Avaliação das Propriedades Fotofísicas de Quinolinas e Interação com DNA

Uma série de avanços na química, física e astronomia foi permitida a partir da separação da luz em espectros contínuos. Isso já havia sido feito por Isaac Newton entre 1665 e 1666, e após quase 200 anos, a ideia de decompor ainda mais os espectros para conhecer seus componentes contribuíram para diversos estudos.

A maioria das moléculas orgânicas e dos grupos funcionais não absorve na região do espectro eletromagnético que chamamos de ultravioleta (UV) e visível (vis) - isto é, as regiões em que os comprimentos de onda vão de 190 nm a 800 nm. Consequentemente, a espectroscopia de absorção pode levar a informações úteis que quando combinadas com detalhes fornecidos por espectros no infravermelho e de ressonância magnética nuclear (RMN).73 A luz nas regiões do ultravioleta e visível pode ser caracterizada através de comprimentos de onda. O espectro eletromagnético (Figura 11) define cada região de acordo com valores de comprimento de onda.

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Pavia, D.; Lampman, G. M.; Kriz, G. S.; Vyvyan, J. R. Introdução a espectroscopia, tradução da 4ª edição norte-americana , Ed. Cengage Learning, Bellingham, Washington.

Figura 11. Espectro eletromagnético

Moléculas conjugadas são capazes de absorver radiação e perder energia de diversas formas. A fluorescência é um dos vários processos fotofísicos que ocorrem a partir da desativação de ume espécie eletronicamente excitada à espécie fundamental, quando esta é capaz de dissipar a energia absorvida.74 No diagrama de Jablonski é possível verificar os caminhos fotofísicos, conforme Figura 12.

Figura 12. Diagrama de Jablonski

74

Lakowicz, J. R.; Principles of Fluorescence Spectroscopy. 3rd Ed, Springer Science+Business Media, LLC: Baltimore, 2006.

A fluorescência é um processo no qual um elétron é promovido do estado fundamental para o estado excitado e após atingir o estado singlete eletronicamente excitado (S1) decai ao

estado singlete fundamental (S0). Já na fosforescência, o elétron promovido ao estado

excitado passa por um estado intermediário chamado de estado triplete (T1) e após retorna ao

estado fundamental.73

Para que uma molécula orgânica seja considerada fluorescente, esta deve cumprir com alguns requisitos eletrônicos e estruturais. A rigidez da estrutura, a conjugação dos elétrons π e a planaridade do sistema, bem como a presença de substituintes com propriedades eletrônicas diferentes são alguns requisitos.

A fluorescência pode ser estudada através de espectros eletrônicos de emissão obtidos através de dados fornecidos por espectrofotômetros e espectrofluorímetros, sendo esta uma propriedade muito importante devido a possibilitar a aplicação de moléculas nas áreas da tecnologia e saúde.75

Uma aplicação muito importante de compostos fluorescentes é através da sua utilização em sondas ou marcadores para a observação de estruturas e mecanismos celulares, devido a estas moléculas se ligarem a sistemas biológicos e torna-los fluorescentes.76 Para a utilização de moléculas em sondas, estas devem conter um grande deslocamento de Stokes, ou seja, uma grande distância (em nm) entre as bandas máxima de absorção e emissão, o que permite a obtenção de informações sobre o metabolismo celular. 74,77

Muitas quinolinas também têm sido utilizadas em estudos de interação com o DNA. O DNA é um bioreceptor para um grande número de pequenas moléculas, e continua a ser um importante alvo biológico para o design de agentes anticancerígenos. Geralmente, acredita-se que as moléculas se ligam ao DNA e obstruem indiretamente sua síntese, levando a uma

75

Calvert, J. G; Pitts, J. N. Photochemistry, John Wiley & Sons, Inc. New York, 1966.

76

Mason, W. T.; Fluorescent and Luminescent Probes for Biological Activity. A Pratical

Guide to Technology for Quantitative Real-Time Analysis, Second Edition, Academic Press,

1999.

77

New, E. J.; Roche, C.; Madawala, R.; Zhang, J. Z.; Hambley, T. W.; J. Inorg. Biochem.

interrupção da regulação hormonal do crescimento celular.78 Portanto, a investigação de pequenas moléculas em relação às propriedades de ligação ao DNA torna possível a identificação de novos agentes anticancerígenos.

Estudos relatados na literatura mostram que derivados quinolínicos possuem a capacidade de interagir com as bases nitrogenadas do DNA através de diferentes formas. Uma maneira de verificar estas interações é através de estudos de fotoluminescência através dos dados de emissão e absorção. Como exemplo destes estudos encontra-se o trabalho desenvolvido por Riechert-Krause e colaboradores,79 onde os autores realizaram a síntese de indoloquinolinas substituídas e após realizaram estudos de atividade biológica em relação à atividade antiproliferativa em células cancerígena e a afinidade de ligação ao DNA avaliados através de técnicas espectroscópicas de absorção e emissão. No Esquema 34 encontram-se os compostos sintetizados.

Esquema 34.

As indoloquinolinas apresentaram emissão na região de 500 nm e constante de ligação com o DNA de 3,8 x 104 M-1, o que sugere uma interação fraca com o DNA. Uma diminuição na fluorescência foi observada quando o brometo de etídio foi deslocado, devido à intercalação das indoloquinolinas com o DNA, o que confirma a possibilidade de uma interação fraca entre as indoloquinolinas e o DNA.

78

Foye W. O. Cancer Chemotherapeutic Agents,Washington DC: American Chemical Society, 1995.

79

Riechert-Krause, F.; Eick, A.; Grünert, R.; Bednarski, P. J.; Weisz, K., Bioorg. Med. Chem.

Kumar e colaboradores80 em 2016 desenvolveram a síntese de uma nova classe de aminoquinolinas isoindolin-1,3-dionas substituídas a partir de hidrazinil-quinolinas regio- isomericas com anidrido ftálico, na presença do reagente de Eaton (solução de 7,7% em peso de pentóxido de fosforo em ácido metanossulfônico). Após, estes realizaram estudos de ligação com DNA dos compostos isoméricos selecionados, onde estes mostraram interação com DNA via modo de intercalação com maior afinidade de ligação de quinolinas 4- substituídas em vez de 2-substituídas. Além disso, todos os compostos foram avaliados para a atividade citotóxica contra três linhas celulares de câncer humano, onde também foram obtidos bons resultados. No Esquema 35 encontra-se a rota sintética para a obtenção dos compostos.

Esquema 35.

Os dados obtidos pelos autores de constante de ligação (Kb) utilizado para medir a

força da interação dos compostos com o DNA, bem como os dados da contante de Stern- Volmer, utilizado para estimar a capacidade de deslocamento do brometo de etídio do DNA encontraram-se na faixa de 1,05 – 9,14 x 104 L mol-1 e 3,18 – 7,50 x 103 L mol-1, respectivamente. Com isso, foi possível verificar que as aminoquinolinas mostraram-se sistemas capazes de interagir com o DNA.

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4. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Neste capítulo, tendo como base os objetivos propostos neste trabalho, serão apresentados resultados e discussões referentes aos métodos sintéticos empregados e também aos resultados obtidos a partir das análises fotofísicas e microbiológicas.

As reações de acetalização e acilação desenvolvidas para a síntese dos precursores 4- alcóxi-4-alquil[aril(heteroaril)]-1,1,1-trialo-3-alquen-2-onas (1a-j) são extensivamente descritas na literatura por diversos grupos de pesquisa nacionais e internacionais, e por isso não serão citadas neste capítulo. A metodologia utilizada neste trabalho para a obtenção destes compostos é descrita por Effenberger,29 Hojo,30 Nenajdenko4e,31 e sistematizada pelo NUQUIMHE.32,33

Os compostos obtidos foram identificados por técnicas de RMN unidimensional de 1H,

13

C, 19F e bidimensional de HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Correlation) e HMQC (Heteronuclear Multiple-Quantum Correlation), Cromatografia Gasosa Acoplada ao Detector Seletivo de Massas (CG/EM), Massa de Alta Resolução e Análise Elementar (CHN). A caracterização estrutural via os métodos citados anteriormente para cada série será realizada a partir de um exemplo de cada série, comparando com dados de compostos semelhantes já existentes na literatura. Para os demais compostos sintetizados, estes dados serão apresentados nos anexos deste trabalho.

Nos ensaios fotofísicos, serão apresentados e discutidos os dados de emissão e absorção, rendimento quântico e deslocamento de Stokes dos compostos 8 e 9 e também os testes envolvendo interação com o DNA.

Por fim, serão apresentados os ensaios antimicrobianos realizados com seis tipos de fungos e quatro tipos de cepas bacterianas realizados para os compostos 4-10.

Para melhor entendimento da parte relativa à apresentação e discussão dos resultados, esta foi dividida nos seguintes segmentos:

i) Síntese dos compostos 1-(1-((3-cloro-4-fluorfenil)amino)-3,4-diidronaftalen-2- il)-2,2,2-trifluoretanona (2a), (Z)-4-((3-cloro-4-fluorfenil)amino)-1,1,1-triflúor- 3-alquen-2-onas (2b-g) e 4-((4-bromofenil)amino)-1,1,1-triflúor-3-alquen-2- onas (3b-j) obtidos através da utilização dos precursores 4-alcóxi-1,1,1- triflúor-3-alquen-2-onas (1a-j) e os nucleófilos 3-cloro-4-flúor-anilina e 4-

bromo-anilina, onde serão discutidos a configuração dos compostos através de sua identificação por RMN e difração de Raios-X.

ii) Utilização das enaminonas (2a-g e 3b-j) em reações de ciclocondensação intramolecular em meio ácido, para resultar em 10-cloro-9-flúor-7- (trifluormetil)-5,6-diidrobenzo[c]acridina (4a), 7-cloro-6-flúor-4(2)- (trifluormetil)quinolinas (4b-g) e 6-bromo-4(2)-(trifluormetil)-quinolinas (5b-

j) onde será discutido a regiosseletividade destas reações em relação à posição

do grupo trifluormetila.

iii) Após, serão apresentados resultados obtidos na síntese dos sistemas análogos a antibacterianos provenientes da reação de acoplamento de Sonogashira utilizando as quinolinas 4a-g e 5b-f e fenilacetileno, resultando em 9-flúor-10- (feniletinil)-7-(trifluormetil)-5,6-diidrobenzo[c]acridina (6a), 6-flúor-7- (feniletinil)-4(2)-(trifluormetil)quinolinas (6b-g) e 6-(feniletinil)-4(2)- (trifluormetil)quinolinas (7b-f).

iv) Resultados obtidos na reação de acoplamento de Buchwald-Hartwig em 6- bromo-4(2)-(trifluormetil)quinolinas (5d-h) com as aminas morfolina, e pirrolidina.

v) Reações de Ullmann promovidas em 6-bromo-4(2)-(trifluormetil)-quinolinas (5d-h) utilizando indol, para a obtenção de 6-(1H-indol-1-il)-4- (trifluormetil)quinolinas (10d-h).

vi) Por fim, serão apresentados os resultados provenientes de ensaios biológicos e fotofísicos realizados com as séries de compostos 4-10.