterocíclico orgânico que consiste na ligação de um anel pirimidínico com um anel imidazólico. Purinas, incluindo purinas substituídas e seus tautômeros, são o tipo mais amplamente distribuído de heterociclos nitrogenados encontrados na natureza.

O pirano é um heterociclo não aromático com anel de seis membros que consiste em cinco átomos de carbono e um átomo de oxigênio com duas ligações duplas. Derivados do pirano, como piranoflavonoides, têm importância biológica. Monossacarídeos contendo um anel de seis membros são conhecidos como piranoses.

Pirazinas (paradiazinas) são compostos aromáticos heterocíclicos de seis membros contendo átomos de nitrogênio nas posições para. Derivados de pirazinas são conhecidos por sua atividade antitumoral, antibiótica, anticonvulsivante, antituberculose e diurética, além da inibição de quinases, enzimas e inibição potente da polimerização de tubulina e FtsZ. As pirazinas são compostos voláteis que também são de grande interesse nos setores de cosméticos, flavorizantes e aromatizantes.

O pirazol, um alcaloide diazólico heterocíclico de cinco membros composto de três átomos de carbono e dois átomos de nitrogênio em posições adjacentes, é uma estrutura prevalente em programas de descoberta de medicamentos. Derivados do pirazol são usados por sua atividade analgésica, anti-inflamatória, antipirética, antiarrítmica, tranquilizante, relaxante muscular, psicoanaléptica, anticonvulsivante, inibidora de monoamina oxidase, antidiabética e antibacteriana. O anel pirazólico está presente no centro de diversos medicamentos anti-inflamatórios não esteroides (AINEs) e anti-hipertensivos importantes. Eles também têm utilidade como ligantes bifuncionais na catálise metálica.

As piridazinas, às vezes chamadas de 1,2-diazinas, consistem em um anel de seis membros contendo dois átomos de nitrogênio adjacentes. A piridazina pode ser usada como um substituto isostérico de anéis fenílicos ou heteroaromáticos. As piridazinas podem melhorar as propriedades físico-químicas de moléculas de medicamentos aumentando a sua solubilidade em água, participando como receptores pontes de hidrogênio, e por possuírem uma alta capacidade de formar complexos com alvos devido ao seu momento dipolar. A piridazina confere biodisponibilidade, especialmente para o SNC, e pode reduzir a toxicidade. A piridazina é parte de várias moléculas de medicamentos e o farmacóforo da piridazina levou à produção de diversos compostos com atividade farmacológica.

Piridinas são compostos aromáticos heterocíclicos com seis membros contendo um único átomo de nitrogênio. As piridinas são uma classe de heterociclos importantes e aparecem em muitos compostos bioativos de ocorrência natural, moléculas de fármacos e ligantes quirais de formas polissubstituídas. A porção piridina está presente em inúmeras moléculas com aplicações variadas como catálise, desenvolvimento de medicamentos, reconhecimento molecular e síntese de produtos naturais. Exemplos de piridinas incluem os alcaloides bem conhecidos licodina, antagonista do receptor de adenosina A3 e um análogo de N,N-dimetilaminopiridina (DMAP) muito usado na síntese orgânica. Derivados da piridina também foram implicados como pequenas moléculas mimetizadoras de α-hélices na inibição de interações proteicas e ligantes funcionalmente seletivos de GABAA. As piridinas halogenadas são especialmente atrativas como elementos estruturais para várias metodologias de reações de acoplamento cruzado, inclusive o acoplamento cruzado de Suzuki-Miyaura.

As pirimidinas são compostos aromáticos heterocíclicos orgânicos similares à piridina, mas que contêm dois átomos de nitrogênio nas posições 1 e 3 do anel de seis membros. O anel é isomérico com duas outras formas de diazina: piridazina, com os átomos de nitrogênio nas posições 1 e 2, e pirazina, com os átomos de nitrogênio nas posições 1 e 4. Como nucleotídeos que fazem parte do DNA e do RNA, os derivados nucleotídicos da pirimidina possuem muitas aplicações biológicas. Por exemplo, derivados da pirimidina são úteis em pesquisas sobre reparo do DNA com implicações em oncologia e epigenética.

Os pirróis (1H-pirróis) são compostos aromáticos heterocíclicos que consistem em um anel de cinco membros com um átomo de nitrogênio. Os pirróis são síntons importantes na síntese de produtos naturais. Eles exibem propriedades biológicas notáveis, como atividade hipolipidêmica, antimicrobiana, anti-inflamatória e antitumoral, além de serem capazes de inibir transcriptases reversas retrovirais [ou seja, vírus da imunodeficiência humana tipo 1 (HIV-1)], DNA polimerases celulares e proteína quinases. Além disso, alguns desses compostos são intermediários úteis para a síntese de alcaloides naturais de importância biológica e seus derivados heterocíclicos não-naturais. N-Aril pirróis substituídos com fosfina, uma nova classe de ligantes de biarilfosfina com alta demanda estérica e ricos em elétrons, exibe uma alta taxa de renovação e baixa carga de catalisadores.

As pirrolidinas são aminas cíclicas secundárias com um anel de cinco membros, que contêm quatro átomos de carbono e um átomo de nitrogênio. O anel pirrolidínico é o núcleo central da estrutura do aminoácido prolina e seus derivados. As pirrolidinas quirais desempenham um papel importante tanto com elementos estruturais quirais quanto como estruturas-chave relevantes para substâncias com atividade biológica. Os derivados do fragmento metilpirrolidinila são padrões estruturais comuns presentes em diversos inibidores e antagonistas, incluindo uma série de inibidores de transcriptase reversa do HIV-1, e antagonistas dos receptores de histamina H3 e de dopamina D4. A maioria das pirrolidinas que nós oferecemos estão disponíveis como misturas racêmicas ou nas suas respectivas formas enantioméricas.

As pirrolinas, heterociclos nitrogenados de cinco membros, são estruturas comuns em produtos naturais e agentes farmacológicos. Derivados de pirrolina incluem compostos naturais e sintéticos com propriedades biológicas e farmacológicas notáveis. As pirrolinas são intermediários na síntese de pirróis e pirrolidinas com atividade biológica. Alguns exemplos de compostos à base de pirrolinas de importância médica incluem o inibidor de proteína quinase estaurosporina e o inibidor de geranilgeranil transferase.

A quinazolina, 1,3-diazanaftaleno, é composta de anéis benzeno e pirimidina ligados. Elas são estruturas fantásticas para manipulações sintéticas com atividade farmacológica altíssimas devido à reatividade previsível dos anéis em substituições eletrofílicas e nucleofílicas. Os derivados da quinazolina têm aplicações como agentes antimaláricos e no tratamento oncológico.

Os derivados de quinolina, compostos por um anel benzeno ligado a um anel piridínico, têm propriedades antissépticas, antipiréticas e antiperiódicas, e são usados como medicamentos antimaláricos e para o preparo de outros medicamentos contra a malária. A descoberta da cloroquina, o medicamento mais conhecido que contêm essa estrutura, resultou no controle e tratamento da malária por décadas. A quinolina e seus derivados são amplamente usados como fungicidas, biocidas, antibióticos, alcaloides, corantes, produtos químicos na indústria da borracha e agentes flavorizantes. Aplicações industriais adicionais incluem o seu uso como inibidores da corrosão, conservantes, além de como solventes para resinas e terpenos, e também na catálise por complexos de metais de transição para uma polimerização uniforme, e em reações químicas luminescentes. Eles também são usados na produção de corantes solúveis em óleos, corantes alimentares, fármacos, indicadores de pH e outros compostos orgânicos. A quinolina é um catabólito do triptofano, uma estrutura fundamental em alguns agentes anti-hipertensivos como os vasodilatadores periféricos prazosina e doxazosina.

As quinoxalinas (também chamadas de 1,4-diazanaftatalenos ou benzopirinas) são heterociclos bicíclicos contendo um anel benzeno ligado a um anel pirazínico. Derivados de quinoxalina são componentes importantes de compostos com atividades farmacológicas, inclusive agentes antibacterianos, antibióticos e antitumorais, além de atividade antifúngica, anti-inflamatória e analgésica, e são usados na inibição da síntese de RNA, corantes e pigmentos reativos, azocorantes, corantes fluorescentes, inibição da corrosão e polímeros fotovoltaicos.

A quinuclidina, uma amina bicíclica, possui numerosas aplicações, a mais conhecida das quais é como ligante usado em estudos de di-hidroxilação de olefinas catalisada por OsO4. Esses heterociclos nitrogenados também têm sido usados para formar sais de ônio para testar a atividade de antagonista da PAC. O 3-quinuclidinol é um sínton para o preparo de ligantes de receptores colinérgicos e anestésicos, além de ser um catalisador para a condensação da metil vinil cetona com aldeídos.

Os tetrazóis, que consistem em um anel de cinco membros contendo quatro átomos de nitrogênio, possuem aplicações tanto em ciência de materiais quanto em farmacologia. Os tetrazóis são capazes de tolerar uma ampla gama de ambientes químicos, de ambientes fortemente ácidos a básicos, além de condições oxidantes e redutoras. Os tetrazóis são bioisósteros metabolicamente estáveis do grupo ácido carboxílico e podem servir de precursores para diversos heterociclos nitrogenados por meio do rearranjo de Huisgen. Eles também funcionam como espaçadores lipofílicos simples, apresentando dois substituintes de maneira apropriada, de forma que os padrões de conectividade das unidades de tetrazol embutidas possuem uma semelhança impressionante aos seus análogos de 1,2,3-triazol.

Os derivados do tiadiazol, anéis de cinco membros contendo dois átomos de nitrogênio e um enxofre, foram investigados por suas atividades anticonvulsivantes e antimicrobianas. Os derivados de 1,3,4-tiadiazóis são conhecidos por apresentarem atividade antibacteriana e antifúngica.

As tiazinas (também chamadas de 1,4-tiazinas) consistem em um anel de seis membros contendo um átomo de enxofre e um átomo de nitrogênio em posições para relativos um ao outro. Eles exibem diversas atividades farmacológicas e biológicas, como atividade antineoplásica, antimicrobiana, anti-inflamatória, antipirética, além de agirem como depressores do sistema nervoso central. Além disso, os derivados da tiazina também são usados para corantes, tranquilizantes e inseticidas.

Os tiazóis, anéis de cinco membros contendo um nitrogênio e um enxofre, possuem um amplo espectro de atividade antitumoral, antiviral e antibiótica. Sua presença em peptídeos, ou sua habilidade de se ligarem a proteínas, DNA e RNA direcionou muitos estudos sintéticos e novas aplicações. O anel tiazólico foi identificado como uma característica central de diversos produtos naturais, dos quais os mais conhecidos talvez sejam as epotilonas. Além disso, os tiazóis são comuns em pesquisas científicas sobre peptídeos. Os tiazóis também podem atuar como grupo formil protegido que pode ser liberado nos estágios finais da síntese de produtos naturais complexos.

As tiazolinas são compostos heterocíclicos de cinco membros contendo um átomo de enxofre e um átomo de nitrogênio. A tiazolidina é a forma reduzida da tiazolina. Resíduos de cisteína, em geral, sofrem modificações pós-transcricionais que resultam em tiazolinas. Os derivados da tiazolina são ativadores do PPARγ, o que melhora a resistência à insulina e reduz a glicemia no diabetes do tipo 2, além de serem agentes antineoplásicos por meio da inibição das vias da quinase (ERK) regulada por sinalização Raf/MEK/extracelular e das cascatas de sinalização da fosfatidilinositol 3-quinase (PI3K)/Akt.

Os tiofenos (tiofuranos) são heterociclos sulfurados importantes que funcionam como análogos de furanos e pirróis e que são amplamente usados como elementos estruturais em muitos compostos agroquímicos e fármacos, além de serem usados em ciência de materiais. O benzotiofeno e dibenzotiofeno contêm um anel tiofeno ligado a um ou a dois anéis benzeno, respectivamente. Como consequência da sua aromaticidade, o tiofeno não exibe as mesmas propriedades observadas nos tioéteres convencionais. Por exemplo, o átomo de enxofre do tiofeno resiste a alquilação e oxidação. O tiofeno também pode servir como bioisóstero do anel benzeno, como no AINE lornoxicam, o análogo tiofeno do piroxicam.

Os derivados da triazina são compostas de um anel aromático com seis membros contendo três átomos de nitrogênio. As formas isoméricas incluem a 1,2,3-; 1,2,4- e 1,3,5-triazina. As 1,3,5-triazinas trissubstituídas são uma das classes mais antigas de compostos orgânicos que continuam a ser usados como estruturas centrais importantes em muitos agentes farmacológicos devido às suas propriedades farmacológicas eficazes, incluindo atividade antineoplásica, antiangiogênica, anti-HIV, antimalárica, antibacteriana e antimicrobiana. Esses compostos também foram usados como subunidades na formação de estruturas supramoleculares, pois têm boas propriedades óticas e eletrônicas e são capazes de formar várias pontes de hidrogênio. Os derivados de triazina também podem ser encontrados em inibidores de PI3K e mTOR, além de serem eficientes na inibição de corrosão de aço macio em soluções ácidas.

Os triazóis, que consistem em um anel de cinco membros contendo três átomos de nitrogênio, exibem atividade biológica, notadamente como antifúngicos, antimicrobianos e inibidores enzimáticos. A cicloadição de Huisgen de azida-alcino é uma reação branda e seletiva que produz 1,2,3-triazóis como produtos. Essa reação foi amplamente utilizada na química bio-ortogonal e na síntese orgânica. Anéis triazólicos são grupos funcionais relativamente estáveis e as ligações entre triazóis podem ser usadas em diversas aplicações, como na substituição do esqueleto de fosfato do DNA.