programa de pós-graduação em produtos bioativos e
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Programa de Pós-graduação em Produtos Bioativos e Biociências
Curso de Mestrado
MARCOS ANTONIO DE ABREU LOPES JUNIOR
Síntese e estudo in silico de biaril-bases de Schiff
MACAÉ- RJ
MAIO – 2018
ii
MARCOS ANTONIO DE ABREU LOPES JUNIOR
SÍNTESE E ESTUDO IN SILICO DE BIARIL-BASES DE SCHIFF
“Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado à Universidade Federal do
Rio de Janeiro - Campus Macaé, como
parte das exigências para obtenção do
título de mestre em ciências.”
Orientadora: Profª Dra. Andréa Luzia Ferreira de Souza
Coorientadora: Profª Dra. Paula Alvarez Abreu
MACAÉ- RJ
MAIO – 2018
iii
MARCOS ANTONIO DE ABREU LOPES JUNIOR
Síntese e estudo in silico de biaril-bases de Schiff
“Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado à Universidade Federal do
Rio de Janeiro - Campus Macaé, como
parte das exigências para obtenção do
título de mestre em ciências.”
Aprovada em 18 de maio de 2018.
Comissão Examinadora:
___________________________________________________
Profª. D.Sc.. Leandro Lara de Carvalho
(Doutor em Química Orgânica pelo NPPN/UFRJ) – UFRJ-Macaé
___________________________________________________
Profª D.Sc. Jaqueline Dias Senra
(Doutora em Química Orgânica pelo NPPN/UFRJ) – UERJ
___________________________________________________
Prof. D.Sc.. Chaquip Daher Netto
(Doutor em Química Orgânica pelo NPPN/UFRJ) – UFRJ-Macaé
___________________________________________________
Profª D.Sc. Andréa Luzia Ferreira de Souza
(Doutora em Química Orgânica pela USP) – UFRJ-Macaé
(Orientadora)
iv
Lopes Jr., Marcos
Síntese e estudo in silico de biaril-bases de Schiff/ Marcos Antonio de Abreu
Lopes Jr.- Macaé: UFRJ, 2018.
xv, f.: il.; xxcm.
Orientadora: Profa. Dra. Andréa Luzia Ferreira de Souza
Coorientadora: Profa. Dra. Paula Alvarez Abreu
Dissertação (Mestrado) – UFRJ/ Programa de Pós-graduação em Produtos
Bioativos e Biociências, 2018.
Referências Bibliográficas: f.
1. Síntese orgânica 2. Biaril-bases de Schiff 3. Suzuki 4. Biarilas 3. micro-
ondas
v
"Os químicos são uma estranha classe de mortais, impelidos por um
impulso quase insano a procurar seus prazeres em meio a fumaça e vapor,
fuligem e chamas, venenos e pobreza, e no entanto, entre todos esses males,
tenho a impressão de viver tão agradavelmente que preferiria morrer a trocar
de lugar com o rei da Pérsia."
Johann Joachim Becher, Physica Subterranea (1667)
vi
Expresso de maneira especial, o meu profundo reconhecimento e gratidão:
Aos meus pais Marcos Antonio e Kátia, pelo apoio, encorajamento, A minha noiva pelo apoio
incondicional que foram fundamentais pra essa jornada .
Dedico
vii
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, gostaria de agradecer a Deus por me dar força e fé para
concluir essa etapa.
Aos meus pais Marcos Antonio Lopes e Katia Lopes, por todos os
ensinamentos durante toda minha caminhada, todo carinho e confiança que
depositaram em mim. Sem vocês isso seria impossível
A minha querida esposa Vanessa por todos os momentos que passamos
juntos, todo conforto, carinho, preocupação, zelo e sempre me incentivar e acreditar
no meu potencial.
Aos meus familiares minha irmã Juliana, meu cunhado Reginaldo, minha
sobrinha Lara meus tios Adriana, Luis Fernando, Cathia e Paulo César e ao meu
primo Thayuan por todos os momentos de descontração e todos os conselhos.
À Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, onde tenho orgulho de ter
estudado pra conquistar o título de Bacharel em Química.
À profª. Drª. Andrea Luzia, pela orientação, paciência e, principalmente, pelos
conhecimentos transmitidos.
À profª. Drª. Paula, por embarcar nessa aventura, paciência e pelos
conhecimentos transmitidos.
Aos professores do Campus Macaé da Universidade Federal do Rio de
Janeiro pelos ensinamentos e dedicação nas disciplinas ministradas, em especial
aos professores: Drª. Andrea Luzia, Dr. Leandro Lara, Dr. Chaquip Daher, Dr.
Evanoel Crizanto, Dr. Jorge Amin, Drª Paula Alvarez, Drª Nelilma Romeiro e Dr.
Leonardo Moreira pelos ensinamentos.
Aos meus queridos amigos: André, Daniela, Thalita, Paulo, Ana, Victor e
Ruan, pelas contribuições profissionais e pelo agradável convívio durante todos
esses anos.
MUITO OBRIGADO!
viii
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 20
1.1 Química Medicinal ...................................................................... 20
1.2 A importância da descoberta dos antibacterianos na química
medicinal ............................................................................................... 20
1.3 Bases de Schiff .......................................................................... 28
1.3.1 Síntese, reatividade e geometria de bases de Schiff .............. 29
1.4 Importância de Bases de Schiff em síntese orgânica, bio-
processos e química farmacêutica ........................................................ 35
1.4.1 Bases de Schiff como precursoras de inúmeros processos
orgânicos versáteis para a produção de intermediários/produtos ......... 35
1.4.2 Bases de Schiff como intermediários de bio-Processos .......... 36
1.4.3 Algumas aplicações de Bases de Schiff em pesquisa
farmacêutica .......................................................................................... 37
1.4.4 Bases de Schiff com atividade antibacteriana ......................... 38
1.5 Biarilas com atividades farmacológicas ...................................... 43
1.5.1 Síntese de biarilas via reação de Suzuki ................................. 45
1.6 Síntese orgânica sob irradiação de micro-ondas ....................... 49
1.7 Utilização de recursos computacionais para avaliação
farmacológica ........................................................................................ 53
2. JUSTIFICATIVA .......................................................................................... 55
3. OBJETIVOS ................................................................................................ 56
3.1 Objetivo geral ............................................................................. 56
3.2 Objetivos específicos ................................................................. 56
4. MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................... 57
4.1 Identificação e caracterização dos compostos ........................... 57
4.1.1 Determinação do ponto de fusão (P.F.) .................................. 57
4.1.2 Análise Espectroscópica de Ressonância Magnética Nuclear
(RMN) .................................................................................................... 58
4.1.3 Análise por cromatografia gasosa acoplada á espectrometria de
massas (CG-EM) ................................................................................... 58
4.2 Síntese da 4-aminobifenila (32) .................................................. 58
4.2.1 Metodologia utilizando aquecimento convencional ................. 58
ix
4.2.2 Metodologia com aquecimento convencional modificando as
condições reacionais ............................................................................. 59
4.2.3 Metodologia usando irradiação de micro-ondas e modificando a
fonte de paládio ..................................................................................... 59
4.3 Síntese da 4’-metóxi-4-aminobifenila (34), 4’-ciano-4-
aminobifenila (35) e 2’,4’-difluor-4-aminobifenila (36) ............................ 60
4.4 Síntese da base de schiff padrão 7 ............................................ 61
4.4.1 Metodologia usando aquecimento convencional ..................... 61
4.4.2 Metodologia usando a irradiação de micro-ondas ................... 61
4.5 Sínteses dos derivados 10, 13-15, 24-31 sob irradiação de micro-
ondas ..................................................................................................... 62
4.6 Cálculos das propriedades farmacocinéticas e toxicológicas in
silico ....................................................................................................... 63
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................. 64
5.1 Síntese dos intermediários biarilas via reação de Suzuki .......... 65
5.1.1 Síntese da 4-aminobifenila (32) ............................................... 65
5.1.2 Síntese de outras biarilaminas via reação de Suzuki .............. 69
5.2 Síntese da base de Schiff padrão 7 ........................................... 73
5.3 Síntese de outros derivados biaril-bases de Schiff ..................... 78
5.4 Estudos toxicológicos in silico dos derivados bases de Schiff . 105
5.5 Teste de atividade antibacteriana e antifúngica de alguns
derivados biaril-base de Schiff ............................................................. 111
6. CONCLUSÃO ........................................................................................... 111
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 112
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Estrutura química da benzilpenicilina (penicilina G). ....................... 21
Figura 2: Estruturas químicas da meticilina e carbapanem. ........................... 22
Figura 3: Estrutura química do salvarsan. ...................................................... 22
Figura 4: Estrutura química da quinina. .......................................................... 23
Figura 5: Estrutura química da cloroquina. ..................................................... 23
Figura 6: Estruturas químicas do Prontosil Rubrum® e da sulfanilamida. ...... 24
Figura 7: Estruturas químicas da sulfapiridina e sulfatiazol. ........................... 24
Figura 8: Estruturas químicas das penicilinas e cefalosporinas ...................... 25
Figura 9: Estrutura química da tetraciclina. ..................................................... 26
Figura 10: Estrutura química da estreptomicina. ............................................ 26
Figura 11: Estrutura química do diastereômero (R,R) do cloranfenicol. ......... 27
Figura 12: Estrutura química da eritromicina. ................................................. 27
Figura 13: Geometrias possíveis para isômeros de iminas. ........................... 32
Figura 14: Tautomeria da ligação C-N da imina ............................................. 32
Figura 15: Representação da influência dos efeitos eletrônicos no carbono
imínico relatada por Esteves-Souza e colaboradores (2004). ................................... 34
Figura 16: Exemplos de bases de Schiff biologicamente ativas
Ancistrocladidina, derivados de chitosana e N-(Salicilideno)-2-hidroxianilina. .......... 37
Figura 17: Estrutura química da clofazimina. .................................................. 38
Figura 18: Derivados benzotiazóis bases de schiff (3a-g) com atividade
antibacteriana relatado por Alang e colaboradores (2003). ....................................... 38
Figura 19: Derivados morfolina-bases de Schiff (4a-c) com atividade
antibacteriana descrito por Panneerselvam e colaboradores (2012). ....................... 39
Figura 20: Estruturas químicas das iminas (6a e 6b) com atividade
antibacteriana desenvolvida por Kursunlu e colaboradores (2013). .......................... 40
Figura 21: Estruturas das iminas (7-16) com atividade antibacteriana
desenvolvida por Pop e colaboradores (1987). ......................................................... 41
Figura 22: Estruturas químicas dos fármacos Diflunisal, Felbinaco,
Flurbiprofeno, Fenbufeno e Xenbucino. .................................................................... 43
Figura 23: Estruturas químicas dos fármacos bifenomicinas A-B, cloropeptina
I, irbesartana e losartana. .......................................................................................... 44
Figura 24: Cromatograma e Espectro de massas da 4-aminobifenila (32). .... 68
xi
Figura 25: Cromatograma e Espectro de massas da 4’-metóxi-4-aminobifenila
(34). ........................................................................................................................... 70
Figura 26: Cromatograma e Espectro de massas da 4’-ciano-4-aminobifenila
(35) ............................................................................................................................ 71
Figura 27: Cromatograma e Espectro de massas de 2’,4’-difluor-4-
aminobifenila (36) ...................................................................................................... 72
Figura 28: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff 7 ........... 75
Figura 29: Espectro de RMN-H1 (500 MHz) da base de Schiff 7 em CDCl3. .. 76
Figura 30: Expansão da região aromática entre 8,0 e 7,0 ppm do RMN-H1
(500 MHz) da base de Schiff 7 em CDCl3. ................................................................ 76
Figura 31: Estrutura numerada da base de Schiff (7) ..................................... 77
Figura 32: Derivados biaril-base de Schiff (10, 13-15 e 24-31) planejadas para
esse trabalho. ............................................................................................................ 78
Figura 33: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (10) ...... 80
Figura 34: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (13)....... 81
Figura 35: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (14)....... 82
Figura 36: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (15) ...... 83
Figura 37: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (24) ...... 84
Figura 38: Espectro de RMN-H1 (500 MHz) da base de Schiff (24) em CDCl3.
.................................................................................................................................. 85
Figura 39: Expansão da região aromática 8,0 a 7,0 ppm do RMN-H1 (500
MHz) da base de Schiff (24) em CDCl3. .................................................................... 86
Figura 40: Estrutura numerada da base de Schiff (24). .................................. 86
Figura 41: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (25)....... 88
Figura 42: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (26)....... 89
Figura 43: Espectro de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (26) em CDCl3.
.................................................................................................................................. 90
Figura 44: Expansão da região aromática 8,0 a 7,0 ppm do RMN-H1 (400
MHz) da base de Schiff (26) em CDCl3. .................................................................... 90
Figura 45: Estrutura numerada da base de Schiff (26). .................................. 91
Figura 46: Espectro de RMN-C13 (100 MHz) de (26) em CDCl3. .................... 92
Figura 47: Expansão dos sinais do RMN-C13 (100 MHz) de (26) em CDCl3. .. 93
Figura 48: Cromatograma e espectro de massas da base de Schiff (27). ...... 94
xii
Figura 49: Espectro de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (27) em CDCl3.
.................................................................................................................................. 95
Figura 50: Expansão da região aromática de 9,0 a 7,0 ppm do RMN-H1 (400
MHz) da base de Schiff (27) em CDCl3. .................................................................... 96
Figura 51: Estrutura numerada da base de Schiff (27). .................................. 96
Figura 52: Cromatograma e espectro de massas da base de Schiff (28). ...... 98
Figura 53: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (29) ...... 99
Figura 54: Espectro de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (29) em CDCl3.
................................................................................................................................ 100
Figura 55: Expansão da região aromática de 8,0 a 7,0 ppm do RMN-H1 (400
MHz) da base de Schiff (29) em CDCl3 ................................................................... 100
Figura 56: Estrutura numerada de (29). ........................................................ 101
Figura 57: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (30)..... 102
Figura 58: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (31)..... 103
Figura 59: Fragmentos propostos para os picos m/z 180 e m/z 152
observados nos espectros de massas dos derivados (7, 10, 13-15 e 24-28). ........ 104
Figura 60: Fragmentos propostos para os picos m/z 244, m/z 210, m/z 168 e
m/z 139 observados no espectro de massas da base de Schiff (29). ..................... 104
Figura 61: Fragmentos propostos para os picos m/z 205, m/z 177 e m/z 101
observados no espectro de massas da base de Schiff (30). ................................... 105
Figura 62: Fragmentos propostos para os picos m/z 216, m/z 188, m/z 112 e
m/z 94 observados no espectro de massas da base de Schiff (31). ....................... 105
Figura 63: Descritores do servidor OSIRIS paras os fármacos diflunisal e
clofazimina. ............................................................................................................. 110
xiii
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1: Reação de formação de base de Schiff ...................................... 29
Esquema 2: Proposta mecanística para formação de Base de Schiff. ........... 30
Esquema 3: Síntese para obtenção de aldiminas e cetiminas, respectivamente
.................................................................................................................................. 31
Esquema 4: Síntese de aminas secundárias (1a-g) a partir da redução de uma
série de bases de Schiff (2a-g) descrita por Esteves-Souza e colaboradores (2004).
.................................................................................................................................. 33
Esquema 5: Esquema geral de aplicação de Bases de Schiff em síntese
orgânica..................................................................................................................... 35
Esquema 6: Reação de transaminação através de base de Schiff de um
aminoácido ao ceto-ácido e vice-versa. .................................................................... 36
Esquema 7: Glicação protéica por glicose. ..................................................... 37
Esquema 8: Síntese dos derivados bases de Schiff 5a-h descrita por
Raghuwanshi e Mahalle (2014). ................................................................................ 40
Esquema 9: Reação de Suzuki para obtenção de biarilas substituídas descrita
por Liu e colaboradores (2005). ................................................................................ 45
Esquema 10: Ciclo catalítico geral da reação de Suzuki adaptado de Biajoli e
colaboradores (2014). ............................................................................................... 46
Esquema 11: Reação de Suzuki na síntese de biarilas substituídas utilizando
um sistema Pd(OAc)2-H2O-PEG-2000 relatada por Liu e colaboradores (2005). ..... 48
Esquema 12: Reação de Suzuki para obtenção da 4-acetilbifenila (19) usando
PEG-300 como solvente descrita por Silva e colaboradores (2010). ........................ 48
Esquema 13: Preparação do diflunisal pela reação de Suzuki usando uma
fosfina volumosa descrita por DeVasher e colaboradores (2004). ............................ 49
Esquema 14: Síntese de derivados bis-bases de Schiff (20) sob irradiação de
micro-ondas descrita por Shinde e colaboradores (2014). ........................................ 50
Esquema 15: Síntese via reação de Suzuki de furano-cumarinas biarilas (21a-
h) descrita por Ashok e colaboradores (2016)........................................................... 51
Esquema 16: Síntese de derivados bases de Schiff (22a-l) descrita por Shukla
e colaboradores (2017). ............................................................................................ 52
Esquema 17: Análise retrossintética da síntese dos derivados ...................... 64
xiv
Esquema 18: Reação de Suzuki para obtenção da 4-aminobifenila (32) de
acordo com Liu e colaboradores (2005). ................................................................... 65
Esquema 19: Síntese dos intermediários 4’-metóxi-4-aminobifenila (34), 4’-
ciano-4-aminobifenila (35) e 2’,4’-difluor-4-aminobifenila (36) via reação de Suzuki. 69
Esquema 20: Reação de formação da base de Schiff 7 ................................. 73
xv
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Derivados Bases de Schiff de 4-aminobifenila (7-16) com atividade
antimicrobiana descrita por Pop e colaboradores (1987). ......................................... 42
Tabela 2: Resultados do estudo da reação de Suzuki para obtenção de ....... 60
Tabela 3: Dados das biarilas 34, 35 e 36. ....................................................... 60
Tabela 4: Resultados do estudo para obtenção da base de Schiff 7 sob ....... 61
Tabela 5: Resultados do estudo para obtenção da base de Schiff 7 sob ....... 62
Tabela 6: Estudo das condições reacionais da síntese da 4-aminobifenila (32
.................................................................................................................................. 66
Tabela 7: Estudo da metodologia da síntese de 4-bifenilamina sob irradiação
das micro-ondas variando a fonte de paládio ............................................................ 67
Tabela 8: Resultados da reação de Suzuki dos intermediários 34, 35 e 36 ... 69
Tabela 9: Estudo metodológico para obtenção da base de Schiff (7) ............. 74
Tabela 10: Dados dos sinais de RMN-H1 da base de Schiff 7 em comparação
com a literatura* ........................................................................................................ 77
Tabela 11: Dados de caracterização dos derivados biaril-base de schiff
sintetizados. .............................................................................................................. 79
Tabela 12: Dados dos sinais de RMN-H1 (500 MHz) de (24) em comparação
com a literatura* ........................................................................................................ 87
Tabela 13: Dados dos sinais de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (26). . 91
Tabela 14: Dados de deslocamento químico ( ) do espectro de RMN-C13 (100
MHz) de (26) ............................................................................................................. 93
Tabela 15: Dados dos sinais de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (27) .. 97
Tabela 16: Dados de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (29). ................ 101
Tabela 17: Riscos de toxicidades calculados pelo programa OSIRIS para os
derivados (7, 10, 13-15 e 24-31). ............................................................................ 105
Tabela 18: Resultados das propriedades físico-químicas relacionadas a
farmacocinética dos derivados bases de Schiff (7, 10, 13-15 e 24-31). .................. 108
Tabela 19: Cálculos do Molinspiration para os derivados (7, 10, 13-15 e 24-
31) ........................................................................................................................... 109
xvi
LISTA DE SÍMBOLOS, ABREVIATURAS E SIGLAS
ADMET - absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade
CCD – cromatografia em camada delgada
CDCl3 – Clorofórmio Deuterado
CG-EM - cromatografia gasosa acoplada á espectrometria de massas
d – sinal duplo (dupleto)
dba - dibenzalacetona
dd – duplo sinal duplo (duplo dupleto)
DNA – deoxyribonucleic acid (ácido desoxirebonucleico)
Hz – Hertz
IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry – (União
internacional de Química Pura e Aplicada)
J – Joule (Constante de acoplamento)
m – sinal múltiplo (multipleto)
MHz - megahertz
Min - minuto
MO – micro-ondas
Pd - paládio
PEG – poli(etilenoglicol)
PEG-1500 – polietilenoglicol 1500 unidades
P.F. – Ponto de Fusão
ppm – parte por milhão
RMN – Ressonância Magnética Nuclear
RMN-H1 – Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio
RMN-C13 – Ressonância Magnética Nuclear de Carbono
RTECS - Registry of Toxic Effects of Chemical Substances
rpm – Rotações por minuto
s – sinal simples (simpleto)
SAR – relação estrutura e atividade
t – sinal triplo (tripleto)
TBAB – tetrabutylammonium bromide (brometo de tetrabutilamônio)
td – triplo sinal duplo (triplo dupleto)
TMS – tetrametilsilano
xviii
RESUMO
As bases de Schiff foram consideradas os agentes que têm mais eficácia
atividade contra as bactérias infecciosas devido seu grupo azometino (-C=N-),
incluindo sua importância no estudo frente a atividade antibacteriana.
Formam uma classe importante de compostos orgânicos devido a sua grande
variedade de aplicações em vários campos. São usadas como moléculas bioativas,
catalisadores, intermediários em síntese orgânica, corantes, estabilizadores de
polímeros, inibidores de corrosão, herbicidas, cristais líquidos, entre outros. Por
outro lado as biarilas apresentam uma expressiva lista de atividades biológicas,
incluindo a capacidade inibitória para uma série de bactérias e fungos.
Com base nisso, foram sintetizadas 14 biaril-bases de Schiff através da
condensação das respectivas biarilaminas, que foram sintetizadas previamente
através da reação de acoplamento cruzado c-c de Suzuki, e aldeídos substituídos
sob irradiação de micro-ondas com rendimento entre 10-90%. Estudos in silico foram
realizados pelos servidores do OSIRIS e Mollinspiration para avaliar o risco de
toxicidade das biaril-bases de Schiff. Todas apresentaram um alto risco de
mutagenicidade e tumorigenicidade e baixo risco para efeito irritante e efeito de
reprodução. Nos descritores de Druglikeness e Drug-score foram observados baixos
valores e a biodisponibilidade oral obedeceram ao menos 1 ponto da regra do 5 de
Lipinski. Por fim, testes para avaliação da capacidade inibitória de bactérias e fungos
usando disco de difusão com algumas biaril-bases de schiff sintetizadas não
indicaram atividade inibitória.
Palavras-chave: biaril-bases de Schiff, Suzuki, biarilas, micro-ondas
xix
ABSTRACT
Schiff bases were considered the most effective agents against infectious
bacteria due to their azomethine group (-C=N-), including their importance in the
study against antibacterial activity.
Schiff bases form an important class of organic compounds due to their wide
variety of applications in various fields. Schiff bases are used as bioactive molecules,
catalysts, intermediates in organic synthesis, dyes, polymer stabilizers, corrosion
inhibitors, herbicides, liquid crystals, among others. Biaryls have an expressive list of
biological activities, including the inhibitory capacity for a number of bacteria and
fungi.
Based on this, 14 biaryl-Schiff bases were synthesized by condensation of the
respective biarylamines, which were previously synthesized by the Suzuki C-C cross-
coupling reaction, and substituted aldehydes under microwave irradiation in 10-90%
yield. In silico studies were performed by the OSIRIS and Mollinspiration servers to
assess the risk of toxicity of biaryl-Schiff bases. All presented a high risk of
mutagenicity and tumorigenicity and low risk for irritating effect and reproduction
effect. In the descriptors of Druglikeness and Drug-score were observed low values
and the oral bioavailability obeyed at least 1 point of the rule of 5 of Lipinski. Finally,
tests for evaluation of the inhibitory capacity of bacteria and fungi using diffusion disc
with some synthesized biaryl-Schiff bases did not indicate inhibitory activity.
Keywords: biaryl-Schiff bases, Suzuki, biaryls, microwave
20
1. INTRODUÇÃO
1.1 Química Medicinal
A Química Medicinal é uma área da química que envolve diversos aspectos
das ciências (biológica e farmacêutica), que inclui o planejamento, a descoberta, a
identificação e a preparação de compostos biologicamente ativos, que levam o nome
de protótipos, o estudo de metabolismo, interpretação do mecanismo de ação ao
nível molecular e a construção das relações entre a estrutura química e a atividade
farmacológica (SAR)(Lima, 2007).
1.2 A importância da descoberta dos antibacterianos na química medicinal
A descoberta dos antibióticos revolucionou a ciência e modificou todo o
panorama de tratamento de infecções. No início do século 20, antibióticos naturais,
tais como β-lactâmicos, tetraciclinas e macrólideos, tiveram um impacto profundo na
saúde humana, possibilitando o tratamento rápido de infecções microbianas que
antes eram fatais (Kealey et al., 2017).
As bactérias são organismos unicelulares identificados pela primeira vez em
1960, somente a partir do século XIX as primeiras correlações entre os micro-
organismos e processos infecciosos foram relatadas. Após a segunda metade do
século XIX, cientistas conseguiram correlacionar que certas enfermidades, como
tuberculose, febre tifóide e cólera, eram causadas por esses micro-organismos.
Desta forma começou a necessidade de pesquisas mais aprofundadas em buscas
de agentes químicos que apresentassem atividade antibiótica (Guimarães et al.,
2010).
Os produtos naturais e os seus derivados obtidos através de semi-síntese
compreendem a maioria dos antibióticos de uso clínico, cerca de 60% de todos os
antibióticos no mercado mundial tem origem de produtos naturais e seus análogos.
Os antibióticos podem ser classificados como: β-lactâmicos (penicilinas,
cefalosporinas, carbapeninas, oxapeninas e monolactamas), tetraciclinas,
aminoglicosídeos, macrolídeos, peptídeos cíclicos, estreptograminas, entre outros
(lincosamidas, cloranfenicol, rifamicinas etc) (Newman e Cragg, 2016).
21
A benzilpenicilina, ou penicilina G (classe β-lactâmico) (Figura 1), descoberta
por Alexander Fleming em 1928, foi um dos primeiros antibióticos a serem utilizados
com sucesso e está disponível no mercado desde 1941. (Davies e Davies, 2010).
Figura 1: Estrutura química da benzilpenicilina (penicilina G).
Após a introdução da penicilina G para uso terapêutico foi identificada uma
bactéria penicillinase onde se observou a resistência às penicilinas. Essas
informações sobre a resistência bacteriana e os aumentos da resistência bacteriana
frente a múltiplos medicamentos de uso clínico já são considerados um problema de
saúde global crítico. As bactérias multiplicam-se rapidamente, sofrem mutação, e
podem trocar material genético entre linhagens de mesma espécie ou de espécies
diferentes, configurando em micro-organismos de alta capacidade de adaptação.
Desta forma a alta exposição a agentes químicos potentes, mau uso e não
conformidade no tratamento, uso massivo de antibióticos humanos na criação de
animais criam cada vez mais um ambiente propício para a resistência bacteriana
(Davies e Davies, 2010).
Sem dúvida há um amplo consenso de que existe uma necessidade urgente
de desenvolver novos e eficazes quimioterápicos antibacterianos. Para orientar e
coordenar o futuro desenvolvimento de antibióticos, a OMS (Organização Mundial de
Saúde) recentemente priorizou os 12 patógenos bacterianos mais resistentes a
fármacos para qual o desenvolvimento de novas opções de tratamento
antibacteriano é mais necessário. Esta lista compreende muitas infecções que são
adquiridas em hospitais ou centros de saúde, tais como o Staphylococcus aureus
(MRSA) resistente à meticilina, ou Acinetobacter baumannii resistente ao
carbapenem (Figura 2). Além disso, Mycobacterium tuberculosis não foi
deliberadamente incluída nessa lista, mas é uma prioridade estabelecida
globalmente para que o desenvolvimento de novos tratamentos também seja
urgentemente necessário (Van Geelen et al., 2018).
22
HS
CH3
CH3
N
O
NH
O
O
CH3
OCH3
OH
O H
H
R1
ON
OHO
H
R3
R2
Meticilina Carbapanem
Figura 2: Estruturas químicas da meticilina e carbapanem.
A terapia moderna por produtos químicos – quimioterapia - tiveram uma
grande contribuição do pesquisador Paul Ehrlich (Prêmio Nobel em 1908), o qual
recebeu a alcunha de “pai da quimioterapia”, em seu trabalho mais importante o
pesquisador sintetizou o salvarsan (Figura 3) que foi o primeiro antibiótico utilizado
no tratamento da sífilis (Bosch e Rosich, 2008).
As
AsOH
NH2
NH2
OH
Figura 3: Estrutura química do salvarsan.
Diversos compostos foram investigados ao longo dos anos como agentes
antibacterianos. A quinina (Figura 4) é um produto natural que foi relatado possuir
diversas atividades farmacológicas dentre elas antitérmicas, antimaláricas e
analgésicas. A extração da quinina é feita a partir da casca da árvore da Quina
(Cinchona L.) porém sua extração a partir da casca não rende tanto quanto a
extração a partir da árvore inteira. A obtenção comercial da quinina quase levou à
extinção as árvores amazônicas. Apesar da comprovação de um leve benefício
clínico, apresentou relativa toxicidade, assim levando a modificações estruturais da
quinina, para diminuição da toxicidade (Langford et al., 2003; De Oliveira e
Szczerbowski, 2009).
23
Figura 4: Estrutura química da quinina.
Em 1946, a cloroquinina (Figura 5) foi sintetizada a partir da quinina e
mostrou ser altamente eficaz contra a malária, Além do seu uso como medicamento
antipalúdico, a cloroquina é utilizada no tratamento de artrite reumatóide e lúpus. Os
esforços para encontrar uma molécula eficaz devem-se ao fato que muitos soldados
morriam por conta dessa doença nos anos 90. Atualmente se sabe que a cloroquina
causa bloqueio dos canais de sódio, levando a desaceleração da condução
atrioventricular. A toxicidade resulta em diminuição da contração cardíaca e aumento
do risco de arritmias reincidentes(De Oliveira e Szczerbowski, 2009).
Figura 5: Estrutura química da cloroquina.
A sulfonamida (Prontosil Rubrum®) (Figura 6) inaugurou uma nova era na
medicina. O fármaco foi desenvolvido, em 1932, pela empresa Bayer na Alemanha.
A sulfonamina é um azo-composto e foi o primeiro medicamento do grupo
das sulfonamidas a ser testado como antibacteriano, com um efeito relativamente
amplo frente a Cocos gram-positivos, porém não se revelou eficaz contra
enterobactérias. A eficiência do Prontosil foi comprovada em tratamentos, porém
essa substância ao ser testada in vitro, no máximo, apresentava uma ação
levemente antagônica ao crescimento de estreptococos hemolíticos. Ao se analisar
metabólitos no sangue e urina de pacientes em tratamento com Prontosil,
detectaram a presença de sulfanilamida (substância conhecida desde 1908).
Estudos cuidadosos e uma intensa investigação revelaram que o Prontosil se
metabolizava em sulfanilamida (Figura 6), um antibiótico mais efetivo. Concluiu-se
24
que a parte ativa da molécula era a sulfanilamida, desta forma o Prontosil foi
denominado um pró-fármaco, uma vez que não é a substância responsável pelo
efeito biológico, porém produz um fármaco eficaz (Borges et al., 2005).
N
N
NH2
NH2
S
O
ONH2
NH2
SO
ONH2
Prontosil Sulfanilamida
Figura 6: Estruturas químicas do Prontosil Rubrum® e da sulfanilamida.
Esses estudos levaram à investigação de compostos contendo a função
sulfonamida como potenciais antibióticos, e levaram a uma série de agentes
antibióticos eficazes. Muitos destes compostos como sulfapiridina e sulfatiazol
(Figura 7) apresentam atividade antibacteriana de amplo espectro e superioridade
terapêutica. (Wainwright e Kristiansen, 2011).
NH2
SO
O
NH
N
NH2
SO
O
NH
N
S
Sulfapiridina Sulfatiazol
Figura 7: Estruturas químicas da sulfapiridina e sulfatiazol.
A descoberta da penicilina continua sendo um dos marcos mais importantes
da história da ciência. Modificou permanentemente a pesquisa de doenças
infecciosas e a medicina terapêutica, transformou as expectativas dos pacientes e
as estruturas das empresas farmacêuticas, contribuiu com novos conhecimentos em
microbiologia e biologia molecular. A penicilina está intrinsecamente ligada ao nome
25
de Alexander Fleming, cientista que descobriu uma atividade antibacteriana em um
meio de crescimento de Penicillium. Embora Fleming tenha sido capaz de
demonstrar seu potencial antibacteriano, ele não conseguiu isolar o princípio ativo.
Florey e Chain estudaram a fundo a penicilina, os esforços dos cientistas foram
recompensados, foram laureados juntamente com Fleming. A penicilina foi tão
importante no tratamento de infecções bacterianas que grupos de pesquisa do
mundo todo tem como proposito de pesquisa isolamento, purificação, teste e síntese
de medicamentos a base de penicilina. Os antibióticos que possuem em sua
estrutura anéis β-lactâmico como os derivados das penicilinas e os derivados das
cefalosporinas (Figura 8), tem sua ação terapêutica associado a estrutura do anel β-
lactâmico. (Bennett e Chung, 2001; Ligon, 2004).
S
CH3
CH3
H
N
O
NH
OR
OH
O
SR
N
O
NH
O
R
OH
ONH
O
Penicilinas Cefalosporinas
Anel B-Lactâmico
Figura 8: Estruturas químicas das penicilinas e cefalosporinas
A busca de antibióticos continuou a ser bem-sucedida com o isolamento e
determinação da estrutura de antibióticos complexos, como a tetraciclina (Figura 9)
e a estreptomicina. As tetraciclinas são antibióticos policetídicos exibindo atividade
contra uma ampla gama de bactérias gram-positivas e gram-negativas, e atualmente
são utilizados para terapia e profilaxia para infecções humanas e para prevenção e
controle de infecções bacterianas em medicina veterinária (Pezzella et al., 2004).
26
H
H
OH OH
O
NH2
O
OH
NCH3
CH3
O
OH
CH3OH
H
Figura 9: Estrutura química da tetraciclina.
A estreptomicina (Figura 10) foi um dos primeiros aminoglicosídeos
descobertos e foi isolada em 1944 da Streptomyces griseus, sendo um dos
principais representantes da classe. As estreptomicinas são substâncias que
possuem um grupo amino e uma unidade de carboidrato. Foi o primeiro agente
específico efetivo no tratamento da tuberculose. É um bactericida de pequeno
espectro e muito utilizado em medicina clínica, mas este antibiótico permanece
importante para terapia e promoção do crescimento em animais e para controle de
doenças bacterianas em plantas (Schatz e Waksman, 1944).
CH3
NH
OH
OH
OH
O
O
O
OH
OH
NH
NH2 NH
OH
NHNH2
NH
O
CH3
OH
O
H
H
H
H H
H
H
H
Figura 10: Estrutura química da estreptomicina.
O cloranfenicol, originalmente referido como cloromicetina, foi isolado pela
primeira vez de Streptomyces venezuelae, em 1947, e mostrou ser um antibiótico de
amplo espectro. A sua estrutura com dois carbonos quirais possui quatro
estereoisômeros, no qual somente o diastereômero (R,R) é ativo contra micro-
organismos (Figura 11). A partir desta descoberta começaram os estudos de
estereoisômeros como agentes medicinai (Hanekamp e Bast, 2015).
27
O
Cl
Cl
OHOH
N+
O-
O
NH
Figura 11: Estrutura química do diastereômero (R,R) do cloranfenicol.
A eritromicina (Figura 12), isolada pela primeira vez da Streptomyces
erythreus, é um dos mais seguros antibióticos em uso clínico porque age frente à
maioria dos patógenos respiratórios. A eritromicina é considerada segura e
amplamente prescrita para crianças sendo classificada como um antibiótico
macrolídeos. Os macrolídeos naturais caracterizam-se pela presença de lactonas
macrocíclicas de origem policetídica de 14 ou 16 membros, ligadas a um carboidrato
e um amino-carboidrato (Dodhia e Miller, 1998).
Figura 12: Estrutura química da eritromicina.
Portanto, diante desse cenário de resistência bacteriana e toxicidade, há uma
necessidade imediata e constante de novas moléculas com melhor índice
terapêutico, desta forma a síntese orgânica possui um papel muito importante na
produção de um fármaco, permitindo a elaboração de moléculas em diversos níveis
de complexidade. Essa peculiaridade permite racionalização de rotas sintéticas, com
o objetivo de rotas mais simples e menos poluentes, obtenção de melhores
rendimentos globais e pureza dos produtos sintetizados (Menegatti et al., 2001).
As bases de Schiff foram consideradas os agentes que têm mais eficácia
atividade contra as bactérias infecciosas devido seu grupo azometino (C=N), em
diversos trabalhos pesquisadores relatam a importância das bases de Schiff para o
estudo frente a atividade antibacteriana.
28
No próximo tópico será abordada uma introdução sobre as bases de Schiff e
sua importância na química medicinal.
1.3 Bases de Schiff
Segundo a IUPAC, as iminas são compostos orgânicos que apresentam em
sua estrutura um grupamento R2C=N-R, pelo menos. Usualmente, as iminas são
conhecidas como Bases de Schiff, pois receberam o nome do pesquisador Hugo
Joseph Schiff que publicou um trabalho intitulado “A New Series of Organic Bases”
(Nova série de bases orgânicas) (Qin et al., 2013).
As bases de Schiff formam uma classe importante de compostos orgânicos
devido a sua grande variedade de aplicações em vários campos, incluindo química
analítica, inorgânica e biológica. Muitos pesquisadores relatam em seus trabalhos a
variedade de aplicações envolvendo as bases de Schiff, são usadas como
moléculas bioativas, catalisadores, intermediários em síntese orgânica, corantes,
estabilizadores de polímeros, inibidores de corrosão, herbicidas, cristais líquidos,
entre outros (Silva et al., 2011; Anand et al., 2012; Rudrapal e De, 2013; Meenachi e
Chitra, 2015; Hameed et al., 2017).
O grande espectro de atividades farmacológicas, com uma grande variedade
de propriedades biológicas tem atraído a atenção da Química Medicinal, atividades
relacionadas a anti-inflamatório, antioxidante, antileshimania, analgésico, antiviral,
antibacteriano, antifúngico, anticonvulsivante, antitubercular, anticancerígeno,
antioxidante, anti-helmíntico, e assim por diante. O grupo azometino (C=N)
proporciona diferentes interações devido ao caráter eletrofílico do carbono e
nucleofílico no nitrogênio, inibindo sítios ativos de doenças, enzimas ou replicação
do DNA. Atualmente, diversos grupos de pesquisa vêm estudando a possibilidade
da formação de complexos com metais de transição de derivados de bases de
Schiff, para o aumento da atividade biológica. (Anand et al., 2012; Kajal et al., 2014;
Meenachi e Chitra, 2015).
29
1.3.1 Síntese, reatividade e geometria de bases de Schiff
A formação de uma base de Schiff (imina) depende da condensação de um
aldeído ou cetona com uma amina primária, no qual o produto gerado é uma imina e
água (Esquema 1).
R R1
O
NH2 R2
R2
N
R1
R
OH2+ +
Esquema 1: Reação de formação de base de Schiff
Os substituintes das bases de Schiff podem ser tanto grupamentos aquilas ou
arilas, onde os grupamentos arilas são mais estáveis e mais facilmente sintetizados
em comparação com os substituintes alquilas que são relativamente instáveis, esta
estabilidade é ocasionada pelo efeito de ressonância do anel aromático.
A formação das iminas é um processo reversível e, geralmente, utiliza-se
catalise ácida sob aquecimento, o grupamento azometínico (C=N) tende a se
hidrolisar facilmente retornando ao seu estado inicial; para que isso não ocorra
alguns cuidados devem ser tomados. A água gerada no meio reacional pode ser
retirada através de uma aparelhagem chamada Dean-Stark, que consiste em uma
vidraria de destilação com uma coluna lateral que recolhe a água formada através
da condensação. A partir deste ponto, outros procedimentos podem ser realizados
como o uso de agentes desidratantes, tais como sulfato de sódio anidro e peneira
molecular. (Westheimer e Taguchi, 1971).
30
No mecanismo para a formação das bases de Schiff ocorre uma adição
nucleofílica à carbonila na primeira etapa, e a segunda etapa segue com a formação
de um intermediário tetraédrico e por fim a eliminação da água. (Esquema 2).
Esquema 2: Proposta mecanística para formação de Base de Schiff.
A amina reage com o aldeído ou cetona para formar um intermediário de
adição instável chamado carbinolamina. A carbinolamina sofre desidratação que
pode ocorrer por catálise ácida. A etapa da desidratação da carbinolamina é
determinante na velocidade de formação das bases Schiff, a concentração do ácido
não pode ser muito alta porque as aminas são substâncias básicas. Se a amina for
protonada torna-se não nucleofílica e o equilíbrio é direcionado para a esquerda não
ocorrendo a formação da carbinolamina. Portanto, sínteses de bases de Schiff
(iminas) são realizadas, preferencialmente, em pH ligeiramente ácido.
31
As iminas podem ser provenientes de dois tipos de compostos carbonilados
diferentes: as aldiminas, que são provenientes da condensação de um aldeído com
uma amina primária ou as cetiminas, que são provenientes da reação de uma
cetona com uma amina primária (Esquema 3). (Clayden et al., 2001; Carey e
Sundberg, 2007).
H
R1
O
NH2 R2
R1
R1
O
NH2 R2
R2
N R1
H
R2
N R1
R3
+
+
OH2
OH2
+
+
Esquema 3: Síntese para obtenção de aldiminas e cetiminas,
respectivamente
Ambas as reações têm como intermediário a carbinolamina, onde é gerado o
carbono sp3 tetracoordenado. Os aldeídos são mais reativos quando comparados às
cetonas, essa relação pode ser observada, na adição nucleofílica. A adição
nucleofílica se dá com maior facilidade em aldeídos, quando comparados as cetonas
devido a fatores estéricos e eletrônicos.
Do ponto de vista estérico, os aldeídos são menos impedidos que as cetonas,
com isso há uma maior facilidade ao ataque nucleofílico. Outro fator preponderante
está relacionado com a natureza do grupo R, se for um grupo doador de densidade
eletrônica diminui o caráter eletrofílico do carbono da carbonila.
32
O fato de que as iminas possuem uma ligação dupla sugere que dois
isômeros geométricos sejam possíveis (Figura 13).
C N
R3
R1
R2
C N
R1
R2 R3
Figura 13: Geometrias possíveis para isômeros de iminas.
As iminas, geralmente, não podem ser isoladas em ambas as formas sin e
anti, o que se deve à facilidade de rotação livre sobre a ligação dupla carbono-
nitrogênio durante a formação da imina. Isso provavelmente decorre do fato da
eletronegatividade do nitrogênio em comparação com a do carbono causar uma
redução do caráter de ligação dupla da ligação imínica por uma polarização (Figura
14).
Figura 14: Tautomeria da ligação C-N da imina
Atualmente, a investigação sobre a estrutura molecular, antes só realizada
por espectroscopia experimental e cristalografia de raios-X, vem sendo realizada
também por métodos computacionais. A opção por estes métodos tem sido
encorajada pelos avanços da tecnologia computacional e pelo seu baixo custo. A
evolução dos cálculos envolvendo orbitais moleculares resultou em dois tipos de
métodos, chamados ab initio e semi-empíricos. Nos métodos ab initio, a equação de
Schrödinger é resolvida sem a aplicação de parâmetros empíricos. No entanto, os
cálculos com esses métodos são extremamente lentos e a sua aplicação rotineira
para sistemas muito complexos, com muitos átomos, é inviável. Em comparação,
simplificações introduzidas nos métodos semi-empíricos tornam viável o cálculo, em
computadores de baixo custo, de sistemas moleculares com várias centenas de
orbitais. Estas simplificações incluem a consideração apenas dos elétrons de
valência, a restrição do conjunto de bases à representação mínima e recobrimento
dos orbitais atômicos localizados em átomos diferentes.
33
Esteves-Souza e colaboradores sintetizaram algumas aminas secundárias
(1a-g) a partir da redução de bases de Schiff da série N-p-X-benziliden-N-3,3-
difenilpropilaminas (2a-g) (Esquema 4), para estudarem o comportamento dessas
bases de Schiff (Esteves-Souza et al., 2004).
N
RNH
R
NaBH4
Etanol Refluxo
R= H, CH3, N(CH
3)2, OCH
2O, Br, CN, NO
2
2a-g 1a-g
Esquema 4: Síntese de aminas secundárias (1a-g) a partir da redução de
uma série de bases de Schiff (2a-g) descrita por Esteves-Souza e colaboradores
(2004).
Os valores dos parâmetros teóricos obtidos para as bases de Schiff foram
analisados e observou-se que os derivados com substituintes doadores de elétrons
permitiram ao carbono imínico um maior caráter eletrofílico, pois apresentaram
menores valores de carga e densidade eletrônica. Este resultado se deve ao efeito
de ressonância que concentra densidade eletrônica no carbono adjacente ao
carbono imínico (Figura 15). Esta carga negativa adjacente estabiliza o
deslocamento da densidade eletrônica da ligação C=N na direção do nitrogênio. Os
substituintes retiradores de elétrons diminuem a eletrofilicidade do carbono imínico,
apresentando valores maiores para carga e densidade eletrônica. Este resultado
corrobora o anterior porque os substituintes retiradores de elétrons devem diminuir a
densidade eletrônica do carbono adjacente ao carbono imínico, desestabilizando o
deslocamento de carga da ligação C=N na direção do átomo de nitrogênio.
34
Figura 15: Representação da influência dos efeitos eletrônicos no carbono
imínico relatada por Esteves-Souza e colaboradores (2004).
A relação encontrada entre a natureza dos substituintes no anel ligado ao
carbono imínico das moléculas e os valores de densidade eletrônica mostrou que as
bases de Schiff, com substituintes doadores são mais reativas do que as com
retiradores de elétrons, o que foi coerente com os resultados experimentais obtidos
pelos autores.
35
1.4 Importância de Bases de Schiff em síntese orgânica, bio-processos e
química farmacêutica
1.4.1 Bases de Schiff como precursoras de inúmeros processos orgânicos
versáteis para a produção de intermediários/produtos
Como precursores versáteis para sínteses orgânicas, podemos identificar, em
uma simplificação, quatro tipos diferentes de reações em que as bases de Schiff
foram encontradas em aplicações importantes (Esquema 5): (a) adição de
reagentes organometálicos ou hidreto à ligação C=N; (b) reação Hetero-Diels-Alder
para formação de compostos heterocíclicos (seis membros que contêm nitrogênio);
(c) ligantes para a formação dos correspondentes complexos metálicos em síntese
assimétrica; (d) Reação de Staudinger utilizando cetona para formação do anel de
uma β-lactama biologicamente ativa. (David et al., 2003; Palomo et al., 2004;
Verkade et al., 2008; Allen e Tidwell, 2012)
Esquema 5: Esquema geral de aplicação de Bases de Schiff em síntese orgânica.
36
Nos tópicos seguintes serão relatadas a importância das Bases de Schiff e
suas aplicações em química orgânica e farmacêutica.
1.4.2 Bases de Schiff como intermediários de bio-Processos
A importância das bases de Schiff como intermediários nos processos
biológicos está muito bem estabelecida, basta mencionar um dos processos básicos
da vida: a reação de transaminação (Esquema 6).
Esquema 6: Reação de transaminação através de base de Schiff de um
aminoácido ao ceto-ácido e vice-versa.
Outro bio-processo importante, que atrai o interesse de químicos e biólogos,
está relacionado à glicação da albumina que leva à formação de biomarcadores
importantes, que são preditivos de diabetes tipo II ou à reação entre açúcares e
aminas biologicamente relevantes com a formação de bases de Schiff. Os
intermediários bases de Schiff, por sua vez, evoluem para os Produtos finais de
Glicação Avançada (Advanced Glycation Endproducts - AGE) através de produtos
Amadori (Esquema 7). AGEs estão envolvidos em muitas condições patológicas,
como doenças cardiovasculares, doença de Alzheimer entre outras (Grillo e
Colombatto, 2008; Yamagishi, 2011; Cohen, 2013).
37
Esquema 7: Glicação protéica por glicose.
1.4.3 Algumas aplicações de Bases de Schiff em pesquisa farmacêutica
Aplicações terapêuticas ou biológicas do uso de bases de Schiff estão
relatadas na literatura, quer como potenciais candidatos a medicamentos, como
sondas diagnósticas ou ferramentas analíticas. A atividade das bases de Schiff
como compostos anticancerígenos incluindo complexos metálicos, antibacterianos,
antifúngicos, agentes antivirais, tem sido amplamente estudada. Além disso, as
bases de Schiff estão presentes em vários compostos naturais, semi-sintéticos e
sintéticos com atividades biológicas (Figura 16).
Figura 16: Exemplos de bases de Schiff biologicamente ativas Ancistrocladidina, derivados de chitosana e N-(Salicilideno)-2-hidroxianilina.
A clofazimina (Figura 17) que inicialmente foi sintetizada com objetivo de ser
um corante mostrou ser um potente fármaco no combate a hanseníase e é um
agente antibacteriano que possui poucos relatos de casos de resistência. O seu
mecanismo de ação é desconhecido, porém sua capacidade de ligar-se com o DNA
da mycobacterium leprae pode contribuir para a sua atividade antibacteriana. O
38
principal efeito adverso desse fármaco é o ressecamento da pele, podendo evoluir
para ictiose, notando-se pigmentação avermelhada da pele além de efeitos adversos
gastrointestinais.
CH3
CH3
N
N
Cl
N
NH Cl
Figura 17: Estrutura química da clofazimina.
1.4.4 Bases de Schiff com atividade antibacteriana
Alang e colaboradores descreveram a síntese e a atividade antibacteriana de
novas bases de Schiff derivadas de 2-amino-6-metilbenzotiazol (3a-g) (Figura 18).
Todos os compostos sintetizados mostraram atividade contra bactérias Gram-
positivas – Staphylococcus aureus (MTCC 737) e Staphylococcus epidermidis
(MTCC 3615), e bactérias Gram-negativas – Pseudomonas aeruginosa (MTCC 424)
e Escherichia coli (MTCC 1687) em 1 mg/mL concentração disco. As atividades dos
compostos foram comparadas com a droga padrão ampicilina (Alang et al., 2010).
S
N
NH
N
CH3
R1
CH3
R1= 2-C
6H
4, 4-C
6H
4, 2-ClC
6H
4, 4-ClC
6H
4, 2-OHC
6H
4 , 4-OHC
6H
4, 2,5di(OH)C
6H
3
Figura 18: Derivados benzotiazóis bases de schiff (3a-g) com atividade
antibacteriana relatado por Alang e colaboradores (2003).
39
Panneerselvam e colaboradores sintetizaram uma série de bases de Schiff de
4-(2-aminofenil)morfolina (4a-c) (Figura 19) e foram avaliadas quanto as suas
atividades antibacteriana in vitro contra S. aureus, S. epidermis, B. cereus, B.
subtilis, P. aureus, K. pneumonia e E. coli e atividades antifúngicas contra A. niger e
C. albicans. Suas concentrações inibitórias mínimas (MIC - (Minimal Inhibitory
Concentration) foram encontradas na faixa entre 1-10 μg/mL. Os compostos
mostraram promissoras atividades antibacterianas e antifúngicas que foram
comparáveis com os padrões ciprofloxacino e cetoconazol, respectivamente
(Panneerselvam et al., 2010).
N
O
N R
R=C6H
5,C
6H
4NO
2,C
6H
4Cl,
Figura 19: Derivados morfolina-bases de Schiff (4a-c) com atividade
antibacteriana descrito por Panneerselvam e colaboradores (2012).
Raghuwanshi e Mahalle sintetizaram bases de Schiff (5a-h) a partir do
benzaldeído substituído com grupos nitro, metil e cloro condensando com anilina e
p-nitroanilina em etanol na presença de H2SO4 concentrado (Esquema 8). Os
compostos foram testados quanto à atividade antibacteriana contra bactérias como
E. coli, S.typhi, S.ureure, P.vulgaris e P.paratyphi,. Do resultado observou-se que a
presença de grupo nitro aumenta a atividade e o aumento da atividade também está
relacionado ao número de grupos nitro. No entanto, se o grupo cloro for introduzido
na estrutura, o aumento de atividade é maior. A presença do grupamento metila
diminui a atividade, à medida que o número de grupamentos metila aumenta, a
diminuição da atividade é maior. De acordo com a relação estrutura-atividade (SAR)
das substâncias, estabelecida pelos autores, as atividades estão relacionadas com a
natureza retiradora de elétrons do grupo -NO2 e à natureza doadora de elétrons do
grupo -CH3 (Raghuwanshi e Mahalle, 2014).
40
Esquema 8: Síntese dos derivados bases de Schiff 5a-h descrita por Raghuwanshi
e Mahalle (2014).
Kursunlu e colaboradores sintetizaram iminas (6a e 6b) a partir do 5-bromo
salicilaldeído (Figura 20). As bases de Schiff sintetizadas foram complexadas com
sais de cobre (II), cobalto (II), níquel (II) e zinco (II). Para avaliação da atividade
antibacteriana de todos os compostos foram utilizados testes do disco de difusão e
observado o MIC com as seguintes cepas de bactérias: E. coli RSKK 340, K.
pneumoniae RSKK 06017, P. aeruginosa RSKK 06021, S. enteritidis RSKK 96046,
S. Pyogones RSKK 413/214, B. cereus RSKK 1122, S. aureus RSKK 96090 e uma
bactéria resistente a meticilina S. aureus (MRSA) A ceftriaxona foi utilizada como
controle. Os resultados revelaram que as atividades antibacterianas das bases de
Schiff foram mais efetivas do que os seus respectivos complexos (Kursunlu et al.,
2013). Enquanto o valor de MIC do antibiótico controle teve 512 μg/mL contra
MRSA; os ligantes, (E)-4-bromo-2-((2-cloroetilimino)metil)fenol (6a) e (E)-4-bromo-2-
((2-bromoetilimino)metil)fenol (6b), apresentaram atividade inibitória potente com
valor de CLC de 16 μg/mL. Os ligantes mostraram atividade moderada para todas as
cepas Gram-positivas e Gram-negativas com intervalos de MIC de 16-128 μg/mL
(Kursunlu et al., 2013).
Figura 20: Estruturas químicas das iminas (6a e 6b) com atividade antibacteriana
desenvolvida por Kursunlu e colaboradores (2013).
41
Pop e colaboradores relataram a atividade bacteriostática das bases de Schiff
derivadas da 4-aminobifenila (7-16) que foram avaliadas em 4 cepas de bactérias: S.
aureus (S.a.), B. Subtilis (B.s.), E. coli (E.c.) e P. aeruginosa (P.a.) (Figura 21) (Pop
et. al., 1987). Os autores observaram que a base de Schiff sem substituintes (7) e
aquelas que contem o grupo –NO2 (8-11) obtiveram os melhores resultados nas
cepas de E.coli (Tabela 1).
N
R1
R2
R3
Derivados R1 R2 R3
7 H H H
8 NO2 H H
9 H NO2 H
10 H H NO2
11 NO2 H NO2
12 H H Cl
13 H H OH
14 H H OCH3
15 H H N(CH3)2
16 H H CH3
Figura 21: Estruturas das iminas (7-16) com atividade antibacteriana
desenvolvida por Pop e colaboradores (1987).
42
Tabela 1: Derivados Bases de Schiff de 4-aminobifenila (7-16) com atividade
antimicrobiana descrita por Pop e colaboradores (1987).
Diâmetro da área completa de inibição determinada em nm por 100 mg de substância (calculado para 1 mmol)
organismo
Derivados S.c. B.s. E.c. P.a.
7 12 (30,9) 17 (43,8) 22 (56,6) 20 (51,5)
8 12 (36,3) 10 ( 30,2) 22 (66,5) 22 (66,5)
9 12 (36,3) - 22 (66,5) 22 (66,5)
10 12 (36,3) 10 (30,2) 22 (66,5) 16 (48,4)
11 - 10 (34,7) 21 (72,9) 16 (55,6)
12 - 16 (45,7) 12 (35,0) 18 (52,5
13 14 (38,3) - 20 (54,7) -
14 14 (40,2) - - 12 (43,5)
15 12 (36,1) 12 (36,1) 12 (36,1) 20 (60,1)
16 - 10 (27,1) 18 (48,8) 18 (48,8)
43
1.5 Biarilas com atividades farmacológicas
As bifenilas são intermediários importantes na química orgânica porque
constitui uma porção estrutural de uma ampla gama de compostos com atividades
farmacológicas, incluindo agentes antifúngicos, antiinflamatórios, anti-reumáticos,
antitumorais e anti-hipertensivos (Horton et al., 2003). Sendo uma molécula neutra
(devido à ausência da porção funcional ativa nele), as bifenilas podem ser
funcionalizadas, ou seja, a inserção de um grupo ativo, desta forma, aumentando
sua variedade. Assim, as bifenilas substituídas podem ser utilizadas para a síntese
ou condensação de outro grupo ativo com ele próprio que são farmacologicamente
significativos, formando assim compostos com atividades biológicas diferentes.
Inicialmente, as bifenilas foram amplamente utilizadas como intermediários em
síntese de pesticidas na forma de bifenilas policlorados (Hajduk et al., 2000). Devido
às tendências emergentes na química sintética são obtidos vários derivados que são
de significância terapêutica.
A porção bifenila interage favoravelmente com grupos polares, tais como
amidas e grupos hidroxila. Devido a essas propriedades físico-químicas, tornou-se
uma subestrutura privilegiada em produtos farmacêuticos. A porção bifenila está
presente em fármacos, tais como diflunisal, felbinaco, flurbiprofeno, fenbufeno e
xenbucino (Figura 22) que são antiinflamatórios conhecidos no mercado (Hannah et
al., 1978; Franzén e Xu, 2005; Kuuloja et al., 2008).
Figura 22: Estruturas químicas dos fármacos Diflunisal, Felbinaco, Flurbiprofeno,
Fenbufeno e Xenbucino.
44
Além disso, moléculas mais complexas, como por exemplo, peptídeos cíclicos
naturais com atividade antibacteriana, incluindo bifenomicinas A-C, agente anti-HIV
cloropeptina I e fármacos do tipo Sartana (por exemplo, irbesartana e losartana
utilizadas no tratamento da hipertensão arterial) contêm uma porção biarila (Figura
23) (Lewis et al., 2001; Deng et al., 2003).
Figura 23: Estruturas químicas dos fármacos bifenomicinas A-B, cloropeptina
I, irbesartana e losartana.
45
1.5.1 Síntese de biarilas via reação de Suzuki
As biarilas podem ser sintetizadas através de reações de acoplamento
carbono-carbono mediadas por metais. As reações de homoacoplamento do tipo
Ullmann, por exemplo, fornecem biarilas com substituintes iguais em cada anel
aromático. Portanto, a versatilidade dessa reação é limitada em relação às biarilas
possuírem diferentes substituintes (Miyaura e Suzuki, 1995; Heravi e Hajiabbasi,
2012).
As reações de acoplamento cruzado (heteroacoplamento) possuem um
grande destaque na química orgânica, especialmente porque as ligações do tipo
carbono-carbono são obtidas por outros meios com maior dificuldade. Os trabalhos
publicados sobre reações de acoplamento cruzado carbono-carbono por Suzuki-
Miyaura, Kumada-Tamao-Corriu, Mizoroki-Heck, Sonogashira, Stille, Negishi e,
posteriormente, de Hiyama obtiveram grande notoriedade a partir da década de 70.
Atingiu um marco importante em 2010, no qual os pesquisadores Akira Suzuki,
Richard Heck e Ei-ichi Negishi foram laureados com o Prêmio Nobel de Química por
suas contribuições à química de acoplamento cruzado C-C catalisada por paládio
(Batalha et al., 2013).
As reações de Suzuki se tornaram um método importante na construção de
ligações do tipo carbono-carbono em particular para formação de biarilas (Esquema
9) (Liu et al., 2005). Entre os métodos de acoplamento cruzado, a reações de Suzuki
são amplamente utilizadas devido à abundância dos substratos comercialmente
disponíveis, em especial os ácidos arilborônicos e também devido a sua boa
estabilidade, baixa toxicidade e compatibilidade funcional de grupo (González-Bobes
e Fu, 2006).
Esquema 9: Reação de Suzuki para obtenção de biarilas substituídas descrita por
Liu e colaboradores (2005).
46
As características mais marcantes do paládio, frente a outros metais de
transição, são referentes á sua reatividade, seletividade e sua tolerância a uma
ampla variedade de grupos funcionais ambos ligados aos parceiros de acoplamento.
(Khanuja et al., 2011).
O estudo sobre a reação de Suzuki define o ciclo catalítico que pode ser
generalizado através de quatro etapas consecutivas: formação da espécie ativa
entre a fonte de paládio e o ligante, adição oxidativa entre a espécie ativa e o
eletrófilo, transmetalação com o organometálico em questão e, por fim, eliminação
redutiva levando à formação de uma molécula orgânica contendo a ligação C-C
recém-formada e à regeneração da espécie catalítica. O ciclo catalítico se inicia com
a adição oxidativa do haleto de arila ao paládio, quando isso ocorre o paládio sofre
uma oxidação passando de paládio(0) a paládio(II), após essa etapa ocorre a
transmetalação que é a substituição, no qual o nucleófilo transfere um fragmento
carbônico para o complexo metálico e captura o haleto. O ácido formado é
neutralizado pela base presente no meio, o complexo organometálico continua no
ciclo, a etapa final é a eliminação redutiva onde o metal se regenera na sua
oxidação original voltado ao ciclo catalítico e forma o produto com a ligação C-C
entre os dois grupamentos arilas (Esquema 10) (Biajoli et al., 2014).
Esquema 10: Ciclo catalítico geral da reação de Suzuki adaptado de Biajoli e
colaboradores (2014).
47
Na reação de Suzuki, a presença da base é necessária desde que o
acoplamento cruzado via etapa de transmetalação é dificultada devido à baixa
nucleofilicidade de grupos orgânicos (R) sob o átomo de Boro. A regra da base é
explicada pela ativação do complexo de paládio (II) ou boranas. De acordo com
Kotha, a base é envolvida na esfera de coordenação do paládio para ativar o
catalisador de paládio pela formação das espécies de paládio intermediário (alcoxo)
que é conhecido por acelerar a etapa de transmetalação (Kotha et al., 2002). Além
disso, a nucleofilicidade dos grupos orgânicos é aumentada pela quaternização do
Boro com bases que facilitam a transmetalação.
A reação de acoplamento cruzado catalisada por paládio de Suzuki-Miyaura,
entre ácidos fenilborônicos e haletos de arilas vem provando ser uma excelente
ferramenta para formação de 4-aminobifenila substituída. Em diversos protocolos da
reação de Suzuki, os catalisadores são tóxicos e, por muitas vezes, o produto é
contaminado por paládio e de difícil extração. Nos últimos anos, desenvolvimento de
protocolos quimicamente mais amigáveis, tanto em termos econômicos quanto em
termos da química verde, foram relatados. A água tem vantagens como solvente
reacional por ser não tóxico e disponível, porém substratos mais apolares não são
completamente solúveis.(Franzén et al., 2009; Jadhav et al., 2016).
A reação de Suzuki livre de fosfina envolvendo água como co-solvente foi
relatada por Goodson e colaboradores (Goodson et al., 1998). Badone e
colaboradores desenvolveram uma metodologia para a reação de Suzuki usando
água como solvente e acetato de paládio como catalisador. Em seus experimentos,
utilizaram 1 equivalente de brometo de tetrabutilamônio (TBAB) requerida como
promotora para a conversão de iodetos e brometos de arila (Badone et al., 1997). A
reação de acoplamento de Suzuki catalisada pelo sistema Pd(OAc)2-H2O-TBAB foi
investigada também sob condições térmicas e irradiação de micro-ondas (Bedford et
al., 2003; Leadbeater e Marco, 2003).
Polietilenoglicóis (PEG-n) vem sendo considerado como potenciais solventes
para substituição de solventes orgânicos voláteis, devido as suas características de
alta polaridade, altos pontos de ebulição, baixa toxicidade, boa compatibilidade
ambiental e fácil separação (Du et al., 2011). O polietilenoglicol (PEG) é um polímero
formado por unidades de etilenoglicol conhecido por ser não-tóxico, reutilizável e um
meio reacional barato (Sauvagnat et al., 1998).O PEG, que varia de 300 a 6000
unidades, pode ser utilizado como solvente, co-solvente ou aditivo em reações de
48
acoplamento cruzado C-C mediadas por metais de transição (Silva et al., 2010).
Diversos protocolos de reação de Suzuki utilizando polietilenoglicóis estão descritos
na literatura (Kotha et al., 2002; Du et al., 2011; Zhao et al., 2015).
Liu e colaboradores descreveram o uso do PEG-2000 (em solução aquosa) em
uma reação de Suzuki no qual o acetato de paládio (II) mostrou ser um catalisador
efetivo (Liu et al., 2005). A reação pode ser conduzida sob condições brandas
(50°C), sem uso de ligantes fosfinas, com altos rendimentos. A extração dos
produtos foi realizada com éter dietílico e o meio reacional Pd(OAc)2-PEG-H2O pode
ser reutilizado sem perda significativa na atividade catalítica (Esquema 11).
Esquema 11: Reação de Suzuki na síntese de biarilas substituídas utilizando um
sistema Pd(OAc)2-H2O-PEG-2000 relatada por Liu e colaboradores (2005).
Silva e colaboradores relataram o uso de PEG-300 como solvente em
reações de Suzuki livres de ligantes sob condições térmicas a 55°C, com bons
rendimentos de conversão e baixo tempo reacional. Em 1 hora, por exemplo, a 4-
bromoacetofenona (17) e o ácido fenilborônico (18) foi convertido na 4-acetilbifenila
(19) com 98% de rendimento (Esquema 12). O sistema de reação foi reciclado até
três vezes com boa atividade (Silva et al., 2010).
Br
OCH3
BOHOH
O
CH3Pd
Base, solvente, 55ºC 1h
17 18 19
Esquema 12: Reação de Suzuki para obtenção da 4-acetilbifenila (19) usando PEG-
300 como solvente descrita por Silva e colaboradores (2010).
49
Além do uso de PEGs como solventes ou co-solventes, os polímeros podem
agir como redutores do Pd(II) para a formação do Pd(0) crucial no ciclo catalítico
(agindo também para evitar a formação de macropartículas de paládio, chamadas de
Paládio Black, no meio reacional), outros compostos como as fosfinas, por exemplo,
são utilizados.
DeVasher e colaboradores descreveram a preparação do diflunisal (anti-
inflamatório) em uma única etapa pela reação de Suzuki com rendimento excelente
pelo uso de uma fosfina volumosa (Esquema 13) (Devasher et al., 2004).
Esquema 13: Preparação do diflunisal pela reação de Suzuki usando uma fosfina
volumosa descrita por DeVasher e colaboradores (2004).
1.6 Síntese orgânica sob irradiação de micro-ondas
Síntese orgânica assistida por irradiação de micro-ondas (MO) é um novo
conceito na química moderna, nas últimas duas décadas aumentaram a quantidade
de trabalhos descritos na literatura. Essa tecnologia que vem sendo utilizada em
laboratórios de investigação industrial, não é só mais uma aplicação acadêmica.
Além de acelerar as reações químicas de horas ou dias á minutos, fornecendo
resultados rápidos, em alguns casos o aquecimento pela irradiação das micro-ondas
permite que substâncias químicas que antes não eram possíveis por aquecimento
convencional possam ser sintetizadas, aumentando assim o acesso a novas
estruturas (Baig e Varma, 2012).
Em contraste com as metodologias que utilizam aquecimento convencional
(aquecimento térmico), as reações assistidas por micro-ondas possuem o seu tempo
reduzido, proporcionam misturas reacionais mais limpas e aumentam os
rendimentos globais. Alguns parâmetros como temperatura, tempo, solvente,
50
catalisador e concentração de substratos podem ser analisados em pouco tempo,
otimizando, assim, a reação. Convencionalmente, as reações são aquecidas por
condução, porém é um método lento para a transferência de energia para o sistema,
onde tem como característica a temperatura do recipiente mais alta do que a reação.
A irradiação por micro-ondas produz um aquecimento interno, no interior do
núcleo de aquecimento volumétrico, por acoplamento direto das micro-ondas com as
moléculas que estão presentes no meio reacional. As micro-ondas aceleram as
reações químicas por dois mecanismos gerais: polarização dipolar e condutância
iônica, desta forma toda a matéria que contém espécies ou dipolos carregados
podem absorver energia e converter em calor (De La Hoz et al., 2005).
O conceito de química verde e suas aplicações na síntese orgânica surgiram
como importantes soluções para o desenvolvimento de processos químicos limpos e
mais benignos. Várias metodologias e rotas foram desenvolvidas para este
propósito. Nos últimos anos, os métodos sintéticos ambientalmente benignos
receberam considerável atenção, a utilização de MO para sintetizar compostos
bioativos está relatada na literatura incluindo síntese de iminas. Segue alguns
exemplos do uso de MO em síntese de bases de Schiff (VARMAR, 2002).
Shinde e colaboradores descreveram a síntese de uma nova classe de bis-
bases de Schiff (20) através da reação entre a propano-1,3-diamina e benzaldeídos
substituídos sob irradiação de MO (Esquema 14) (Shinde et al., 2014). O uso de
energia não convencional (MO) sobre a energia convencional (aquecimento térmico)
em reações orgânicas oferece como vantagem o procedimento de processamento
fácil, curto tempo reacional e facilidade no isolamento dos produtos fornecendo altos
rendimentos.
Esquema 14: Síntese de derivados bis-bases de Schiff (20) sob irradiação de micro-
ondas descrita por Shinde e colaboradores (2014).
51
A síntese orgânica em água ou água/solvente orgânico como solvente recebe
grande atenção no campo da química orgânica. Como a síntese orgânica assistida
por micro-ondas é amigável ao meio ambiente e permite a separação simples e a
reciclagem do catalisador, assim, o uso de água como solvente ou co-solvente pode-
se facilmente atingir o objetivo da química verde (Anastas e Warner, 2000).
Em vista do potencial bioativo das porções benzofurano e cumarina, Ashok e
colaboradores relataram a síntese de alguns novos derivados furanocumarina-biarila
(21a-h) utilizando a reação de acoplamento de Suzuki pela combinação de dois
princípios proeminentes da química verde (síntese orgânica assistida por micro-
ondas e em fase aquosa) (Esquema 15). Os derivados 21c, 21d e 21h
apresentaram melhores atividades antibacterianas (bactérias gram-positivas: S.
aureus e B. Subtillis e bactérias gram-negativas: E. coli e K. pneumonia) do que o
fármaco padrão gatifloxacino e melhores atividades antifúngicas (A. Níger, A. flavus
e F. oxysporum) do que o fármaco padrão clotrimazo.(Ashok et al., 2016).
Esquema 15: Síntese via reação de Suzuki de furano-cumarinas biarilas (21a-h)
descrita por Ashok e colaboradores (2016).
O método de irradiação por micro-ondas foi provado por Shukla e
colaboradores como um método melhor para a síntese de bases de Schiff em
relação ao aquecimento convencional, através de altos rendimentos e tempos
reacionais menores. Além disso, as bases de Schiff (22a-l) foram obtidas pela
condensação de aldeídos substituídos com 4-fluoro-2-metil-anilina (23) (Esquema
16). Os testes de difusão do disco foram realizados em papel whatman no 1 (5 mm).
Incubação após 24 horas a zona de inibição foi medida e os autores observaram boa
atividade antibacteriana contra bactérias Gram-negativas da E. coli nos derivados
22f e 22k e Gram-positivas de S. aureus nos derivados 22j e 22k, assim como
atividade antifúngica contra A. Níger nos derivados 22c e 22k (Shukla et al., 2017).
52
O
R1
NH2
R2N
R1
R2
+ácido acético
R= 4- flúor-2-metilanilina
R1= N(substituido)benzaldeído
23 22a - 22i
Esquema 16: Síntese de derivados bases de Schiff (22a-l) descrita por Shukla e
colaboradores (2017).
53
1.7 Utilização de recursos computacionais para avaliação farmacológica
A descoberta de um fármaco é considerada por especialistas uma atividade
complexa, multifatorial, cara, demorada. Uma pequena fração dos programas de
descoberta de fármacos produz candidatos clínicos e estima-se que menos de 10%
dos candidatos clínicos alcancem o mercado com sucesso. Neste processo, ocorre a
descoberta de muitas moléculas bioativas, com um grande poder de inibição, porém
poucos fármacos. Muitos fatores contribuem para esse declínio: estratégias
comerciais, questões técnicas entre outros, porém as mais relevantes são em
relação à eficácia e segurança dessas moléculas, que estão intimamente ligados a
farmacocinética e farmacodinâmica (Wang et al., 2015).
A maioria dos fármacos avaliados em ensaios clínicos não chega ao mercado
devido à falta de eficácia ou um efeito indesejado, o desenvolvimento de estratégias
que minimizem esse risco e custo ajuda nesse balanço desfavorável de produção de
fármacos. A maior parte do fracasso dos candidatos a fármacos durante os ensaios
clínicos é devido às suas baixas propriedades farmacocinéticas e de toxicidade.
Assim, a previsão de propriedades relacionadas a absorção, metabolismo, excreção
e toxicidade (ADMET) antes dos procedimentos experimentais caros é interessante
para a seleção dos melhores candidatos a fármacos (Pires et al., 2015; Puratchikody
et al., 2016).
Ao longo das últimas décadas, o processo da descoberta de fármacos,
presenciou e beneficiou-se do advento de várias novas tecnologias, acompanhadas
da premissa de que sua introdução levaria à obtenção de um número maior de
fármacos, com redução de custos. A utilização de métodos modernos da química
medicinal é uma estratégia utilizada pelas indústrias farmacêuticas para otimizar o
protótipo, ferramentas que incluem modelos moleculares para o estudo da estrutura
atividade, além de dados de farmacodinâmica como por exemplo: potência
afinidade, eficácia e seletividade e propriedades farmacocinéticas como o ADMET:
absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade (Barreiro e Fraga, 2014).
A utilização/construção destas ferramentas in silico são fundamentadas para
alcançar melhores resultados experimentais. Com isto, criam-se bancos de dados
que reúnem informações “comprovadas” sobre as características farmacocinéticas,
farmacodinâmicas e toxicológicas de compostos e, através das estruturas químicas
54
ou fragmentos estruturais destas entidades comparam-se, usando o algoritmo
preditivo do programa, com as estruturas moleculares das substâncias pesquisadas
(Tetko, 2005) (OSIRIS, 2014).
As análises in silico destes parâmetros podem ser realizadas pelo servidor
Osiris Property Explorer® (http:// http://www.organic-chemistry.org/prog/peo). Esta
ferramenta que foi desenvolvida pela Actelion Pharmaceuticals® é gratuita, o que
aumenta mais a sua aceitação no meio acadêmico. Seus parâmetros são ordenados
com importantes informações retiradas de órgãos do setor farmacêutico. Por
exemplo, os critérios de avaliação toxicológica. Esta predição utiliza-se dados do
banco de dados do (Registry of Toxic Effects of Chemical Substances - RTECS),
órgão no qual é responsável pelo registro de efeitos tóxicos de substâncias
químicas, o que proporciona resultados mais próximos com o observado
experimentalmente. Os estudos in silico vem como um auxilio, um eixo norteador,
para a realização dos próximos experimentos na cadeia de desenvolvimento de um
fármaco. O objetivo dos estudos ADMET in silico não é substituir os testes
laboratoriais, até porque está metodologia não está completa, necessita constantes
atualizações dos fenômenos observados experimentalmente. Outro aspecto
relevante destes ensaios virtuais consiste na redução da experimentação animal,
pois evita que várias moléculas sejam desnecessariamente testadas em cobaias
(Raunio, 2011).
Os esforços para armazenar, organizar e explorar essas informações geram
um crescimento da demanda de ferramentas computacionais robustas e
sofisticadas. Essa integração de métodos in silico e experimentais proporcionam a
compreensão mais exata dos aspectos intermoleculares (Ferreira, 2015).
55
2. JUSTIFICATIVA
As bactérias são organismos unicelulares identificados pela primeira vez em
1960, somente a partir do século XIX as primeiras correlações entre os micro-
organismos e processos infecciosos foram relatadas. Os antibióticos foram um
marco na química medicinal, desde a descoberta da Penicilina, o combate às
bactérias tornou-se bem mais fácil.
Essas informações sobre a resistência bacteriana e os aumentos da
resistência bacteriana frente a múltiplos medicamentos de uso clínico são
considerados um problema crítico. As bactérias multiplicam-se rapidamente, sofrem
mutação, e podem trocar material genético entre linhagens de mesma espécie ou de
espécies diferentes, configurando em micro-organismos de alta capacidade de
adaptação. Desta forma a alta exposição a agentes químicos potentes, mau uso e
não conformidade no tratamento, uso massivo de antibióticos humanos na criação
de animais criam cada vez mais um ambiente propício para a resistência bacteriana.
A necessidade crescente de pesquisas mais aprofundadas em buscas de
agentes químicos que apresentassem atividade antibacteriana, como por exemplo,
as bases de Schiff, que formam uma importante classe de compostos orgânicos
devido a sua grande variedade de aplicações. Sua grande eficiência frente a um
amplo espectro de bactérias tem relação com seu grupo azometínico (C=N). A
importância das bases de Schiif não se restringe somente as atividades
antibacterianas O grande espectro de atividades farmacológicas, com uma grande
variedade de propriedades biológicas tem atraído a atenção da Química Medicinal,
atividades anti-inflamatória, antioxidante, antileshimania, analgésica, antiviral,
antibacteriana, antifúngica, anticonvulsivante, antitubercular, anticancerígena, anti-
helmíntica, e assim por diante. O grupo azometino (-C=N-) proporciona diferentes
interações devido ao caráter eletrofílico do carbono e nucleofílico no nitrogênio,
inibindo sítios ativos de doenças, enzimas ou replicação do DNA. Atualmente,
diversos grupos de pesquisa vêm estudando a possibilidade da formação de
complexos com metais de transição de derivados de bases de Schiff, para o
aumento da atividade biológica
56
3. OBJETIVOS
3.1 Objetivo geral
O objetivo do presente trabalho é sintetizar biaril-bases de Schiff com
potencial atividade antimicrobiana e realizar um estudo in silico das propriedades
farmacocinéticas e toxicológicas dos compostos.
3.2 Objetivos específicos
- Sintetizar as biaril-bases de Schiff, cujo intermediário será sintetizado por
reação de Suzuki usando irradiação das micro-ondas, e caracterizar os compostos
através de ponto de fusão, cromatografia gasosa acoplada á espectrometria de
massas e Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C.
- Avaliar as propriedades físico-químicas relacionadas a absorção,
distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade (ADMET) dos derivados.
- Testar as bases de Schiff planejadas neste trabalho para avaliação de
atividade antibacteriana e antifúngica em disco de difusão.
57
4. MATERIAIS E MÉTODOS
Todos os reagentes e solventes foram utilizados sem purificação prévia e
foram adquiridos comercialmente por empresas fornecedoras. Todas as reações
foram acompanhadas por cromatografia em camada delgada (CCD) e o eluente
usado foi uma mistura de hexano/acetato de etila 7:3. O aparelho de micro-ondas
utilizado nas reações de irradiação de micro-ondas é da marca Anton Paar modelo
Monowave 300 e está localizado no Laboratório de Catálise e Síntese Orgânica no
Polo Ajuda da UFRJ-Campus Macaé.
A seguir estão descritos os procedimentos experimentais utilizados nesse
trabalho, assim como as caracterizações de todos os compostos obtidos.
4.1 Identificação e caracterização dos compostos
Visando confirmar a obtenção dos compostos sintetizados nesse trabalho,
bem como avaliar o nível de pureza destes, foram realizadas algumas análises de
caracterização, sendo estas: Ponto de fusão (P.F.), cromatografia gasosa acoplada
á espectrometria de massas (CG-EM) e Ressonância Magnética Nuclear de
Hidrogênio e Carbono (RMN-H1 e RMN–C13).
4.1.1 Determinação do ponto de fusão (P.F.)
Os compostos foram coletados em tubos capilares da Glasscyto, modelo
G500-CSH, com diâmetro interno de 1,1 a 1,2 mm e diâmetro externo de 1,5 a 1,6
mm. Em cada capilar uma amostra foi introduzida em um dos lados do tubo,
enquanto o outro lado foi cuidadosamente selado. Em seguida, a amostra foi
transferida para o lado selado do tubo, o qual foi introduzido em equipamento de
determinação de ponto de fusão da Fisatom, modelo 430. Para as análises utilizou-
se uma taxa de aquecimento de aproximadamente 10°C/min, sendo esta
determinada separadamente, devido a ausência de controlador de taxas de
aquecimento neste modelo de ponto de fusão da Fisatom.
58
4.1.2 Análise Espectroscópica de Ressonância Magnética Nuclear (RMN)
Os espectros de RMN-H1 e RMN–C13 foram obtidos por meio de
espectrômetros Brucker DPX-400 (400 MHz) e DRX-500 (500 MHz) localizados no
Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear da FIOCRUZ (Fundação Instituto
Oswaldo Cruz) localizado em Manguinhos – Rio de Janeiro - RJ. As soluções foram
preparadas utilizando-se CDCl3 como solvente e TMS como referência interna.
Pesou-se aproximadamente 10-30 mg das amostras.
4.1.3 Análise por cromatografia gasosa acoplada á espectrometria de massas
(CG-EM)
Os cromatogramas dos espectros de massas foram obtidos em um
espectrofotômetro com fonte de ionização por electrospray (ESI), localizado na
central analítica de Farmanguinhos/FIOCRUZ (Fundação Instituto Oswaldo Cruz)
localizado em Manguinhos – Rio de Janeiro – RJ, operando no modo positivo. As
amostras foram pesadas em torno de 1 a 3 mg e dissolvidas em metanol.
4.2 Síntese da 4-aminobifenila (32)
A síntese da 4-aminobifenila (32) foi realizada através da reação de Suzuki
catalisada por paládio. Para a obtenção de 32 foi feito um estudo de metodologias
que estão descritas a seguir.
4.2.1 Metodologia utilizando aquecimento convencional
Esse procedimento foi baseado no protocolo descrito por Liu e colaboradores
(LIU, 2005).
Em um balão de 50 mL, foram adicionados 0,172 g (1 mmol) da 4-
bromoanilina, 0,182 g (1,5 mmol) de ácido fenilborônico, 0,003 g (0,01 mmol) de
acetato de paládio, 0,212 g (2 mmol) de carbonato de sódio em uma mistura de
água:PEG-1500 (3 g:3,5 g) sob agitação magnética em 50-60 °C por 1 hora. Após o
término da reação acompanhada por CCD, a solução foi extraída com éter dietílico
(4 x), as fases orgânicas foram combinadas e seca sob sulfato de sódio anidro e
carvão ativo. A fase orgânica foi filtrada sob terra infusória e o solvente foi eliminado
no rotaevaporador, onde não se observou a formação do produto de forma
quantitativa.
59
4.2.2 Metodologia com aquecimento convencional modificando as condições
reacionais
O protocolo anterior (3.2.1) foi alterado, modificando a anilina, base,
temperatura e o tempo reacional.
Em um balão de 50 mL, foram adicionados 0,219 g (1 mmol) da 4-iodoanilina,
0,145 g (1,2 mmol) de ácido fenilborônico, 0,003 g (0,01 mmol) de acetato de
paládio, 0,345 g (2,5 mmol) de carbonato de potássio em uma mistura de água:PEG-
1500 (3 g:3,5 g) sob agitação magnética em 90°C - 100°C por 3 horas. Após o
término da reação acompanhada por CCD, a solução foi extraída com éter dietílico
(4x), as fases orgânicas foram combinadas e seca sob sulfato de sódio anidro e
carvão ativo. A fase orgânica foi filtrada sob terra infusória e o solvente foi eliminado
no rotaevaporador, obtendo-se um sólido amarronzado que foi recristalizado com
etanol:água fornecendo um rendimento de 30%.
4.2.3 Metodologia usando irradiação de micro-ondas e modificando a fonte de
paládio
O protocolo anterior (4.2.2) foi levado ao aparelho de micro-ondas e realizado
um estudo modificando a fonte de paládio (Tabela 2).
Em um vial G30 (frasco de reação próprio do aparelho de micro-ondas, que
tem volume 30mL, porém seu limite de operação é de 6-20mL) foram adicionados
0,219 g (1 mmol) da 4-iodoanilina, 0,145 g (1,2 mmol) de ácido fenilborônico, 0,01
mmol de fonte de paládio, 0,345 g (2,5 mmol) de carbonato de potássio em uma
mistura de água:PEG-1500 (3 g:3,5 g) sob rotação de 1000 rpm em 100°C por 1
hora. Após o término da reação acompanhada por CCD, a solução foi extraída com
éter dietílico (4 x), as fases orgânicas foram combinadas e seca sob sulfato de sódio
anidro e carvão ativo. A fase orgânica foi filtrada sob terra infusória e o solvente foi
eliminado no rotaevaporador, obtendo-se um sólido que foi recristalizado com
etanol:água
60
Tabela 2: Resultados do estudo da reação de Suzuki para obtenção de 32 sob irradiação de micro-ondas modificando a fonte de paládio
Entrada Fonte de Pd Rendimento (%)*
1 Pd(OAc)2 (0,003 g) 60 (0,101g)
2 PdCl2 (0,002 g) 35 (0,056 g)
3 Pd2(dba)3 (0,003 g) 60 (0,098 g)
4 Pd(PPh3)4 (0,003 g) 80 (0,132 g)
*rendimento calculado após recristalização.
4.3 Síntese da 4’-metóxi-4-aminobifenila (34), 4’-ciano-4-aminobifenila (35) e
2’,4’-difluor-4-aminobifenila (36)
Em um vial G30, foram adicionados 1 mmol da 4-iodoanilina, 1,2 mmol do
respectivo ácido fenilborônico, 0,01 mmol de fonte de paládio, 2,5 mmol de
carbonato de potássio em uma mistura de água:PEG-1500 (3 g:3,5 g) sob rotação
de 1000 rpm em 100°C por 1 hora. Após o término da reação acompanhada por
CCD, a solução foi extraída com éter dietílico (4 x), as fases orgânicas foram
combinadas e seca sob sulfato de sódio anidro e carvão ativo. A fase orgânica foi
filtrada sob terra infusória e o solvente foi eliminado no rotaevaporador, obtendo-se
um sólido que foi recristalizado com etanol:água. Os rendimentos estão descritos na
tabela 3.
Tabela 3: Dados das biarilas 34, 35 e 36.
Entrada biarilamina Coloração P.F. (oC) Rendimento
(%)*
1 34 amarelo 132-134 40
2 35 amarelado 166-170 22
3 36 amarelado 98-100 45
*rendimento calculado após recristalização.
61
4.4 Síntese da base de schiff padrão 7
A seguir foi realizado um estudo do protocolo para obtenção da base de Schiff
padrão 7, modificando a fonte de energia (aquecimento convencional e irradiação de
micro-ondas) e catalisador (presença e ausência).
4.4.1 Metodologia usando aquecimento convencional
Em um balão de 50 mL, foram adicionados 0,116 g (1,1 mmol) de
benzaldeído e 0,169 g (1 mmol) de 4-aminobifenila em 4 mL de uma solução de
etanol sob agitação magnética em 90°C - 100°C por 12 horas. Ao longo da reação
verificou-se por CCD a presença dos reagentes de partida. Após o término da
reação, o produto foi filtrado e lavado com etanol gelado, obtendo-se 40% de
rendimento de um material impuro.
4.4.2 Metodologia usando a irradiação de micro-ondas
O protocolo anterior (4.3.1) foi levado ao aparelho de micro-ondas e realizado
um estudo na presença ou ausência de catalisador ácido (tabela 4).
A reação entre 0,116 g (1,1 mmol) de benzaldeído e 0,169 g (1 mmol) de 4-
aminobifenila em 4 mL de etanol foi realizada em um vial G10 (frasco de reação
próprio do aparelho de micro-ondas, que tem volume 10mL, porém seu limite de
operação é de 2-6mL) durante 30 minutos em 150oC (usando 1200 rpm como
agitação magnética). Após o término da reação, o produto foi filtrado e lavado com
etanol gelado, obtendo-se 50% de rendimento de um sólido amarelado.
Tabela 4: Resultados do estudo para obtenção da base de Schiff 7 sob
irradiação de micro-ondas na presença ou ausência de catalisador
Entrada Catalisador Rendimento (%)
1 - 50
2 ácido acético (0,5 mL) 60
3 HCl (0,5 mL) 50
4 ácido cítrico 20% (0,03 g) 90
62
4.5 Sínteses dos derivados 10, 13-15, 24-31 sob irradiação de micro-ondas
Foi realizada a reação entre 1 mmol da 4-aminobifenila correspondente (33,
35, 36 ou 37) e 1,1 mmol do respectivo aldeído, com 20% de ácido cítrico, em 4 mL
de etanol em um vial G10 durante 1 h em 150 oC (usando 1200 rpm como agitação
magnética). Após o término da reação, a mistura reacional foi filtrada e lavada com
etanol gelado. Os sólidos foram recristalizados em etanol obtendo-se 10-90% de
rendimento (Tabela 5).
Tabela 5: Resultados do estudo para obtenção da base de Schiff 7 sob
irradiação de micro-ondas na presença ou ausência de catalisador
Derivado Coloração P.F. (oC) Rendimento (%)
10 Amarelo 178-180 60
13 Branco 243-246 75
14 Amarelado 152-154 80
15 Amarelo 160-161 78
24 Amarelado 160-161 70
25 Amarelado 143-147 85
26 Amarelado 143-145 65
27 Branco 179-182 60
28 Amarelado - 20
29 Amarelado - 76
30 Amarelo - 50
31 Branco - 45
63
4.6 Cálculos das propriedades farmacocinéticas e toxicológicas in silico
Foi realizado cálculo de propriedades farmacocinéticas dos derivados como
logaritmo do coeficiente de partição octanol-água (cLogP) que representa a
lipofilicidade, a Solubilidade em água (Log S), área da superfície polar (TPSA),
massa molecular, Druglikeness e Drug-score usando o servidor Osiris Property
Explorer (http://www.organic-chemistry.org/prog/peo/) (Sander et al., 2009). Quanto
aos descritores Druglikeness e Drug-Score, o primeiro demonstra a similaridade do
composto com fármacos, enquanto o segundo demonstra o potencial que o
candidato teria de se tornar um fármaco, levando em conta os outros descritores
como: cLogP, LogS, massa molecular, toxicidade e o próprio Druglikeness. (OSIRIS,
2014)
Além disso, foi calculada a probabilidade dos derivados apresentarem boa
biodisponibilidade oral de acordo com a regra dos cinco de Lipinski com base nos
valores de cLog P, massa molecular (MM), número de aceptores de hidrogênio
(somatório dos átomos de oxigênio e nitrogênio) e número de doadores de
hidrogênio (somatório de hidroxilas e aminas). De acordo com esta regra, uma
substância que apresenta uma boa biodisponibilidade oral quando preenche no
mínimo, três dos quatro requisitos: MM ≤ 500 Da; coeficiente de partição
octanol/água (LogP) ≤ 5; número de aceptores de ligação de hidrogênio (ALH) ≤ 10;
e número de doadores de ligação de hidrogênio (DLH) ≤ 5 (Lipinski, 2001). Além
disso, foram calculados o número de ligações rotacionáveis, o volume molecular e
número de átomos usando o Servidor Molinspiration cheminformatics (Bartzatt,
2016), http://www.molinspiration.com).
Foi avaliado também o risco de toxicidade das substâncias com relação a
mutagenicidade, tumorigenicidade, efeito irritante e efeito na reprodução usando o
OSIRIS Property Explorer. Os riscos de toxicidade são preditos através de alertas de
risco gerados comparando a estrutura desenhada com fragmentos conhecidos por
serem tóxicos. Esta lista de fragmentos tóxicos foi criada com base nas substâncias
presentes no banco de dados Registro de efeitos tóxicos de substâncias químicas
(Registry of Toxic Effects of Chemical Substances - RTECS) e é sinalizado através
de cores o risco tóxico sendo o vermelho relativo ao alto risco, amarelo para médio
risco e verde para baixo risco (Sander et al., 2009).
64
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
O presente trabalho teve como objetivo sintetizar, calcular propriedades físico-
químicas e avaliar a capacidade inibitória de algumas bactérias e fungos dos
derivados biaril-bases de Schiff (7, 10, 13-15, 24-31). Esses derivados foram
sintetizados em duas etapas, sendo a primeira etapa a formação de um
intermediário biarilamina. A reação para obtenção de biarilamina se procedeu via
reação de acoplamento cruzado carbono-carbono Suzuki. Enquanto, a segunda
etapa foi a síntese das bases de Schiff planejadas neste trabalho usando diversos
aldeídos na condensação com os intermediários biarilaminas sintetizados
anteriormente (Esquema 17). Em seguida, um estudo in silico foi realizado para
observar a toxicidade, mutagenicidade e biodisponibilidade oral dos derivados
sintetizados. Por fim, foram realizados os testes para avaliação inibitória de alguns
fungos e bactérias usando o método de difusão de disco.
N
R
NH2
I
NH2
Derivados
Bifenil-Schiff4-aminobifenila
Esquema 17: Análise retrossintética da síntese dos derivados
Biaril-Base de Schiff 7, 10, 13-15, 24-31 planejadas para esse trabalho.
65
5.1 Síntese dos intermediários biarilas via reação de Suzuki
5.1.1 Síntese da 4-aminobifenila (32)
A 4-aminobifenila é vendida comercialmente por diversas empresas (Sigma-
Aldrich, Acros, entre outras), seu valor em gramas custa em torno de U$60,00 (1 g).
Pelo seu alto valor, a sua utilização como intermediário em síntese de compostos
biativos torna-se custosa. Novos procedimentos para a sua obtenção, assim como
os seus derivados substituídos, tornam-se interessante no ponto de vista industrial.
(Liu et al., 2005). Alguns procedimentos para a síntese da 4-aminobifenila estão
descritos na literatura (Alimardanov et al., 2004; Broutin et al., 2004; Bai e Wang,
2005; Razler et al., 2008). A metodologia para a formação da 4-aminobifenila
utilizada inicialmente neste trabalho foi descrita por Liu e colaboradores (Liu et. al,
2005).
A primeira tentativa para a síntese da 4-aminobifenila (32) foi iniciada com a
reação de Suzuki entre o ácido fenilborônico (18) e a 4-bromoanilina (33) catalisada
por acetato de paládio (Esquema 18) (Liu et. al, 2005).
BOHOH
NH2
Br
NH2
+Pd (II) ou Pd(0)
18 33 32
Esquema 18: Reação de Suzuki para obtenção da 4-aminobifenila (32) de acordo
com Liu e colaboradores (2005).
A reação de Suzuki ocorreu utilizando acetato de paládio, carbonato de sódio
e uma solução de água e PEG-1500 (1:1), como solvente, em 50oC por 1 hora.
Observou-se por CCD que a 4-bromoanilina não tinha sido totalmente convertida,
então a reação seguiu por mais 1 hora. Após o término da reação, foi realizada
extração (4 x) da solução com éter dietílico e secagem da fase orgânica com sulfato
de magnésio anidro. A fase orgânica foi filtrada sob terra infusória e carvão ativo,
após a eliminação do solvente pelo rotaevaporador observou-se no fundo do balão
traços de algum material onde não foi possível precisar o seu rendimento. Um dos
66
fatores que possivelmente estaria atrapalhando a reação é o fornecimento de
energia para o meio. Desta forma, na segunda tentativa aumentou-se a temperatura
para 100°C. Quando se trata de reações de acoplamento cruzado via reação de
Suzuki, tem-se que tomar cuidado com o aumento da temperatura, em alguns casos
é observado o homoacoplamento do ácido arilborônico.
Um estudo do protocolo inicial, usando acetato de paládio, foi realizado
alterando temperatura, base, tempo reacional e a fonte de energia (aquecimento
convencional vs. irradiação de micro-ondas) (Tabela 6). Nas entradas 1 e 2, com
temperatura entre 50-60 °C, usando carbonato de sódio como base e aquecimento
convencional, não foi obtido o produto esperado. Na entrada 3, o aumento da
temperatura para 90-100°C, nas mesmas condições anteriores, forneceu 30% da 4-
aminobifenila. Na entrada 4, o aumento da temperatura para 140°C-150°C forneceu
45% da 4-aminobifenila, porém, pela CCD observou-se também bifenila, proveniente
do homoacoplamento do ácido fenilborônico. A mudança na base (entrada 5) alterou
pouco em relação ao observado na entrada 3. As entradas 6 e 7, o qual utilizou-se a
irradiação das micro-ondas e carbonato de potássio como base, apresentam os
melhores rendimentos para obtenção da 4-aminobifenila (60%). O aumento do
tempo reacional (entrada 7) não influenciou para a formação do produto. A
irradiação das micro-ondas mostrou ser mais efetiva como fonte de energia.
Tabela 6: Estudo das condições reacionais da síntese da 4-aminobifenila (32
Entrada Aquecimento Base Tempo (h) Temperatura (°C)
Rendimento
(%)*
1 convencional Na2CO3 1 50-60 traços
2 convencional Na2CO3 2 50-60 traços
3 convencional Na2CO3 3 90-100 30
4 convencional Na2CO3 3 140-150 45
5 convencional K2CO3 2 90-100 40
6 micro-ondas K2CO3 1 100 60
7 micro-ondas K2CO3 2 100 60
*Rendimento isolado após recristalização.
67
Após achar a melhor condição para a reação de Suzuki (entrada 6, tabela 6),
outras fontes de paládio foram testadas (Tabela 7). Desta forma, houve um estudo
variando a fonte de paládio visando uma melhoria na obtenção da 4-aminobifenila
via reação de Suzuki. As reações utilizando o Pd(OAc)2 e o PdCl2 (entradas 1 e 2,
respectivamente) forneceram a 4-aminobifenila com maior pureza, a coloração
branco amarronzado está de acordo com o descrito na literatura (Liu et al., 2005)
apesar da entrada 4 ter obtido o melhor resultado. O uso do Pd2(dba)3 (entrada 3)
não foi favorável porque a coloração amarela intensa do produto obtido remete ao
dba (dibenzalacetona) que faz parte do ligante do catalisador.
Tabela 7: Estudo da metodologia da síntese de 4-bifenilamina sob irradiação das
micro-ondas variando a fonte de paládio
Entrada Fonte de Pd Rendimento (%)* Coloração
1 Pd(OAc)2 60 Branco amarronzado
2 PdCl2 40 Branco amarronzado
3 Pd2(dba)3 60 Amarelo intenso
4 Pd(PPh3)4 80 Cinza escuro
*rendimento isolado após recristalização.
68
O produto branco amarronzado da reação de Suzuki, um sólido com P.F. 52-
55oC, da entrada 1 da tabela 7 foi analisado por CG-EM (Figura 24). Análise do
espectro de massas confirmou o produto sendo a 4-aminobifenila (P.M. 169) (32) e o
cromatograma apontou uma pureza em torno de 98% do produto.
Figura 24: Cromatograma e Espectro de massas da 4-aminobifenila (32).
69
5.1.2 Síntese de outras biarilaminas via reação de Suzuki
A partir do protocolo utilizado na reação da 4-aminobifenila (32) foram
realizadas as sínteses dos intermediários 4’-metóxi-4-aminobifenila (34), 4’-ciano-4-
aminobifenila (35) e 2’,4’-difluor-4-aminobifenila (36) a partir da reação de Suzuki da
4-iodoanilina (37) e os respectivos ácido fenilborônicos substituídos (38-40) usando
acetato de paládio como catalisador em mistura de H2O:PEG-1500 (1:1) sob
irradiação de micro-ondas por 1 hora (Esquema 19). Os resultados estão descritos
na tabela 8.
BOHOH
R1
NH2
I
NH2
R1
R1= OCH
3, CN e 2,4-F,F
Pd(OAc) K2CO
3
PEG1500;H2O
34-363738-40
Esquema 19: Síntese dos intermediários 4’-metóxi-4-aminobifenila (34), 4’-ciano-4-
aminobifenila (35) e 2’,4’-difluor-4-aminobifenila (36) via reação de Suzuki.
Tabela 8: Resultados da reação de Suzuki dos intermediários 34, 35 e 36
Entrada biarilamina Rendimento
(%)*
1 34 40
2 35 22
3 36 45
*Rendimento após purificação por recristalização.
A reação de Suzuki entre a 4-iodoanilina (37) e o ácido 4-metóxifenilborônico
(38) e forneceu um sólido amarelo com 40% de rendimento, P.F. 132-134 oC, que foi
analisado por CG-EM (Figura 25).
70
Análise do espectro de massas referente ao pico em 19.168 minutos
confirmou o produto sendo a 4’-metóxi-4-aminobifenila (P.M. 199) (34) e o
cromatograma apontou uma pureza em torno de 97%.
Figura 25: Cromatograma e Espectro de massas da 4’-metóxi-4-aminobifenila
(34).
71
A reação de Suzuki entre o ácido 4-cianofenilborônico (39) e a 4-iodoanilina
(37) forneceu um sólido amarelado com 22% de rendimento, P.F. 166-170 oC, que
foi analisado por CG-EM (Figura 26). Análise do espectro de massas referente ao
pico em 20.306 minutos confirmou o produto sendo a 4’-ciano-4-aminobifenila (P.M.
194) (35) e o cromatograma apontou uma pureza de100%.
Figura 26: Cromatograma e Espectro de massas da 4’-ciano-4-aminobifenila
(35)
72
E por fim, a reação de Suzuki entre o ácido 2,4-difluorfenilborônico (40) e a 4-
iodoanilina (37) forneceu um sólido amarelado com 45% de rendimento, P.F. 98-100
oC, que foi analisado por CG-EM (Figura 27). Análise do espectro de massas
referente ao pico em 15.643 minutos confirmou o produto sendo a 2’,4’-difluor-4-
aminobifenila (P.M. 205) (36) e o cromatograma apontou uma pureza em torno de
99%.
Figura 27: Cromatograma e Espectro de massas de 2’,4’-difluor-4-
aminobifenila (36)
73
Os rendimentos obtidos na reação de Suzuki para a formação das biarilas 34,
35 e 36 foram quantificados após a purificação por recristalização do produto bruto.
As conversões dos produtos foram observadas através de CCD (eluente
hexano/acetato de etila 7:3). Apesar dos baixos rendimentos obtidos não foram
observados produtos do homoacoplamento dos ácidos fenilborônicos relacionados
(bifenilas 4,4’-substituídas), isso é um indicativo que o procedimento utilizado foi
seletivo para a formação do produto de heteroacoplamento esperado (4-
aminobifenila 4’-substituída).
5.2 Síntese da base de Schiff padrão 7
Um estudo sobre a melhor metodologia para a obtenção da base de Schiff
padrão 7 (Esquema 20) a partir da condensação da 4-aminobifenila (32) e o
benzaldeído (41) foi realizado, visando a melhor conversão, e com isso aplicar na
formação dos outros derivados bases de Schiff propostos neste trabalho.
NONH2
+EtOH
32 41
Esquema 20: Reação de formação da base de Schiff 7
74
Iniciou-se o estudo com a reação de condensação entre a 4-aminobifenila e o
benzaldeído dissolvidos em etanol sob irradiação de micro-ondas por 1 hora em
150oC (1200 rpm como agitação magnética) (entrada 1, Tabela 9).
Tabela 9: Estudo metodológico para obtenção da base de Schiff (7)
Entrada Aquecimento Tempo (h) Catalisador Rendimento (%)*
1 Micro-ondas 1 - 50
2 Convencional 12 - 40
3 Micro-ondas 1 Ácido acético 65
4 Micro-ondas 1 Ácido clorídrico 40
5 Micro-ondas 1 Ácido cítrico 90
*rendimento calculado após recristalização.
Após o término da reação, o produto foi filtrado e lavado com etanol gelado,
obtendo-se 50% de rendimento bruto de um sólido castanho brilhante. O mesmo
protocolo foi aplicado para a metodologia do aquecimento convencional (entrada 2),
a reação foi acompanhada por CCD até 12 horas, ao final obteve um líquido de
coloração amarelo escuro, a mistura reacional foi resfriada em torno de 12 h a
baixas temperaturas (geladeira), o produto foi filtrado e lavado com etanol gelado,
obtendo-se 40% de rendimento bruto de um sólido castanho brilhante. A mistura
reacional sob MO apresentou-se como um sólido imediatamente após o término da
reação, enquanto a mistura reacional por aquecimento convencional só precipitou o
sólido mediante ao resfriamento por banho de gelo. Além disso, o tempo reacional
de 1 h sob MO torna a metodologia mais atrativa pela diminuição do tempo. Desta
forma, seguiu-se a metodologia sob irradiação de micro-ondas modificando os
catalisadores para observação da melhor conversão do produto. Os 3 catalisadores
selecionados foram: ácido acético, ácido clorídrico e ácido cítrico que apresentaram
rendimentos de 65%, 40% e 90%, respectivamente (entradas 3, 4 e 5).
75
O produto da reação de condensação que obteve o melhor rendimento
(entrada 5 da tabela 9), um sólido branco amarronzado com P.F. 144-148oC, foi
analisado por CG-EM (Figura 28). Análise do espectro de massas referente ao pico
em 23.399 minutos confirmou o produto sendo a base de Schiff 7 (P.M. 257) e o
cromatograma apontou uma pureza em torno de 94,5% do produto.
Figura 28: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff 7
76
A caracterização da base de Schiff 7 foi realizada por RMN-H1 (500 MHz) em
CDCl3 (Figura 29). As integrações dos sinais apontam os 15 hidrogênios da
estrutura. O simpleto (sinal simples) em 8,52 ppm é referente ao hidrogênio
azometínico (H5). Observa-se também os sinais dos hidrogênios das porções
aromáticas na expansão de 8,0 a 7,0 ppm do espectro (Figura 30).
Figura 29: Espectro de RMN-H1 (500 MHz) da base de Schiff 7 em CDCl3.
Figura 30: Expansão da região aromática entre 8,0 e 7,0 ppm do RMN-H1 (500
MHz) da base de Schiff 7 em CDCl3.
77
Na tabela 10 estão descritos os dados de deslocamento químico,
multiplicidade, integração e constantes de acoplamento dos sinais do espectro de
RMN-H1 da base de Schiff 7 comparados com os dados da literatura (Fang et al.,
2013). Abaixo está a estrutura numerada (Figura 31).
N
1
2
34
5
89
10
11
12
13
7
6
Figura 31: Estrutura numerada da base de Schiff (7)
Tabela 10: Dados dos sinais de RMN-H1 da base de Schiff 7 em comparação com a
literatura*
7 -
(500 MHz)
Multiplicidade
(integração)
J (Hz) (lit.)*
(500 MHz)
Multiplicidade
(integração)
J (Hz)
H5 - 8,52 s (1 H) - 8,54 s (1 H) -
H11 e H11’ -
7,90
dd (2 H) 7,95 d (2 H) 3,5
H8, H8’, H7 e
H7’ - 7,61
t (4 H) 7,65 t (4 H) 7,0
H1 e H2 -
7,47
m (3 H) - 7,51 d (3 H) 5,0
H12 - 7,43 t (2 H) 7,47 t (2 H) 7,5
H13 - 7,33 t (1 H) 7,36 t (1 H) 7,5
H3 -7,30 d (2 H) 7,33 d (2 H) 8,0
*(FANG, 2013).
78
5.3 Síntese de outros derivados biaril-bases de Schiff
Após verificar a melhor metodologia para a síntese da base de Schiff 7, o
protocolo foi utilizado para síntese dos derivados biaril-base de Schiff 10, 13-15, 24-
31 (Figura 32). As reações de condensação entre os respectivos aldeídos e
bifenilaminas usando ácido cítrico como catalisador, sob irradiação de micro-ondas,
por 1 h em etanol forneceram as bases de Schiff com moderados a bons
rendimentos, os dados estão descritos na tabela 11.
N
OH
N
OCH3
N
F
N
N
OH
OCH3
N
N+
O-
O
N
Cl
Cl
N
NCH3
CH3
N
NH
N
N
N
OCH3
N
N
33
2526
27
28
29
30
N
FF
3110
13
14
15
24
Figura 32: Derivados biaril-base de Schiff (10, 13-15 e 24-31) planejadas para esse
trabalho.
79
Tabela 11: Dados de caracterização dos derivados biaril-base de schiff sintetizados.
Entrada Derivado P.F. (oC) (%)*
1 10 178-180 98,9
2 13 243-246 63,5
3 14 152-154 97,5
4 15 160-161 98,3
5 24 160-161 100
6 25 143-147 96,7
7 26 143-145 100
8 27 179-182 98,9
9 28 - 54,0
10 29 - 100
11 30 - 96,9
12 31 - 67,8
*grau de pureza após recristalização.
O produto da entrada 1 da (Tabela 11) é um sólido amarelo com P.F. 178-
180oC foi analisado por CG-EM (Figura 33).
80
Análise do espectro de massas referente ao pico em 27.450 minutos
confirmou o produto sendo a base de Schiff 10 (M.M. 302) e o cromatograma
apontou uma pureza em torno de 99% do produto.
Figura 33: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (10)
81
O produto da entrada 2 da tabela 11 é um sólido branco com P.F. 243-246oC
foi analisado por CG-EM (Figura 34). Análise do espectro de massas referente ao
pico em 26.363 minutos confirmou o produto sendo a base de Schiff 13 (M.M. 273) e
o cromatograma apontou uma pureza em torno de 63,5% do produto.
Figura 34: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (13).
82
O produto da entrada 3 da tabela 11 é um sólido amarelado com P.F. 152-
154oC foi analisado por CG-EM (Figura 35). Análise do espectro de massas
referente ao pico em 25.780 minutos confirmou o produto sendo a base de Schiff 14
(M.M. 287) e o cromatograma apontou uma pureza em torno de 97,5% do produto.
Figura 35: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (14).
83
O produto da entrada 4 da tabela 11, um sólido amarelo com P.F. 160-161oC
foi analisado por CG-EM (Figura 36). Análise do espectro de massas referente ao
pico em 29.000 minutos confirmou o produto sendo a base de Schiff 15 (M.M. 300) e
o cromatograma apontou uma pureza de 98% do produto.
Figura 36: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (15)
84
O produto da entrada 5 da tabela 11, um sólido amarelado com P.F. 160-
161oC foi analisado por CG-EM (Figura 37). Análise do espectro de massas
referente ao pico em 23.200 minutos confirmou o produto sendo a base de Schiff 24
(M.M. 275) e o cromatograma apontou uma pureza de 100% do produto.
Figura 37: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (24)
85
A caracterização da estrutura de 24 foi realizada por RMN-H1 (500 MHz) em
CDCl3 (Figura 38). As integrações dos sinais apontam os 14 hidrogênios da
molécula e os dados foram comparados com a literatura (Fang et al., 2013). O
simpleto em 8,47 ppm é referente ao hidrogênio azometínico (H5). Observa-se
também os sinais dos hidrogênios da região aromática na expansão de 8,0 a 7,0
ppm (Figura 39).
Figura 38: Espectro de RMN-H1 (500 MHz) da base de Schiff (24) em CDCl3.
86
Figura 39: Expansão da região aromática 8,0 a 7,0 ppm do RMN-H1 (500 MHz) da
base de Schiff (24) em CDCl3.
Na tabela 12 estão descritos os dados de deslocamento químico,
multiplicidade, integração e constantes de acoplamento dos sinais do espectro de
RMN-H1 da base de Schiff 24 comparados com os dados da literatura (Fang et al.,
2013), assim como a estrutura numerada (Figura 40).
N
F
1
2
34
5
89
10
11
12
13
7
6
Figura 40: Estrutura numerada da base de Schiff (24).
87
N
F
1
2
34
5
89
10
11
12
13
7
6
Figura 41a: Estrutura numerada da base de Schiff (24).
Tabela 12: Dados dos sinais de RMN-H1 (500 MHz) de (24) em comparação com a literatura*
24 - Multiplicidade
(integração)
J (Hz)
(literatura)*
Multiplicidade
(integração)
J (Hz)
H5 - 8,47 s (1 H) - 8,49 s (1 H) -
H11 e H11’ - 7,90 dd (2 H) 8,5; 5,8 7,93 dd (2 H) 8,0; 5,8
H8, H8’, H7 e H7’-
7,60
t (4 H) 7,5 7,64 t (4 H) 7,5
H12 - 7,42 t (2 H) 7,5 7,46 t (2 H) 7,5
H13 - 7,32 t (1 H) - 7,36 t (1 H) 7,5
H3 - 7,27 d (2 H) 8,5 7,30 d (2 H) 8,0
H2 - 7,14 t (2 H) 8,5 7,18 t (2 H) 8,5
*(FANG, 2013).
O produto da entrada 6 da tabela 11, um sólido amarelado com P.F. 143-
147oC, foi analisado por CG-EM (Figura 41). Análise do espectro de massas
referente ao pico em 27.152 minutos confirmou o produto sendo a base de Schiff 25
(P.M. 303) e o cromatograma apontou uma pureza em torno de 97% do produto.
88
Figura 42: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (25).
O produto da entrada 7 da tabela 11, um sólido amarelado com P.F. 143-
145oC foi analisado por CG-EM (Figura 42). Análise do espectro de massas
referente ao pico em 26.924 minutos confirmou o produto sendo a inédita base de
Schiff 26 (P.M. 325) e o cromatograma apontou uma pureza de 100% do produto.
89
Figura 43: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (26).
A caracterização da base de Schiff 26 foi realizada por RMN-H1 (400 MHz) em
CDCl3 (Figura 43). As integrações dos sinais apontam os 13 hidrogênios da
molécula. O simpleto em 8,42 ppm é referente ao hidrogênio azometínico (H7).
Observa-se também os sinais dos hidrogênios da região aromática na expansão de
8,0 a 7,0 ppm (Figura 44).
90
Figura 44: Espectro de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (26) em CDCl3.
Figura 45: Expansão da região aromática 8,0 a 7,0 ppm do RMN-H1 (400 MHz) da
base de Schiff (26) em CDCl3.
91
Os hidrogênios do anel aromático substituído com os átomos de cloro foram
identificados como H2, H3 e H5 de acordo com a numeração da estrutura (Figura 45).
O sinal duplo (dupleto) do H2 em 7,52 ppm possui J = 8,2 Hz, H2 acopla com o H3
cujo sinal duplo dupleto em 7,70 ppm possui J = 8,2 Hz também. Além dessa
constante de acoplamento em orto, o H3 possui J = 1,9 Hz devido ao acoplamento
com o H5 na posição meta em relação a ele. O sinal duplo do H5 em 8,02 ppm
possui J = 1,9 Hz corroborando o acoplamento com H3. O sinal múltiplo em 7,59
ppm é correspondente aos hidrogênios H9 e H10; os sinais múltiplos na região de
7,27 a 7,42 ppm são referentes aos hidrogênios do anel aromático monossubstituído
(H13, H14 e H15).
Na tabela 13 estão descritos os dados de deslocamento químico,
multiplicidade, integração e constantes de acoplamento dos sinais do espectro de
RMN-H1 da base de Schiff 26.
N
Cl
Cl
1
2
3
458
9
10
1112
13
7
6
14
15
Figura 46: Estrutura numerada da base de Schiff (26).
Tabela 13: Dados dos sinais de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (26).
26 - Multiplicidade (integração) J (Hz)
H7 - 8,42 s (1 H) -
H5 - 8,02 d (1 H) 1,9(J3)
H3 - 7,70 dd (1 H) 8,2 (J2); 1,9(J5)
H9, H9’, H10 e
H10’ - 7,59
m (4 H) -
H2 - 7,52 d (1 H) 8,2 (J3)
H14 - 7,42 t (2 H) -
H15 - 7,32 m (1 H) -
H13 - 7,27 m (2 H) -
92
Por ser uma estrutura inédita, a caracterização da estrutura de 26 também foi
realizada por RMN-C13 (Figura 46). Os sinais foram expandidos para melhor
visualização (Figura 47). Na tabela 14 estão descritos os dados de deslocamento
químico do espectro de RMN-C13 da base de Schiff 26.
Figura 47: Espectro de RMN-C13 (100 MHz) de (26) em CDCl3.
93
Figura 48: Expansão dos sinais do RMN-C13 (100 MHz) de (26) em CDCl3.
Tabela 14: Dados de deslocamento químico ( ) do espectro de RMN-C13 (100 MHz)
de (26)
26 -
121,40 133,31
126,92 135,37
127,35 136,15
127,78 139,55
127,93 140,41
128,82 150,18
130,17 C5- 157,08
130,80
O produto da entrada 8 da tabela 11, um sólido branco com P.F. 179-182oC
foi analisado por CG-EM (Figura 48). Análise do espectro de massas referente ao
pico em 23.377 minutos confirmou o produto sendo a inédita base de Schiff 27 (M.M.
258) e o cromatograma apontou uma pureza em torno de 99% do produto.
95
A caracterização da base de Schiff 27 foi realizada por RMN-H1 (400 MHz) em
CDCl3 (Figura 49). As integrações dos sinais apontam os 14 hidrogênios da
molécula. O simpleto em 8,67 ppm é referente ao hidrogênio azometínico (H6).
Observa-se também os sinais dos hidrogênios da região aromática na expansão de
9,0 a 7,0 ppm (Figura 50).
Figura 50: Espectro de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (27) em CDCl3.
96
Figura 51: Expansão da região aromática de 9,0 a 7,0 ppm do RMN-H1 (400 MHz)
da base de Schiff (27) em CDCl3.
Os hidrogênios do anel piridínico foram identificados como H1, H2, H3 e H4 de
acordo com a numeração da estrutura (Figura 51). Provavelmente, o sinal simples
(simpleto) em 8,70 ppm é referente ao H1 vizinho ao nitrogênio, o dupleto em 8,22
ppm o H2 e triplo dupleto em 7,78 ppm o H3. O sinal múltiplo (multipleto) em 7,66-
7,60 ppm é correspondente aos hidrogênios H8 e H9; os sinais múltiplos na região de
7,39 a 7,32 ppm são referentes aos hidrogênios do anel aromático monossubstituído
H12 e H14 e ao H4 do anel piridínico.
Na tabela 15 estão descritos os dados de deslocamento químico,
multiplicidade, integração e constantes de acoplamento dos sinais do espectro de
RMN-H1 da base de Schiff 27.
N
N
1
2
3
4
5
8
9
1011
12
13
76
14
Figura 52: Estrutura numerada da base de Schiff (27).
97
Tabela 15: Dados dos sinais de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (27)
27 - Multiplicidade (integração)
H1 – 8,70 m (1 H)
H6 - 8,67 s (1 H)
H2 - 8,22 d (1 H)
H3 - 7,78 td (1 H)
H8, H8’, H9 e H9’ – 7,66-7,60 m (4 H)
H13 - 7,41 t (2 H)
H4, H12, H12’ e H14 - 7,39-7,32 m (4 H)
98
O produto da entrada 9 da tabela 11, um sólido amarelado foi analisado por
CG-EM (Figura 52). Análise do espectro de massas referente ao pico em 33.287
minutos confirmou o produto sendo a inédita base de Schiff 28 (P.M. 296) e o
cromatograma apontou uma pureza em torno de 54% do produto.
Figura 53: Cromatograma e espectro de massas da base de Schiff (28).
99
O produto da entrada 10 da tabela 11, um sólido amarelado, foi analisado por
CG-EM (Figura 53). Análise do espectro de massas referente ao pico em 25.673
minutos confirmou o produto sendo a inédita base de Schiff 29 (P.M. 287) e o
cromatograma apontou uma pureza de 100% do produto.
Figura 54: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (29)
100
A caracterização da estrutura de 29 foi realizada por RMN-H1 (Figura 54). As
integrações dos sinais apontam os 17 hidrogênios da molécula. O simpleto em 8,51
ppm é referente ao hidrogênio azometínico (H5). Observa-se também os sinais da
região aromática na expansão de 8,0 a 7,0 ppm (Figura 55). O simpleto em 3,84
ppm remete aos hidrogênios do grupo metoxila (-OCH3).
Figura 55: Espectro de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (29) em CDCl3.
Figura 56: Expansão da região aromática de 8,0 a 7,0 ppm do RMN-H1 (400
MHz) da base de Schiff (29) em CDCl3
101
Na tabela 16 estão descritos os dados de deslocamento químico,
multiplicidade, integração e constantes de acoplamento dos sinais do espectro de
RMN-H1 da base de Schiff 29, estrutura numerada na Figura 56.
N
O
CH3
1
2
34
5
89
10
11
1213
7
6
Figura 57: Estrutura numerada de 29.
Tabela 16: Dados de RMN-H1 (400 MHz) da base de Schiff (29).
29 - Multiplicidade
(integração)
J (Hz)
H5 - 8,51 s (1 H) -
H3 - 7,90 dd (2 H) -
H7, H7’, H8 e H8’ -
7,53
m (4 H) -
H1, H2 e H2’ - 7,46 t (3 H) -
H12 - 7,27 d (2 H) 8,4
H11 – 6,96 d (2 H) 8,7
OCH3 - 3,84 s (3 H) -
102
O produto da entrada 11 da tabela 11, um sólido amarelo, foi analisado por
CG-EM (Figura 57). Análise do espectro de massas referente ao pico em 26.349
minutos confirmou o produto sendo a inédita base de Schiff 30 (P.M. 282) e o
cromatograma apontou uma pureza em torno de 97% do produto.
Figura 58: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (30).
103
O produto da entrada 12 da tabela 11, um sólido branco foi analisado por CG-
EM (Figura 58). Análise do espectro de massas referente ao pico em 22.624
minutos confirmou o produto sendo a inédita base de Schiff 31 (P.M. 293) e o
cromatograma apontou uma pureza em torno de 68% do produto.
Figura 59: Cromatograma e Espectro de massas da base de Schiff (31).
104
Nos espectros de RMN-H1 obtidos das bases de Schiff sintetizadas neste
trabalho, o hidrogênio azometínico (-HC=N-) se apresentou como um sinal simples
(simpleto) entre 8,67 e 8,31 ppm, que é característico de isômeros E de azometinos.
Os espectros de massas dos derivados 7,10,13-15 e 24-28 apresentaram os
picos em m/z 152 e m/z 180 que possivelmente indicam os fragmentos relacionados
com a porção 4-aminobifenila vindo da quebra dos derivados bases de Schiff
(Figura 59).
NCH
+
m/z 180 m/z 152
Figura 60: Fragmentos propostos para os picos m/z 180 e m/z 152 observados nos
espectros de massas dos derivados (7, 10, 13-15 e 24-28).
Para o derivado 29 são observados os fragmentos dos picos em m/z 244,
210, 168 e 139 que possivelmente indicam os fragmentos relacionados com a
quebra da porção 4’-metóxi-4-aminobifenila (Figura 60).
NCH
+
O
CH3
m/z 210O m/z 168m/z 244
CH+
N
m/z 139
C+
Figura 61: Fragmentos propostos para os picos m/z 244, m/z 210, m/z 168 e m/z
139 observados no espectro de massas da base de Schiff (29).
105
Para o derivado 30 são observados os fragmentos dos picos em m/z 205, 177
e 101 que possivelmente indicam os fragmentos relacionados com a quebra da
porção 4’-ciano-4-aminobifenila (Figura 61).
NNN
NCH
+
m/z 205 m/z 177 m/z 101
Figura 62: Fragmentos propostos para os picos m/z 205, m/z 177 e m/z 101
observados no espectro de massas da base de Schiff (30).
Para o derivado 31 são observados os fragmentos dos picos em m/z 216,
188, 112 e 94 que possivelmente indicam os fragmentos relacionados com a quebra
da porção 2’,4’-difluor-4-aminobifenila (Figura 62).
NCH
+
FF FFm/z 216 m/z 188
FFm/z 112
Fm/z 94
Figura 63: Fragmentos propostos para os picos m/z 216, m/z 188, m/z 112 e
m/z 94 observados no espectro de massas da base de Schiff (31).
5.4 Estudos toxicológicos in silico dos derivados bases de Schiff
As previsões das propriedades físico-químicas e tóxicas dos derivados bifenil-
base de Schiff 7, 10, 13-15 e 24-31 foram realizadas pelos servidores OSIRIS
Property Explorer e Molinspiration (Tabela 17). A cor vermelha apresenta um alto
risco e a verde baixo risco de sofrer determinada toxicidade.
Tabela 17: Riscos de toxicidades calculados pelo programa OSIRIS para os
derivados (7, 10, 13-15 e 24-31).
Risco de Toxicidade
106
Derivado Mutagenicidade Tumorigenicidade Efeito
Irritante Efeito na
reprodução
7 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
10 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
13 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
14 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
15 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
24 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
25 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
26 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
27 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
28 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
29 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
30 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
31 ALTO ALTO BAIXO BAIXO
*ALTO = alto risco; BAIXO = baixo risco.
107
Pode-se observar que todos os compostos apresentaram risco de toxicidade
em relação a mutagenicidade e tumorigenicidade. Como todos os derivados fazem
parte da mesma série de moléculas, na qual se tem somente a substituição na
porção referente ao anel aromático que era do aldeído, todos apresentaram esse
risco tóxico em relação a subunidade da 4-aminobifenila.
Chappel e colaboradores relataram que a 4-aminobifenila foi utilizada como
um intermediário de corante e um antioxidante impermeabilizante, e que sua
contaminação ocorria em ambientes ocupacionais. Foi observado também sendo um
subproduto da combustão do tabaco. Além disso, a exposição ao produto foi
associada a câncer de bexiga em trabalhadores de fábricas químicas e modelos
experimentais em animais. A sua interação com o DNA é conhecida por resultar em
mutações, além do câncer de bexiga e de mama, e outros tecidos após sua
exposição(Chappell et al., 2016).
Apesar de apresentarem risco de toxicidade em relação a mutagenicidade e
tumorigenicidade, os derivados apresentaram baixo risco em relação ao efeito
irritante e ao efeito na reprodução (Tabela 17).
108
Ao observar os descritores de Druglikness e Drug-score foram observados
baixos valores devido à baixa similaridade com fragmentos presentes nos fármacos
(Tabela 18). No caso do Drug-score, o potencial risco de toxicidade também
contribuiu para os baixos valores.
Tabela 18: Resultados das propriedades físico-químicas relacionadas a
farmacocinética dos derivados bases de Schiff (7, 10, 13-15 e 24-31).
Derivado cLogP Log S MM TPSA Drug-Likeness Drug-Score
7 4,69 -5,24 257 12,36 -2,09 0,11
10 3,77 -5,7 302 58,18 -12,39 0,1
13 4,35 -4,95 273 32,59 -1,74 0,13
14 4,62 -5,26 287 21,59 -1,69 0,11
15 4,59 -5,28 300 15,6 -2,58 0,11
24 4,79 -5,56 275 12.36 -2,71 0,1
25 4,28 -4,97 303 41,82 -1,02 0,14
26 5,9 -6,72 325 12,36 -1,46 0,08
27 3,69 -4,45 258 25,25 -2,21 0,14
28 4,73 -5,47 296 28,15 -0,16 0,13
29 4,62 -5,26 287 21,59 -7,71 0,1
30 4,53 -6,02 282 36,15 -16,6 0,09
31 4,89 -5,87 293 12,36 -3,28 0,09
109
Em relação à biodisponibilidade oral observou-se que todos os derivados
obedeceram a regra do 5 de Lipinski, que avalia in silico o potencial de compostos
apresentarem uma boa biodisponibilidade oral, sendo este um importante atributo
para os novos candidatos a fármacos (Tabela 19). Desta forma, para um composto
apresentar boa absorção oral, in silico, este deve obedecer, ao menos três das
regras a seguir: (1) apresentar massa molecular ≤ 500 Da; (2) número de átomos
aceptores de ligação de hidrogênio ≤ 10; (3) número de grupos doadores de ligação
de hidrogênio (grupos OH ou NH) ≤ 5; (4) Log do coeficiente de partição óleo/água
(cLog P) ≤ 5 (Lipinski, 2001).
Tabela 19: Cálculos do Molinspiration para os derivados (7, 10, 13-15 e 24-31)
Derivado Nº de átomos nOH nOHNH NLR VM
7 20 1 0 3 250,12
10 23 4 0 4 273,45
13 21 2 1 3 258,14
14 22 2 0 4 275,67
15 23 2 0 4 296,03
24 21 1 0 3 255,05
25 23 3 1 4 283,69
26 22 1 0 3 277,19
27 20 2 0 3 245,97
28 23 2 1 3 279,1
29 22 2 0 4 275,67
30 22 2 0 3 266,98
31 22 1 0 3 259.98
110
A estabilidade de um fármaco depende de inúmeros fatores, porém um dos
fatores que facilmente podemos notar que a estabilidade está diretamente
proporcional a redução da lipoficilidade, visto que vários sítios de interação são
lipofílicos (Puratchikody et al., 2016). A alta lipofilicidade (miLogP) pode ser
observada nestas substâncias, analisando a estrutura observa-se majoritariamente
hidrocarbonetos. Os derivados 25 e 27 não violaram nenhum dos atributos da regra
dos 5. Eles são derivados da vanilina e 3-carbóxipiridina, possuindo desta forma,
mais sítios polares, reduzindo assim a lipofilicidade.
Pode-se observar que o fármaco diflunisal (Figura 63), que possui uma
bifenila, assinalou risco toxicidade para mutagenicidade e de reprodução. Smolinske
e colaboradores relataram em seu trabalho que a super dosagem de diflunisal
mostrou ser tóxico principalmente no trato gastrointestinal e neurológico em ratos
(Smolinske et al., 1990). Com relação aos outros descritores, mostrou ser bem
solúvel. O fármaco clofazimina não apresentou risco de toxicidade, porém apresenta
baixa solubilidade. A clofazimina é um fármaco de uso oral, destra forma, mesmo
violando um dos parâmetros de Lipinski (cLog ≤5) ainda possui boa
biodisponibilidade oral.
Figura 64: Descritores do servidor OSIRIS paras os fármacos diflunisal e
clofazimina.
111
5.5 Teste de atividade antibacteriana e antifúngica de alguns derivados biaril-
base de Schiff
Os testes de atividade antibacteriana e antifúngica de difusão de disco (em
mm) foram realizados usando as cepas das bactérias E. Coli (25922) e S. aureus
(25925) e o fungo C. albicans (14053) com as bases de Schiff 7, 10, 14, 15, 25, 26 e
27 e não foram observadas atividades inibitórias.
6. CONCLUSÃO
A síntese do intermediário 4-aminobifenila via reação de Suzuki sob irradiação
de micro-ondas, metodologia limpa e rápida, forneceu um composto com boa
pureza. Dentre todas as metodologias estudadas, a utilização do acetato de paládio
frente outras fontes de paládio forneceram melhor rendimento. A metodologia
desenvolvida nesse trabalho mostrou-se eficiente para outras 4-aminobifenilas
substituídas.
A síntese das biaril-bases de Schiff planejadas nesse trabalho, a partir da
condensação entre 4-aminobifenilas e respectivos aldeídos, foram realizadas com
sucesso. O estudo foi realizado com 3 catalisadores ácidos (HCl, ácido acético e
ácido cítrico), o ácido cítrico mostrou-se muito eficiente fornecendo os derivados em
condições limpas e rápidas com moderados a bons rendimentos.
O estudo dos servidores OSIRIS e mollinspiration mostrou que as moléculas
são promissoras para a biodisponibilidade oral, visto que, menos que algumas
moléculas violassem regra de Lipinski, não excederam uma violação, o que é
previsto pela regra. A correlação entre o estudo metodológico, que fornece uma
gama de possibilidade de novas moléculas, com o estudo dos parâmetros físico-
químicos se tornou uma excelente ferramenta no desenvolvimento de moléculas
biologicamente ativas.
Por fim, os testes de atividade antimicrobiana de difusão do disco usando as
cepas das bactérias E. Coli (25922) e S. aureus (25925) e o fungo C. albicans
(14053) com as bases de Schiff (7, 10, 14, 15, 25, 26 e 27) não apresentaram
atividades inibitórias.
.
112
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