Ácido Alendrônico: Fórmula, Estrutura, Propriedades e Usos - Ciência - 2023

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o ácido alendrônico É um composto orgânico que pertence à classificação dos bisfosfonatos, especificamente os de segunda geração; Estes são aqueles que contêm átomos de nitrogênio. Este composto, assim como o resto dos bisfosfonatos, tem uma alta analogia estrutural com o pirofosfato inorgânico (PPi).

O pirofosfato inorgânico é o produto de muitas reações sintéticas no corpo. É armazenado em muitos tecidos do corpo, e sua incorporação aos ossos regula sua calcificação e mineralização. O ácido alendrônico, como PPi e bifosfonatos, tem uma alta afinidade para os cristais de hidroxiapatita no osso.

Por este motivo, pretende-se como medicamento para o tratamento de doenças da mesma, incluindo a osteoporose. No mercado farmacêutico, é obtido com o nome comercial Fosamax na sua forma iônica (alendronato de sódio tri-hidratado), sozinho ou em combinação com vitamina D.

As formas de dosagem predominantes são comprimidos e comprimidos revestidos. É sintetizado aquecendo GABA (ácido 4-aminobutírico) com ácido ortofosforoso (H₃PO₃) sob uma atmosfera de nitrogênio inerte. Tricloreto de fósforo (PCl₃).

Após as etapas de adição de água, descoloração da solução com carvão e diluição em metanol, obtém-se o ácido alendrônico sólido. Finalmente, o ácido é neutralizado com NaOH para obter alendronato de sódio.

Fórmula

A fórmula molecular condensada do ácido alendrônico é C₄H₁₃NÃO₇P₂. No entanto, a única informação que pode ser extraída disso é o peso molecular do composto e o número de insaturações.

A estrutura molecular é necessariamente necessária para discernir suas propriedades físicas e químicas.

Estrutura

Na imagem superior, a estrutura molecular do alendronato é representada. As esferas vermelhas correspondem a átomos de oxigênio, mostardas a átomos de fósforo, cinza a átomos de carbono, brancas a átomos de hidrogênio e a esfera azul a nitrogênio.

A estrutura pode ser assimilada a uma letra T em zigue-zague, sendo seu teto a chave do motivo pelo qual o composto é considerado um bifosfonato. O PPi (O₃P─OU─PO₃) é análogo ao teto molecular de T (O₃P─C (OH)─PO₃), com a única diferença de que o átomo central que se junta aos grupos fosfato para os bisfosfonatos é um carbono bisfosfônico.

Por sua vez, esse carbono está ligado a um grupo hidroxila (-OH). Deste carbono emerge uma cadeia alquílica de três unidades de metileno (-CH2─), que termina com um grupo amino (─NH₂).

É o grupo amino, ou qualquer substituinte que possua um átomo de nitrogênio, o responsável por este bisfosfonato pertencer à segunda ou terceira geração.

No alendronato, todos os hidrogênios ácidos (H⁺) foram dados ao médium. Cada grupo de fosfato libera dois H⁺, e uma vez que há dois grupos, há um total de quatro H⁺ aqueles que podem liberar ácido; É por esta razão que possui quatro constantes de ácido (pka₁, pka₂, pka₃ e pka₄).

Dinamismo Molecular

A cadeia alquílica é capaz de girar suas ligações simples, conferindo flexibilidade e dinamismo à molécula. O grupo amino pode fazer o mesmo em menor grau. No entanto, os grupos fosfato só podem girar a ligação P─C (como duas pirâmides giratórias).

Por outro lado, essas "pirâmides giratórias" são aceitadoras de ligações de hidrogênio e, quando interagem com outra espécie ou superfície molecular que fornece esses hidrogênios, tornam-se lentas e fazem com que o ácido alendrônico se ancore tenazmente. Interações eletrostáticas (causadas, por exemplo, por íons de Ca²⁺) também têm esse efeito.

Enquanto isso, o resto do T continua se movendo. O grupo amino, ainda livre, interage com o ambiente que o cerca.

Propriedades

O ácido alendrônico é um sólido branco que derrete a 234ºC e depois se decompõe a 235ºC.

É muito pouco solúvel em água (1mg / L) e tem um peso molecular de aproximadamente 149 g / mol. Essa solubilidade aumenta se estiver em sua forma iônica, alendronato.

É um composto com grande caráter hidrofílico, por isso é insolúvel em solventes orgânicos.

Formulários

Tem aplicações na indústria farmacêutica. Está disponível comercialmente com os nomes Binosto (70 mg, comprimidos efervescentes) e Fosamax (comprimidos de 10 mg e comprimidos de 70 mg administrados uma vez por semana).

Como medicamento não hormonal, ajuda a combater a osteoporose em mulheres na menopausa. Nos homens, atua na doença de Paget, hipocalcemia, câncer de mama, câncer de próstata e outras doenças associadas aos ossos. Isso reduz o risco de possíveis fraturas, especialmente de quadris, punhos e coluna vertebral.

Sua alta seletividade para os ossos permite que o consumo de suas doses seja reduzido. Portanto, os pacientes dificilmente precisam consumir um comprimido semanalmente.

Mecanismo de ação

O ácido alendrônico está ancorado na superfície dos cristais de hidroxiapatita que constituem o osso. O grupo ─OH do carbono bisfosfônico favorece as interações entre ácido e cálcio. Isso ocorre preferencialmente em condições de remodelação óssea.

Como os ossos não são estruturas inertes e estáticas, mas dinâmicas, essa ancoragem tem efeito sobre as células osteoclásticas. Essas células realizam a reabsorção do osso, enquanto os osteoblastos se encarregam de construí-lo.

Uma vez que o ácido é ancorado à hidroxiapatita, a parte superior de sua estrutura - especificamente o grupo -NH_2- inibe a atividade da enzima farnesil pirofosfato sintetase.

Esta enzima regula a via sintética do ácido mevalônico e, portanto, afeta diretamente a biossíntese do colesterol, outros esteróis e lipídios isoprenóides.

Como a biossíntese lipídica é alterada, a prenilação das proteínas também é inibida, portanto, sem a produção de proteínas lipídicas essenciais para a renovação das funções dos osteoclastos, elas acabam morrendo (apoptose dos osteoclastos).

Como consequência do exposto, a atividade osteoclástica diminui e os osteoblastos podem atuar na construção do osso, fortalecendo-o e aumentando sua densidade.

Derivados do ácido alendrônico

Para obter um derivado, é essencial modificar a estrutura molecular do composto por meio de uma série de reações químicas. No caso do ácido alendrônico, as únicas modificações possíveis são aquelas dos grupos -NH₂ e –OH (de carbono bisfosfônico).

Quais modificações? Tudo depende das condições de síntese, disponibilidade do reagente, escala, rendimentos e muitas outras variáveis.

Por exemplo, um dos hidrogênios pode ser substituído por um grupo R─C = O, criando novas propriedades estruturais, químicas e físicas nos derivados.

Porém, o objetivo de tais derivados não é outro senão obter um composto com melhor atividade farmacêutica e que, além disso, apresente menos sequelas ou efeitos colaterais indesejáveis para quem consome o medicamento.

Referências

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