4. Testes de transporte membranar
4.2 Resultados de transporte de alguns dos recetores sintetizados
Em primeiro lugar é de salientar que, não foi possível que o recetor (101) fosse avaliado em relação às suas propriedades de transporte a tempo de ser incluído na escrita da mesma, sendo apresentado de seguida apenas a primeira avaliação de compostos efetuada.
Todos os compostos foram avaliados em relação às suas propriedades de transporte através de uma vesicula fosfolipídica com um fluxo de troca simples de Cl-/NO
3 - em 1 %.
Através da tabela 4.1 é possível observar que a maioria dos compostos apresentou uma capacidade de transporte reduzida, abaixo dos 20% tanto no inicio como após 270s de efluxo. Apenas os recetores (100) e (126) apresentam uma boa capacidade de transporte observando-se valores de transporte entre os 70% e 75%.
Tabela 4.1 – Resultados de transporte dos recetores (96-98), (100). (102-104), (124-126) (Valores aproximados).
Recetor Efluxo de Cl -/NO 3 após 270 segundos (%) 96 1 97 1 98 1 99 10 100 70 102 2 103 15 104 15 124 6 125 9 126 75 127 4
Comparando o recetor (96) com o composto (64) do capítulo 1, reportado por Gale et. al, observa-se que a introdução de um grupo metileno na estrutura química do recetor, quebrando a aromaticidade entre o anel benzénico e o grupo ureia, prejudica as propriedades de transporte do mesmo observando-se o mesmo comportamento quando comparado os recetores (98) e (99). No capitulo anterior, referente às titulações de RMN, observou-se que a mesma modificação fez com que a constante de associação dos recetores com o anião cloreto diminuísse podendo concluir-se que a presença destes grupos entre o grupo ureia e o substituinte aromático é prejudicial para ambas as propriedades avaliadas. O facto da acidez dos NH’s dos grupos ureia ter diminuído no recetor (96, 98) influenciou as propriedades de transporte da mesma forma que influenciou as propriedades de reconhecimento no capitulo anterior.
Observando os recetores (96-98), observa-se que ambos apresentam resultados semelhantes em relação às propriedades de transporte indicando que a variação do grupo substituinte entre benzilo, furfurilo e 2-tiofenometilo não provoca grande variação nas mesmas.
71 O recetor (99), que tem a constante de associação com o anião cloreto mais alta, não apresenta propriedades de transporte significativas evidenciando mais uma vez que nem sempre existe uma relação direta entre as propriedades de transporte e de reconhecimento aniónico do recetor.
Comparando as propriedades de transporte dos grupos tioureia com os grupos ureia é de notar que o recetor (102) transporta ligeiramente melhor o anião cloreto do que o recetor (97) indicando que os grupos tioureia melhoram as propriedades de transporte em relação aos grupos ureia. Recordando as conclusões retiradas no capitulo anterior, para os recetores (96-98, 102) concluiu-se que moléculas com grupos ureia apresentavam valores de Ka superiores ao de moléculas com grupos tioureia o que em
termos de otimização estrutural dos recetores cria um dilema visto que, os grupos ureia são melhores para interatuar com o anião cloreto do que os grupos tioureia e os grupos tioureia são melhores em relação ao transporte do mesmo do que os grupos ureia. Este tipo de dilema também se verificou nos compostos “Cholapods” [47] onde não se conseguiu obter uma relação direta entre a interação recetor-
anião e as propriedades de transporte baseadas na estrutura dos compostos salvaguardando a questão de os Cholapds serem estruturas muito diferentes dos compostos sintetizados nesta tese.
Relacionando os valores de transporte dos recetores (124-127) com os já mencionados anteriormente verifica-se que a presença de um anel central com átomos de fluor em posição para aos NH’s dos grupos (tio)ureia melhora as propriedades de transporte dos recetores tendo sido obtida a mesma conclusão no capítulo 3 em relação às propriedades de reconhecimento aniónico. O aumento da acidez dos NH’s internos das di(tio)ureias provoca um aumento nas propriedades de transporte dos recetores destes recetores tornando-os melhores de transportadores de cloreto. O recetor (125) apresenta propriedades de transporte ligeiramente superiores às de (124) concluindo-se que a presença de grupos 2-tiofenometilo são preferíveis em relação aos grupos furfurilo. No capitulo de titulações por RMN foi verificado que as moléculas cujos substituintes são grupos 2-tiofenometilo apresentam maior valor de Ka para o anião cloreto do que as moléculas equivalentes com grupos furfurilo o que indica assim, que
este substituinte melhorou ambas as propriedades dos recetores avaliadas nesta tese. No que dz respeto ao recetor (126) observa-se que este recetor apresenta propriedades e transporte de 75% sendo o recetor que melhores propriedades de transporte apresenta. Como referido anteriormente nem sempre existe uma relação direta entre as propriedades de reconhecimento aniónico e transporte o que faz com que o recetor (99) seja o melhor recetor aniónico e o (126) o melhor transportador. Em relação ao recetor (127) verifica-se uma diminuição das propriedades de transporte em relação ao recetor (124) não sendo esperado tal resultado de acordo com os dados da literatura onde tioureias são descritas como melhores transportadores de aniões do que as ureias na maioria dos casos, no entanto, o decréscimo é muito pouco significativo.
Observando os resultados dos derivados (100) e (103-104) conclui-se que a presença de sistemas aromáticos estendidos até aos grupos (tio)ureia aumentam as propriedades de transporte dos recetores consideravelmente. É de notar que estes três recetores são os que apresentam os NH’s mais acídicos, do conjunto de recetores avaliados em relação ás propriedades de transporte. O facto de existir sistemas aromáticos diretamente ligados aos NHs externos dos recetores provoca um aumento da acidez destes, melhorando as propriedades do recetor. No capitulo anterior verificou-se que estes recetores apresentam constantes de associação superiores aos recetores cujos NH’s externos não estão tão acidificados verificando-se o mesmo comportamento neste capitulo em relação ao transporte de cloreto. Assim é possível afirmar que o aumento da acidez dos NH’s dos grupos (tio)ureia é um dos fatores a ter em conta no desenho racional de estruturas candidatas a recetores e transportadores de aniões sendo que está diretamente ligada à variação das propriedades de reconhecimento e transporte aniónico dos recetores.
É importante salientar que embora se tente relacionar o aumento da acidez dos NH’s dos grupos (tio)ureia com as propriedades de transporte dos recetores, existem vários fatores a tem em conta, nomeadamente o caracter lipofílico dos recetores. Por exemplo nos recetores (124-127) os átomos de flúor influenciam pelo menos dois fatores (acidez dos NH’s dos grupos ureia e lipofilia do recetor).
72 Devido ao seu caracter lipofílico os átomos de flúor presentes no anel central dos recetores fornecem, ao mesmo, um caracter lipofílico superior em comparação com os recetores (97-99, 102) o que faz aumentar também as propriedades de transporte devido aos recetores se difundirem melhor no seio da membrana fosfolipídica além de adicionalmente aumentarem a acidez dos NH’s internos dos recetores.
Futuramente, com a avaliação do recetor (101) espera poder-se concluir se os resultados do recetor (101) estão de acordo com os da literatura esperando-se assim que apresente propriedades de transporte inferiores às do recetor (104) teoricamente.
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74 De modo a concluir o trabalho desta tese é importante salientar que a síntese dos treze recetores obtidos foi efetuada utilizando métodos onde se utiliza um ou dois passos reacionais e reagentes acessíveis de valor comercial reduzido, de modo a tornar o desenvolvimento destes produtos pouco dispendioso. Além da síntese, a purificação deste tipo de compostos foi rápida e eficiente obtendo-se compostos com um grau de pureza elevado, não sendo necessário métodos de purificação demorados e dispendiosos.
Relativamente à quantificação da força da interação recetor-anião, através de titulação por 1H RMN e
consequente cálculo da constante de associação Ka, observou-se que os recetores estudados (recetor
(102) e (125)) desprotonam com o anião fluoreto não conseguindo interatuar com o anião por ligações
de hidrogénio.
Comparando os resultados das titulações com o anião cloreto, brometo e iodeto observa-se que os recetores têm uma certa seletividade para o anião cloreto, interagindo muito pouco com o brometo e não interagindo sequer com o iodeto. Essa seletividade deve-se possivelmente ao tamanho dos iões, brometo e iodeto, ser muito maior que o tamanho da cavidade dos recetores não havendo a
combinação ideal entre a geometria do anião e a estrutura do recetor de modo a haver uma boa interação. Além disso é necessário ter em conta o caracter básico dos aniões em causa sendo o brometo e o iodeto aniões com um caracter de basicidade menor que o cloreto
Nas titulações com anião cloreto concluiu-se, através da variação estrutural dos recetores, que moléculas com grupos ureia apresentam propriedades de reconhecimento aniónico superiores à de recetores com unidades tioureia É de salientar que embora as ligações N-H das tioureias sejam mais acídicos o facto de o átomo de enxofre ser menos eletronegativo do que o átomo de oxigénio faz com que haja interações mais fracas entre os recetores e o anião comparativamente com o caso das ureias. Devido ao átomo de enxofre ser maior que o de oxigénio faz com que os recetores com unidades tioureia se organizem de forma diferente do que os recetores com unidades ureia sendo também esse fator responsável pela variação das propriedades de reconhecimento entre ureias e tioureias.
Variando os substituintes aromáticos concluiu-se que o aumento da acidez dos hidrogénios dos grupos ureia está diretamente relacionado com as propriedades de reconhecimento aniónico do recetor, observando-se que quanto maior for a acidez destes, maior vai ser a interação anião-recetor e consequentemente maior será a constante de associação. No caso dos recetores (96-98), onde (98) contem os hidrogénios do grupo ureia mais acídicos, observa-se a constante de associação maior (Ka =
27,16 M-1) e no caso dos recetores (124-125), onde (125) contem os hidrogénios do grupo ureia mais
acídicos, observa-se o mesmo comportamento com um valor de Ka (Ka = 38,28 M-1) superior ao do
recetor (124) (Ka = 37,67 M-1). Com esta variação foi possível constatar que a presença de grupos 2-
tiofenometilo em detrimento de grupos furfurilo melhora ligeiramente as propriedades de
reconhecimento aniónico devido ao valor das constantes dos recetores (98) e (125) em relação à dos recetores (97) e (124).
No que diz respeito à influência da aromaticidade dos substituintes, constatou-se que a não
deslocalização da mesma até aos grupos ureia é prejudicial para as propriedades de reconhecimento aniónico dos recetores. Ao impedir a deslocalização eletrónica dos substituintes aromáticos periféricos até aos grupos ureia nos recetores (96, 98) observou-se que os hidrogénios dos grupos ureia tornaram- se menos acídicos em comparação com os recetores onde a deslocalização é feita até aos mesmos grupos (64, 99). A diminuição dessa acidez provocou uma diminuição na interação do recetor com o anião concluindo-se mais uma vez que esta propriedade está fortemente relacionada com a força da interação recetor-anião. O recetor (99) (Ka = 58,88 M-1) apresenta uma constante de associação
superior à do recetor (98) (Ka = 27,16 M-1) observando-se o mesmo comportamento para os recetores
(64) (Ka = 43 M-1) [66] e (96) (Ka = 25,53 M-1). No caso dos recetores (125-126) observou-se uma
exceção à regra não existindo explicação para tal acontecimento. Posteriormente ao trabalho desta tese terão de ser realizados estudos de modelação molecular de modo a compreender qual o efeito
75 provocado, no recetor, pela presença de dois átomos de flúor e dos grupos tienilo e, até que ponto esse efeito prejudica teoricamente as propriedades de reconhecimento aniónico do recetor (126).
Relacionando os recetores ureia com aromaticidade estendida (recetores (99-101)) observou-se que, embora os NH’s dos grupos ureia do recetor (101) sejam mais acídicos do que os NH’s dos recetores
(99-100) a constante de associação é menor, concluindo-se assim que, possivelmente devido ao
impedimento estereoquímico causado, no recetor pelo tamanho dos grupos substituintes constituídos por anéis aromáticos benzénicos, de oxadiazole e furano o recetor (101) apresente uma constante de associação menor (Ka = 43,85 M-1) do que o recetor (99) (Ka = 58,88 M-1).
Em relação à variação da plataforma central dos recetores observou-se que a utilização de um anel de 4,5-difluoro-1,2-fenilenodiamina (95), de modo geral, aumentou as propriedades de reconhecimento aniónico dos recetores (recetores (124-127)) em relação aos recetores baseados na plataforma central de 1,2-fenilenodimamina (94). Mais uma vez, o aumento da acidez dos NH’s utilizando uma
plataforma com átomos eletroatratores (4,5-difluoro-1,2-fenilenodiamina (95)) provocou um aumento da constante de associação dos recetores com o anião cloreto. Contudo existiram exceções à regra, nomeadamente quando se compara os recetores (99) e (126) onde a utilização da plataforma central de 4,5-difluoro-1,2-fenilenodiamina (95) diminuiu as propriedades de reconhecimento aniónico do recetor. Esta exceção à regra não era esperada teoricamente desconhecendo-se à partida o porquê deste resultado, no entanto não é a primeira vez que acontece existindo um caso semelhante reportado na literatura. [66-67]
Além dos halogenetos foram avaliados outros aniões, como o hidrogenocarbonato e nitrato, devido à sua importância biológica. No caso do anião hidrogenocabonato observou-se uma interação forte com recetor (97) com uma constante de Ka = 1259 M-1. Posteriormente mais recetores serão avaliados com
este anião de modo a avaliar a potencialidade destas moléculas como recetores de hidrogenocarbonato. Em relação ao nitrato os resultados obtidos experimentalmente estão de acordo com os da literatura onde é reportado que este tipo de compostos baseados em 1,2-fenilenodiamina (94 e 95) não interatuam com o nitrato.
Em relação às propriedades de transporte concluiu-se que as tioureias são melhores
transportadoras do que as ureias correspondentes. Além disso constatou-se que a presença de anéis tiofeno em detrimento de anéis furano provoca o mesmo resultado que a substituição de ureias por tioureias. Devido a estes resultados concluiu-se que a presença de átomos de enxofre, que apresentam um carácter mais lipofílico do que os átomos de oxigénio, são preferenciais para melhorar as
propriedades de transporte dos recetores. Concluiu-se também que, a quebra da aromaticidade, e consequentemente perda de acidez por parte dos NH’s das ureias nos recetores (96) e (98) provocou uma diminuição das propriedades de transporte relativamente aos recetores (64) com anel benzénico periférico diretamente ligado aos grupos ureia (capítulo 1, pag.13) e (99) onde os grupos 2-tienilo se encontram diretamente ligados aos grupos ureia. Assim os recetores (99-100, 103-104, 127), onde a aromaticidade da molécula está deslocalizada até aos grupos (tio)ureia, apresentam propriedades de transporte superiores aos restantes recetores avaliados.
Em relação à alteração de plataforma central, concluiu-se que a utilização de uma plataforma com dois átomos de flúor em posição para aos grupos (tio)ureia melhora as propriedades de transporte dos recetores comparativamente aos recetores baseados em 1,2-fenilenodiamina.
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