La cinética de interconversión de astilbina a una mezcla de sus respectivos diasteroisómeros fue estudiada por
espectroscopia de resonancia magnética nuclear empleando experimentos de irradiación selectiva (TOCSY) en
dimetilsulfóxido. Se planteó un modelo que permitió establecer una tendencia al equilibrio para H-3 (interconversión de
astilbina a neoisoastilbina)145-150lorenzoer@usb.veCuatrimestralThe interconversion kinetics of astilbin to a mixture of their respective diasteroisomers was studied by nuclear magnetic
resonance spectroscopy using selective irradiation experiments (TOCSY) in dimethylsulfoxide. It is proposed a model
which allowed establishing a trend to equilibrium for H-3 (astilbin interconversion to neoisoastilbin

Echeverría, Lorenzo

Estrada, Omar

Llovera, Ligia

The interconversion kinetics of astilbin to a mixture of their respective diasteroisomers was studied by nuclear magnetic 

resonance spectroscopy using selective irradiation experiments  (TOCSY) in dimethylsulfoxide. It is proposed a model which allowed establishing a trend to equilibrium for H-3 (astilbin interconversion to neoisoastilbin

Omar Estrada

Lorenzo Echevarria

Ligia Llovera

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www.saber.ula.ve/avancesenquimica Avances en Química, 7(3), 145-150 (2012) Artículo científico  145 Estudio cinético de la interconversión de Astilbina  mediante espectroscopia de 1H-rmn Omar Estrada1, Lorenzo Echevarria*2, Ligia Llovera1 1) Universidad Central de Venezuela, Caracas–Venezuela, Centro de Medicina Experimental,  Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), Apartado 21827,  Caracas 1020-A, Venezuela. 2) Departamento de Química, Universidad Simón Bolívar (USB). Valle de Sartenejas, Baruta,  Caracas 1080A, Venezuela, apartado 89000. (*) lorenzoer@usb.ve Recibido: 26/03/2012  Revisado: 01/10/2012  Aceptado: 04/10/2012 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Resumen La cinética de interconversión de astilbina a una mezcla de sus respectivos diasteroisómeros fue estudiada por espectroscopia de resonancia magnética nuclear empleando experimentos de irradiación selectiva (TOCSY) en dimetilsulfóxido. Se planteó un modelo que permitió establecer una tendencia al equilibrio para H-3 (interconversión de astilbina a neoisoastilbina)  Palabras clave: Astilbina; reacciones reversibles; 1H-rmn. Abstract The interconversion kinetics of astilbin to a mixture of their respective diasteroisomers was studied by nuclear magnetic resonance spectroscopy using selective irradiation experiments (TOCSY) in dimethylsulfoxide. It is proposed a model which allowed establishing a trend to equilibrium for H-3 (astilbin interconversion to neoisoastilbin) Keywords: Astilbin; reversible reactions; 1H NMR.  Introducción La astilbina (1) ha sido aislada de las hojas de Licania pittieri1 así como de otras plantas2,3. En la literatura, se ha encontrado que la astilbina exhibe una gran diversidad de actividades biológicas4,5 tales como: efecto antiplaquetario, reducción total de la concentración del colesterol en el hígado, inhibición de la aldosa reductasa y actividad inmunosupresora hacia los linfocitos T. La configuración absoluta de los C-2 y C-3 establece una serie de diferentes configuraciones, establecidas por los centros quirales presentes en la molécula, que permite identificar cuatro diasteroisómeros: astilbina, isoastilbina, neoastilbina y neoisoastilbina (figura 1), mediante espectroscopia de 1H-rmn. En experiencias previas llevadas a cabo por los autores, se pudo identificar estos cuatro diasteroisómeros mediante experimentos de irradiación selectiva (TOCSY) y se observó la interconversión del compuesto puro (astilbina), hacia la mezcla de los diasteroisómeros en dimetilsulfóxido. Parte experimental Reactivos y equipos: La astilbina se aisló a partir del extracto metanólico de las  hojas de L. pittieri (ver referencia 1). El solvente deuterado, DMSO-d6, fue obtenido comercialmente de Merck y se empleó sin previa purificación. Los espectros de 1H-rmn fueron medidos en DMSO-d6, en un espectrómetro Bruker DRX-500, con un número de barridos de 128, a 296,2K, y una ganancia de 90,5. Resultados y discusión Estudio de la cinética de interconversión Para realizar el estudio cinético de interconversión de astilbina, se tomaron experimentos de H-1 consecutivos por un intervalo de tiempo de 7000 minutos, donde se mantuvo constante el número de barridos (n= 128), la temperatura (296,2 K) y la ganancia (90,5; este último parámetro da información relativa de la concentración de la muestra). Considerando que la interconversión de astilbina viene dada por una reacción reversible de primer orden: A            Bk1k2 O Estrada, L Echevarria, L Llovera / Avances en Química 7(3), 145-150 (2012) 146 OOOOHOHOHOHOCH3OHOHOHHH65 4732185´´4´´3´´2´´1´´6´5´4´3´2´1´6´´  Astilbina (1) (2R, 3R) OOOOHOHOHOHOCH3OHOHOHHH326´´  Neoastilbina (2) (2S, 3S)  OOOOHOHOHOHOCH3OHOHOHHH326´´  Neoisoastilbina (3) (2S, 3R) OOOOHOHOHOHOCH3OHOHOHHH326´´ Isoastilbina (4) (2R, 3S) Fig. 1: Representación conformacional de los diasteroisómeros de astilbina (1)   O Estrada, L Echevarria, L Llovera / Avances en Química 7(3), 145-150 (2012) 147 Se propone el siguiente modelo cinético, donde se considera la solución del equilibrio anteriormente planteado6: I = (k2 + k1 Exp [-(k1 + k2) t]) / (k1 + k2)  (1) donde I es una cantidad proporcional al cociente entre la concentración de la especie y su concentración inicial, k1 es la constante de velocidad para la reacción directa y k2 es la constante de velocidad para la reacción inversa. Para el ajuste de los datos espectroscópicos con el modelo, se tomaron tres regiones del espectro donde se puede apreciar la disminución de la intensidad de una serie de señales y la aparición de un nuevo conjunto. Las señales monitoreadas corresponden al grupo hidroxilo –OH unido al C-5 y los centros quirales de la molécula (H-2 y H-3) como se resume en la tabla 1. La selección de este grupo de señales se basa en las dos propuestas mecanísticas que se presentan a continuación.  Como podemos observar en la figura 2, el grupo hidroxilo puede favorecer la extracción del protón H-3 mediante la formación de un puente de hidrógeno que genera un ciclo de seis miembros, lo cual promueve un equilibrio ceto-enólico.  OOOOHOOHOHOCH3OHOHOHHHH453 Fig. 2: Formación del puente de hidrógeno entre el grupo –OH del C-5 y el grupo carbonilo en astilbina (1)    Adicionalmente, se puede apreciar (figura 3) que el Mecanismo 1 forma parte del Mecanismo 2, el cual involucra la formación de los cuatro diasteroisómeros, por lo tanto, esta isomerización de (1) debe producir un equilibrio entre la mezcla de los isómeros pasando a través de un intermediario común, la chalcona (5), siendo de vital importancia identificar las señales que corresponden a los protones H-2 y H-3. Señal –OH (11 ppm)  Se observa una disminución de la intensidad relativa del singlete alrededor de 11,79 pm correspondiente al grupo hidroxilo de astilbina (1) y el incremento de la intensidad de tres grupos de señales alrededor de 11,70; 11,74 y 11,80 ppm, las cuales corresponden a la aparición de los diasteroisómeros neoastilbina (2), isoastilbina (4) y neoisoastilbina (3) respectivamente. En la figura 4 se muestra el seguimiento de la interconversión de astilbina (1) a sus respectivos diasteroisómeros, considerando los tiempos de 5, 840, 2250, 3570, 4770 y 6930 minutos, de la serie de mediciones realizadas y ajustando el solvente a la escala de 1,00.  Al generar la gráfica de la intensidad relativa de los picos en función del tiempo con toda la data y ajustar al modelo, se observa una buena tendencia al equilibrio para la isomerización de astilbina (1) a neoisoastilbina (3) como puede apreciarse en las figuras 5 y 6. Las constantes de velocidad que ajustan al modelo propuesto se resumen en la tabla 2.  Fig. 4: Interconversión alrededor de 11 ppm en 1H-rmn. Tabla 1: Desplazamientos químicos (δ, ppm) en 1H-rmn de los diasteroisómeros Asignación Astilbina (1) (2R, 3R) Neoastilbina (2) (2S, 3S) Neoisoastilbina (3) (2S, 3R) Isoastilbina (4) (2R, 3S) H-2 5,21  (d, 10,0) 5,07 (d, 11,0) 5,42  (d, 2,0) 5,50  (d, 2,5) H-3 4,61  (d, 10,0) 4,75 (d, 11,0) 4,06  (d, 2,0) 4,16 (d, 2,5) –OH 11,79 (s) 11,70 (s) 11,80 (s) 11,74 (s) (multiplicidad, J = Hz)    (2) (3) (4) (1) O Estrada, L Echevarria, L Llovera / Avances en Química 7(3), 145-150 (2012) 148 Mecanismo 1  OORhaOOHOHOHOHHHOORhaO-OHOOHOHHCH3SCH3O..RRRRSOORhaOOHOHOHOHOORhaOOHOHOHOHRR  Mecanismo 2 OORhaOOHOHOHOHHHO-ORhaOOHOHOHOHCH3SCH3OOORhaO-OHOHOHOH..OORhaO-OHOHOHOHRSRRRRSSOORhaOOHOHOHOHOORhaOOHOHOHOHOORhaOOHOHOHOHOORhaOOHOHOHOHRSSR  Fig. 3. Mecanismos propuestos para las reacciones de interconversión de la Astilbina.   (4) (1) (4) (1) (2) (3) O Estrada, L Echevarria, L Llovera / Avances en Química 7(3), 145-150 (2012) 149 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000t min0.900.951.00IntensidadAstilbina OH, 11.82 ppm Fig. 5. Intensidad relativa de los picos en función del tiempo de la Astilbina –OH 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000t min0.050.100.150.20IntensidadNeoisoastilbina OH, 11.84 ppm Fig. 6.  Intensidad relativa de los picos en función del tiempo de la Neoisoastilbina –OH Tabla 2. Ajuste del modelo cinético para –OH k1 (min-1) k2 (min-1) 1,1 x 10-5 5,7 x 10-4 donde k1 corresponde a la constante de velocidad de desaparición de astilbina (1) y k2 corresponde a la constante de velocidad de aparición de neoisoastilbina (3). A partir de estas constantes, se puede estimar la constante de equilibrio mediante el cociente de las velocidades de reacción. Encontrándose para el caso de la interconversión de astilbina (1) a neoisoastilbina (3) un valor de la constante de equilibrio  K = k1/k2 = 1,9 x 10-2.  Señal H-3 (4 ppm) Se observa una disminución en la intensidad relativa del pico alrededor de 4,61ppm y el incremento de la intensidad de las señales ubicadas en 4,75; 4,06 y 4,16ppm que corresponden a los diasteroisómeros neoastilbina (2), neoisoastilbina (3) e isoastilbina (4) respectivamente (figura 7).   Fig. 7. Señales características para la interconversión alrededor de 4 ppm en RMN H-1.  Al realizar el ajuste de los datos espectroscópicos con el modelo, se observa que hay una tendencia al equilibrio (Figuras 8 y 9) y se resumen en la Tabla 3. Análogamente, el seguimiento de la interconversión de astilbina (1) a sus respectivos diasteroisómeros, se presenta considerando los tiempos de 5, 840, 2250, 3570, 4770 y 6930 minutos y realizando el ajuste del solvente a la escala de 1,00. 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000t min1.001.051.101.151.20IntensidadAstilbina H3, 4.61 ppm Fig. 8: Intensidad relativa de los picos en función del tiempo de la Astilbina H-3 (2) (1) (3) (4) O Estrada, L Echevarria, L Llovera / Avances en Química 7(3), 145-150 (2012) 150 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000t min0.10.20.30.40.50.60.7IntensidadNeoisoastilbina H3, 4.06 ppm Fig. 9. Intensidad relativa de los picos en función del tiempo de la Neoisoastilbina H-3 Tabla 3: Ajuste del modelo cinético para H-3  k1 (min-1) k2 (min-1) 8,6 x 10-5 3,3 x 10-3 También, puede estimarse el valor de la constante de equilibrio mediante el cociente de las velocidades de reacción. Haciendo esta consideración se tiene una constante de equilibrio K = k1/k2 = 2,6 x 10-2. A partir del ajuste realizado para la interconversión de astilbina (1) a neoisoastilbina (3) se observa, que único mecanismo de reacción donde se favorece la formación de los cuatro diasteroisómeros es el Mecanismo 2. Asimismo, la constante de equilibrio obtenida con un orden de magnitud de 10-2, nos muestra que el ajuste propuesto corresponde a este sistema, dado que al emplear dos regiones del espectro que se encuentran involucradas en el mecanismo propuesto y esté es corroborado por este medio, se presenta un nuevo modelo de estudio para la cinética de astilbina.   Conclusiones En el presente trabajo de investigación se determinaron las constantes de velocidad para la interconversión de la astilbina por resonancia mangnética nuclear. Las constantes fueron determinadas para dos rangos diferentes del desplazamiento de los espectros RMN-H-1, encontrando que la constante de equilibrio para la reacción de interconversión de astilbina (1) a neoisoastilbina (3) a partir del grupo hidroxilo, tiene un valor promedio de        K = 2,3 x 10-2. Referencias  1. O Estrada, C Alvarado-Castillo, A Fernández, M López, E Romero-Vecchione, J Vázquez, J Méndez, D Conde, A Cardozo. Pomolic Acid Isolated from the leaves of Licania pittieri inhibits ADP and epinephrine-Induced platelet aggregation and has hypotensive effect on rats. Curr. Bioact. Com., 5, 219-225 (2009). 2. J Guo, F Qian, J Li, Q Xu, T Chen. Identification of a New Metabolite of Astilbin, 3′-O-Methylastilbin, and Its Immunosuppressive Activity against Contact Dermatitis. Clinical Chemistry, 53, 465-471 (2007). 3. L Batista-Pereira, F Petacci, J Fernandes, A Correa, P Vieira, M Da Silva, O Malaspina. Biological activity of astilbin from Dimorphandra mollis against Anticarsia gemmatalis and Spodoptera frugiperda. Pest. Managment Science, 58, 503-507 (2002). 4. L Han, H Ninomiya, M Taniguchi, K Baba, Y Kimura, H Okuda. Norepinephrine-Augmenting Lipolytic Effectors from Astilbe thunbergii Rhizomes. J. Nat. Prod., 61, 1006-1011 (1998). 5. M Ishibashi, H Oda, M Mitamura, E Okuyama, K Komiyama, K Kawaguchi, T Watanabe, S De Mello, T Maekawa, K Ohtsuki. Casein kinase II inhibitors isolated form two Brazilian plants Hymenaea parvifolia and Wulffia baccata. Bioorg. Med. Chem. Lett., 9, 2157-2160 (1999). 6. P Atkins, J de Paula. Química Física, 8va. Edición. Editorial Médica Panamericana, Buenos Aires, pag. 804 (2008). 

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