TERPENOS DE CORAIS DA ORDEM GORGONACEA
LENIZE FERNANDES MAIA
TERPENOS DE CORAIS DA ORDEM GORGONACEA
LENIZE FERNANDES MAIA
Prof. Dr. Alphonse G. A. C. Kelecom
Profª. Drª Valéria L. Teixeira
Prof. Dr. Mário Geraldo de Carvalho
Profª. Drª. Ceres M. R. Gomes (Suplente)
APROVADA EM
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA ORGÂNICA
TERPENOS DE CORAIS DA ORDEM GORGONACEA
LENIZE FERNANDES MAIA
SOB A OIRIENTAÇÃO DO PROFESSOR ALPHONSE G. A. C. KELECOM
Tese submetida como requisito parcial para obtenção do grau Mestre em Ouímica.
Área de concentração em Química Orgânica.
Itaguaí, Rio de Janeiro, abril de 1991.
"As pessoas não deveriam refletir
tanto sobre o que têm a fazer.
Deveriam, antes, refletir
atentamente no que poderiam ser".
Mestre Eckhart
A Reinaldo e
à minha mãe.
A G R A D E C I M E N T O S
Aos amigos pela compreensão, estímulo e apoio
c o n s t a n t e s .
À UFRRJ, UFF, CAPES, CNPq e FAPERJ por terem me
concedido a oportunidade de realizar este trabalho.
ix xi xiv xvi xviii x x i xxiii 1 2 20 22 26 26 35 38 S U M Á R I O A B R E V I A T U R A S ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE TABELAS ÍNDICE DE ESQUEMAS ÍNDICE DE ESPECTROS R E S U M O A B S T R A C T I. INTRODUÇÃO
1.1 ASPECTOS BIOLÓGICOS E QUÍMICOS DE GORGÔNIAS 1.2 TERPENOS DE GORGÔNIAS
1.3 ATIVIDADES FARMACOLÓGICAS
1.4 INTERAÇÕES ECOLÓGICAS
1.5 CONSIDERAÇÕES SOBRE BIOSSÍNTESE DA FAMÍLIA G O R G O N I I D A E
1.6 OCTOCORAIS DA COSTA BRASILEIRA
1.6.1 LITERATURA QUÍMICA SOBRE GÊNEROS ENCONTRADOS NO BRASIL
1.7 OBJETIVOS 4O 41 42 43 59 60 66 72 II. SESQUITERPENOS DE PHYLLOGORGIA DILATATA (ESPER,
1806)
2.1 IDENTIFICAÇÃO DOS SESQUITERPENOS
2.1.1 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO 11,12-EPOXINARDOSIN-1(10)-ENO (XIX)
2.1.1.1 CORRELAÇÃO QUÍMICA
2.1.1.2 REARRANJO DO 11,12-EPOXI-NARDOSIN-1(10)-ENO (XIX)
2.1.2 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO 12-HIDROXI-NARDOSIN-1(10),11(13)-DIENO
(XXI NATURAL)
2.1.3 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO 4,5-EPOXI-GERMACRA-1(10),7(11)-DIEN-8-ONA (XXII)
2.1.4 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO GERMACRA-1(10),4,7(11)-TRIEN-8-ONA (XXIII)
2.2 PROPOSTA BIOGENÉTICA PARA OS ESQUELETOS SESQUITERPENOÍDICOS DE Phyllogorgia dilatata
95 100 114 115 118 124 124 126 127 III. QUIMIOTAXONOMIA DE GORGÔNIAS
3.1 INTRODUÇÃO
3.2 METODOLOGIA
3.2.1 ÍNDICE DE SIMILARIDADE DE S
φ
RENSEN 3.2.2 TAXONOMIA NUMÉRICA3.2.3 CLADÍSTICA NUMÉMICA 3.2.4 ÍNDICE TAXONÔMICO
3.2.1.1 SIMILARIDADE ENTRE OS GÊNEROS E
FAMÍLIAS DE GORGÔNIAS 3.2.2.1 ANÁLISE FENÉTICA
3.2.3.1 ANÁLISE CLADÍSTICA
3.2.4.1 ANÁLISE DOS ÍNDICES TAXONÔMICOS 3 . 2 . 4 . 2 Í N D I C E S T A X O N Ô M I C O S X DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA 131 152 155 157 166 170 173 176 177 180 182 182 182 182 183 183 184 184 185 185 186 3.3 CONSIDERAÇÕES BIOGEOGRÁFICAS IV. CONCLUSÃO V. EXPERIMENTAL 5.1 MATERIAL E MÉTODOS
5.2 COLETA E IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL 5.3 EXTRAÇÃO 5.3.1 EXTRAÇÃO A 5.3.2 EXTRAÇÃO B 5.3.3 EXTRAÇÃO C 5.4 PURIFICAÇÃO E ISOLAMENTO 5.4.1 EXTRATO A 5.4.2 EXTRATO B 5.4.3 EXTRATO C 5 . 5 A N Á L I S E S F Í S I C A S E E S P E C T R O S C Ó P I C A S D O S METABÓLITOS ISOLADOS E SEUS DERIVADOS
5.5.1 11,12-EPOXINARDOSIN-1(10)-ENO (XIX) 5.5.1.1 TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS
5.5.2 12-HIDROXINARDOSIN-1(10),11(13)-DIENO 5.5.3 4-EPOXIGERMACRA-1(10),7(11)-8-DIENONA 5.5.4 GERMACRA-1(10),4,7(11)-8-TRIENONA (XXI NATURAL) ( X X I I ) (XXIII) 1 8 8 189 191 1 9 3 Vl. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
viii
ABREVIATURAS
c.a.c ... cromatografia de adsorção em coluna
c.c.d. ... cromatogafia em camada delgada
c.c.d.p. ... cromatografia em camada delgada em
escala preparativa
Rf ... fator de retenção
ERPR ... Evaporador Rotatório a Pressão Reduzida IV ... Infravermelho
UV ... Ultravioleta
EM ... Espectroscopia de Massas
RMN 1H ... Ressonância Magnética Nuclear protônica
RMN 13C ... Ressonância Magnética Nuclear de carbono-13
s ... singleto
d ... dubleto
dd ... duplo dubleto
ddl ... duplo dubleto largo
t ... tripleto
m ... mutipleto q ... quarteto TMS ... tetrametilsilano THF ... tetraidrofurano PCC ... piridina clorocromato Pi ... piridina DMAPF ... dimetilalilpirofosfato CPF ... crisantemilpirofosfato Fig. ... Figura Tab. ... Tabela Esq. ... Esquema Esp. ... Espectro X
ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 1.1 Classificação simplificada dos celenterados 1.2 Esqueletos sesquiterpenoídicos da ordem
Gorgonacea
1.3 Esqueletos diterpenoídicos da ordem Gorgonacea 1.4 Ocorrência de esqueletos sesquiterpenoídicos
em gorgônias
1.5 Ocorrência de esqueletos diterpenoídicos em
gorgônias
2.1 Acoplamento a duas dimensões homonuclear (RMN
1
H-1H) em CDCl3 da substância XXII
2.2 Acoplamento a duas dimensões homonuclear (RMN
1
H-1H) em C6D6 da substância XXII
2.3 Acoplamento a duas dimensões homonuclear (RMN
1
H-1H) em CDCl3 da substância XXIII
3.1 Classificação taxonômica dos gêneros da ordem
Gorgonacea que produzem terpenos
8 3 12 16 17 83 88 96 117 xi
3.2 Similaridade de S
φ
rensen entre os gêneros de g o r g ô n i a s q u e p r o d u z e m e s q u e l e t o s d e sesquiterpenos3.3 Similaridade de S
φ
rensen entre os gêneros de g o r g ô n i a s q u e p r o d u z e m e s q u e l e t o s d e diterpenos3.4 Similaridade de Sφrensen entre as famílias de g o r g ô n i a s q u e p r o d u z e m e s q u e l e t o s sesquiterpenoídicos (Paramuriceinae incluída em Plexauridae)
3.5 Similaridade de Sφrensen entre as famílias de g o r g ô n i a s q u e p r o d u z e m e s q u e l e t o s d e sesquiterpenoídicos (Paramuriceinae excluída de Plexauridae)
3.6 Similaridade de S
φ
rensen entre as famílias de g o r g ô n i a s q u e p r o d u z e m e s q u e l e t o s d e diterpenoídicos (Paramuriceinae incluída em Plexauridae)3.7 Similaridade de S
φ
rensen entre as famílias de g o r g ô n i a s q u e p r o d u z e m e s q u e l e t o s d e diterpenoídicos (Paramuriceinae excluída de Plexauridae)3.8 Diagrama de árvore fenética dos gêneros de gorgônias que produzem terpenos
3.9 Diagrama de árvore cladística dos gêneros que produzem terpenos xii 135 140 144 145 147 148 154 156
3.10 Grau de oxidação (I.O.) versus avanço evolutivo de esqueletos sesquiterpenoídicos (I.E.) das famílias da ordem Gorgonacea
3.11 Grau de oxidação (I.O.) versus avanço evolutivo de esqueletos diterpenoídicos (I.E.) das famílias da ordem Gorgonacea
3.12 Grau de oxidação (I.O.) versus avanço evolutivo de esqueletos diterpenoídicos (I.E.) dos gêneros da ordem Gorgonacea
3.13 G r a u d e o x i d a ç ã o (I.O.) v e r s u s a v a n ç o e v o l u t i v o de e s q u e l e t o s s e s q u i t e r p e n o í d i c o s (I.E.) d o s g ê n e r o s d a o r d e m G o r g o n a c e a
3.14 Á r v o r e d e filogenia m o r f o l ó g i c a d o s g ê n e r o s d a família Briareidae segundo Kukenthal (1919)
3.15 Árvore de filogenia morfolócica dos gêneros da família Gorgoniidae segundo Bayer (1953)
3.16 Árvore de filogenia morfológica dos gêneros da família Plexauridae segundo Kukenthal (1919)
3.17 Distribuição geográfica dos esqueletos sesquiterpenoídicos
3.18 D i s t r i b u i ç ã o g e o g r á f i c a d o s e s q u e l e t o s d i t e r p e n o í d i c o s
3.19 F r a g m e n t a ç ã o p r o g r e s s i v a d a P a n g e a
5.1 Locais de coleta da gorgônia Phyllogorgia dilatata xiii 158 158 160 161 163 164 165 167 168 172 181
ÍNDICE DE TABELAS
Tab. 1.1 Número de trabalhos publicados sobre octocorais
(1955-1989)
1.2 Bioatividade dos terpenos de gorgônias
1.3 Principais gorgônias brasileiras
1.4 Metabólitos de gêneros de gorgônias encontradas
no Brasil
2.1 Deslocamentos químicos de RMN 1H e 13C em CDCl3
das substâncias XIX, XXIV e XXV
2.2 Deslocamentos químicos de RMN 1H e 13C em CDCl3
das substâncias XIX e XXI natural
2.3 Acoplamento a duas dimensões heteronuclear de
RMN 1H e 13C (CDCl3) da substância XXII
2.4 Deslocamentos químicos de RMN 1H e EM das
substâncias XXII e XXIX
2.5 Deslocamentos químicos de RMN 1H e 13C (CDCl3)
das substâncias XXII e XXIII
xiv 5 2 1 36 38 53 67 82 95 103
2.6 Deslocamentos químicos de RMN 1H e 13C (CDCl3) das substâncias XXIII e XXX
3.1 Matriz de presença/ausência dos esqueletos sesquiterpenoídicos encontrados nas espécies da ordem Gorgonacea
3.2 Matriz de presença/ausência dos esqueletos diterpenoídicos encontrados nas espécies da ordem Gorgonacea
3.3 Matriz de similaridade de Sφrensen dos gêneros da ordem Gorgonacea que produzem sesquiterpenos 3.4 Matriz de similaridade de Sφrensen dos gêneros
da ordem Gorgonacea que produzem diterpenos
3.5 Matriz de similaridade de Sφrensen das famílias d a o r d e m G o r g o n a c e a q u e p r o d u z e m s e s q u i t e r p e n o s 3.6 Matriz de similaridade de Sφrensen das famílias
d a o r d e m G o r g o n a c e a q u e p r o d u z e m d i t e r p e n o s xv 107 129 130 132 132 133 133
ÍNDICE DE ESQUEMAS
Esq. 1.1 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a e s q u e l e t o s sesquiterpenoídicos regulares da família
Gorgoniidae 1.2 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a e s q u e l e t o s s e s q u i t e r p e n o í d i c o s i r r e g u l a r e s 1.3 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a o e s q u e l e t o s e s q u i t e r p e n o í d i c o i r r e g u l a r d a família G o r g o n i i d a e 1.4 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a e s q u e l e t o s diterpenoídicos da família Gorgoniidae
2.1 P r o p o s t a d e f r a g m e n t a ç ã o de m a s s a s d a substância XIX 2 . 2 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a o e s q u e l e t o n a r d o s i n a n o 2.3 C o r r e l a ç ã o q u í m i c a e n t r e a s s u b s t â n c i a s X I X e XXIV xvi 2 8 30 31 3 3 4 4 62 60
2 . 4 P r o p o s t a d e f r a g m e n t a ç ã o d e m a s s a s d a substância XXI natural
2.5 P r o p o s t a d e f r a g m e n t a ç ã o d e m a s s a s d a substância XXII 2.6 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a o e s q u e l e t o n a r d o s i n a n o d e a l c i o n á r i o s 2 . 7 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a o e s q u e l e t o n a r d o s i n a n o d e g o r g ô n i a s 2.8 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a o e s q u e l e t o germacrano de Phyllogorgia dilatata
3.1 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a e s q u e l e t o s s e s q u i t e r p e n o í d i c o s d a o r d e m G o r g o n a c e a 3 . 2 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a e s q u e l e t o s d i t e r p e n o í d i c o s d a o r d e m G o r g o n a c e a 6 2 9 2 111 112 113 1 1 9 1 2 2 xvii
ÍNDICE DE ESPECTROS
Esp. 1 Espectro de massas (70 eV) da substância XIX.
2 Espectro de IV da substância XIX
3 Espectro de RMN 13C em CDCl3 (25.2 MHz) da s u b s t â n c i a X I X 4 Espectro de RMN 13C (SFORD) em CDCl3 (25.2MHz) da substância XIX Espectro de RMN 1H em CDCl3 (100 MHz) da s u b s t â n c i a X I X 6 Espectro de IV da substância XX 7 E s p e c t r o d e R M N 1H e m C D C l3 ( 1 0 0 M H z ) d a s u b s t â n c i a X X 8 E s p e c t r o d e R M N 1H e m C6D6 ( 1 0 0 M H z ) d a s u b s t â n c i a X X 9 E s p e c t r o d e m a s s a s (70 e V ) d a s u b s t â n c i a X X 10 E s p e c t r o d e IV d a s u b s t â n c i a X X I
11 Espectro de IV da substância XXI
12 E s p e c t r o d e m a s s a s d a s u b s t â n c i a X X I xviii 45 47 48 49 5 0 5 5 5 6 5 7 5 8 6 1 6 3 6 4
13 Espectro de IV da substância XXI natural 1 4 E s p e c t r o d e R M N 1H e m C D C l3 ( 2 5 0 M H z ) d a s u b s t â n c i a X X I n a t u r a l 1 5 E s p e c t r o d e R M N 1 3C e m C D C l3 ( 6 2 . 8 M H z ) d a s u b s t â n c i a X X I n a t u r a l 1 6 E s p e c t r o d e D E P T ( C D C l3) d a s u b s t â n c i a X X I n a t u r a l
17 Espectro de massas da substância XXII
18 Espectro de IV da substância XXII
1 9 E s p e c t r o d e R M N 1 3C e m C D C l3 ( 6 2 . 8 M H z ) d a s u b s t â n c i a X X I I
2 0 E s p e c t r o d e D E P T ( C D C l3) d a s u b s t â n c i a X X I I
2 1 E s p e c t r o d e R M N 1H e m C D C l3 ( 2 5 0 M H z ) d a
s u b s t â n c i a X X I I
22 Espectro de RMN 1H em CDCl3 (250 MHz) com NOE da
substância XXII
2 3 E s p e c t r o d e R M N 1H e m C6D6 ( 2 5 0 M H z ) d a
substância XXII
24 Espectro a duas dimensões heteronuclear (RMN 1H
e 13C) em CDCl3 (62.8 MHz) da substância XXII
24' Espectro a duas dimensões heteronuclear (RMN 1H
e 13C) em CDCl3 (62.8 MHz) da substância XXII
c o m a m p l i a ç ã o e n t r e 0 a 6 0 p p m
25 Espectro a duas dimensões homonuclear (RMN 1
H-1
H ) e m C D C l3 ( 2 5 0 M H z ) d a s u b s t â n c i a X X I I
26 Espectro de RMN 1H de alta resolução em CDCl3 da
Me-D (250 MHz) da substância XXII
x i x 68 69 70 7 1 7 3 7 4 7 5 7 6 78 79 80 8 4 8 5 8 6 89
27 Espectro de RMN 1H de alta resolução em C6D6
(250 MHz) com irradiação na Me-D da substância
X X I I
28 Espectro de RMN 1H de alta resolução em CDCl3
das Me-B e Me-C (2SO MHz) da substância XXII
2 9 E s p e c t r o d e IV d a s u b s t â n c i a X X I I I
30 Espectro de UV da substância XXIII
3 1 E s p e c t r o d e R M N 1H e m C D C l
3 ( 2 0 0 M H z ) d a
substância XXIII
32 Espectro a duas dimensões homonuclear (RMN 1
H-1 H) em CDCl3 (200 MHz) da substância XXIII 3 3 E s p e c t r o d e R M N 1 3C e m C D C l3 ( 5 0 . 3 M H z ) d a substância XXIII 3 4 Espectro de DEPT (90° e 135°) em CDCl3 d a substância XXIII 3 5 E s p e c t r o d e R M N 1H e m C D C l 3 ( 2 5 0 M H z ) d a substância XXIII 3 6 E s p e c t r o d e R M N 1 3C e m C D C l3 ( 6 2 . 8 M H z ) d a substância XXIII 9 0 9 3 9 7 9 0 9 9 1 0 0 1 0 4 1 0 5 1 0 8 1 0 9 X X
R E S U M O
A gorgônia Phyllogorgia dilatata coletada em Guarapari (ES), Búzios (RJ) e Arraial do Cabo (RJ), forneceu quatro sesquiterpenos inéditos para a ordem Gorgonacea, sendo dois nardosinanos o [11,12-epoxinardosin-1(10)-eno e 12-hidroxinardosin-1(10)-11(13)-dieno] e dois germacranos o [4,5-epoxigermacra-1(10)-7(11)-trien-8-ona e germacra-1(10),
4,7(11)-trien-8-ona]. A identificação estrutural destas substâncias foi feita por análises espectroscópicas, transformações químicas e comparação com dados da literatura.
Para a abordagem quimiotaxonômica foram utilizados quatro diferentes técnicas: índices de similaridade de S
f
rensen, análise fenética, cladísta e índices taxonômicos (I.O. e I.E.). O índice de similaridade de Sf
rensen e a análise fenética indicaram que alguns gêneros precisam ser quimicamente mais estudados, para que se possa estabelecer melhor as relações taxonômicas entre os gêneros e suasfamílias dentro da ordem Gorgonacea. Os índices taxonômicos
agruparam os gêneros de acordo com suas famílias mas não
i n d i c a r a m u m a c o r r e l a ç ã o e v o l u t i v a c o m a s i s t e m á t i c a
clássica. As considerações biogeográficas demonstraram a
possibilidade de se utilizar dados químicos para esclarecer
melhor a época e rotas de dispersão das gorgônias durante as
eras geológicas.
A B S T R A C T
The gorgonian Phyllogorgia dialata, collected off Guarapari (ES), Búzios (RJ) and Arraial do Cabo (RJ) furnished four sesquiterpenes previously unreported fop the o r d e r G o r g o n a c e a . T w o a p e n a p d o s i n a n e s [11,12-epoxynardosin-1(10)-eno and 12-hydroxynardosin-1(10), 1 1 ( 1 3 ) - d i e n e ] ; t h e o t h e r t w o a p e g e r m a c r a n e s (4,5-epoxygermacra-1(10),7(11)-dien-8-one and germacra-1(10), 4,7(11)-trien-8-one]. Structures were derived mainly from spectroscopic analysis, chemical and literature data.
Chemotaxonomic studies were based on four different methods: the use of similarity indices following S
φ
rensen, phenetic and cladistic analysis and the use of taxonomic indices (O.I. and S.I.). The similarity indices and phenetic analysis both indicated that, some genera need to be chemically better studied in order to establish more accurately the taxonomic relationships between genera and families of the order Gorgonacea. The taxonomic indicesclustered genera according to their families, but no evolutive correlation could be observed with classical systematics. Biogeographic considerations indicated that f a m i l i e s o f o r d e r G o r g o n a c e a . T h e t a x o n o m i c i n d i c e s
chemical data might be used to shed light on dispertion time and routes of gorgonians during geologic areas.
CAPÍTULO I
INTRODUÇÃO
I. INTRODUÇÃO
1.1 ASPECTOS BIOLÓGICOS E QUÍMICOS DE GORGÔNIAS
O s c e l e n t e r a d o s s ã o i n v e r t e b r a d o s m a r i n h o s
p e r t e n c e n t e s a o s u b - r e i n o M e t a z o a . E s t e f i l o c o m
aproximadamente 10.000 espécies, inclue os hidrários, as
medusas, as anemônas-do-mar, os corais verdadeiros
(hermatípicos), os leques-do-mar (gorgônias) e os corais
m a c i o s ( a l c i o n s ) . N a f i g u r a 1 . 1 , e n c o n t r a - s e u m a
Fig. 1.1 Classificação simplificada dos celenterados
Os octocorais são organismos coloniais, com
pólipos bem pequenos, que possuem invariavelmente oito
tentáculos pinados. O esqueleto pode ser composto por
espículas calcárias fundidas ou separadas e ou de material
c ó r n e o E n t r e o s o c t o c o r a i s m a i s f a m i l i a r e s e s t ã o a s
g o r g ô n i a s ( c o r a i s c ó r n e o s ) q u e s ã o m e m b r o s c o m u n s e
conspícuos das faunas de recife dos mares tropicais e
subtropicais1.
Seu estudo quími co começou a se desenvolver na
década de 60, com o isolamento de metabólitos potencialmente
bioativos2. O interesse por este grupo cresceu ainda mais
com a descoberta por Weinheimer & Spraggins (1969), de prostaglandinas (15-epi-PGA2) (I), isoladas em grandes quantidades de Plexaura homomalla2. Desde então terpenos, esteróis, acetogeninas e prostanóides, entre outros, têm sido encontrados em gorgônias e outros octocorais.
A tabela 1.1 abaixo mostra o número de trabalhos relativos a celenterados, publicados entre 1955 a 1989. Esteróis (18%) e terpenos (58%) são as duas classes de metabólitos mais encontrados.
C L A S S E D E P R O D U T O ác. graxos a l c a l ó i d e s e s t e r ó i d e s p r o s t a n ó i d e s t e r p e n o s 1 5 s e s q u i t e r p e n o s d i t e r p e n o s t r i t e r p e n o s TOTAL TERPENOS b i o l u m i n e s c ê n c i a d i v e r s o s TOTAL GERAL A L C I O N S 01 0 3 7 0 43 121 0 164 0 17 219 G O R G Ô N I A S 03 01 37 07 54 0 6 9 0 28 145 STOL/TELES/PENN 0 0 0 5 0 5 0 9 1 2 0 21 3 2 0 3 6 6 T O T A L 0 4 01 79 12 6 7 1 8 7 0 2 5 4 3 2 4 8 4 3 0 Tab. 1.1 Número de trabalhos publicados sobre octocorais
(1955-1989)
Observa-se que a maioria das classes de produtos naturais terrestres tem seu equivalente nos organismos marinhos salvo os derivados da via do chiquimato praticamente ausentes no mar. Os esteróis e terpenos parecem bem mais diversificados que os terrestres; os primeiros apresentam frequentemente cadeias laterais polialquiladas ou esqueletos poliidroxilados, e os últimos apresentam esqueletos são exclusivamente marinhos, mostrando a
1.2 TERPENOS DE GORGÔNIAS
Foram isolados cerca de 120 sesquiterpenos e 1 1 5 d i t e r p e n o s a p a r t i r d o s e x t r a t o s b r u t o s d e 6 2 espécies de gorgônias, distribuídas pelos mares do Caribe, Mediterâneo, Costa do Japão e Austrália.
Substâncias como acetato de crassina9 (II), pseudopterosina-A2(III), acalixeniolido4 (IV), guaiazulenos5 (V), (+)-b-gorgoneno6 (VI), são alguns exemplos dos diversos tipos de estruturas presentes neste grupo de organismos.
Dos 40 tipos de esqueletos químicos encontrados, 24 são de sesquiterpenos e 16 de diterpenos (FIG. 1.2 e 1.3) observados em 32. e 42 espécies respectivamente. Os sesquiterpenos podem ser divididos em 4 tipos: os lineares (1), os mono, bi e tricíclicos. Os monocíclicos são: bisabolano (2), curcumano (3), elemano (4), nor-elemano (5), germacrano (6), ventalano (7); os bicíclicos cadinano (8), calamenano (9), eudesmano (10), gorgonano (11), guaiano (12), i n d a n o ( 1 3 ) , m u u r o l a n o ( 1 4 ) , p a c i f i g o r g i a n o ( 1 5 ) , seco-santalano (16); e os tricíclicos aristolano (17),
aromadendrano (18), bourbonano (19), copaano (20), cubebano (21), maaliano (22), santalano (23), e subergano (24).
Os diterpenos em geral possuem um macrociclo. Os esqueletos
monocíclicos são: cembrano (26) frequentemente oxidado a cembranolido (27), cubitano (28), elemano prenilado (29), germacrano prenilado (30), pseudopterano (31), xeniano (32), nor-xeniano (33); os bicíclicos asbestinano (34), briareano (35), dolabellano (36), eunicellano (37), seco-amphilectano (38); os tricíclicos amphilectano (39), erythrano (40) e os
diterpenos lineares de origem biossintética mista (41).
1.3 ATIVIDADES FARMACOLÓGICAS
A busca de novas substâncias naturais bioativas deu origem a estudos farmacológicos com praticamente todos os filos de organismos marinhos. Na ausência quase absoluta de informações etnofarmacológicas, esta busca foi feita de maneira randômica. As gorgônias foram uns dos primeiros alvos de pesquisa em razão da abundância e facilidade de coleta, e até hoje continuam sendo trabalhadas devido à diversidade de metabólitos isolados, principalmente terpenos que têm mostrado bioatividade frente a diversos sistemas biolócicos. A seguir são apresentados alguns dados sobre bioatividade de metabólitos obtidos de gorgônias (Tab. 1.2), onde os esqueletos foram representados pelos seus respectivos números.
O f a t o d e a l g u m a s a t i v i d a d e s s e r e m m a i s f r e q u e n t e m e n t e e n c o n t r a d a s s e d e v e p r i n c i p a l m e n t e a simplicidade do teste biológico (antimicrobial, antimitótico) ou ao financiamento em peso para procura de substâncias anticâncer. De grande interesse são as atividades analgésica e antiinflamatória dos pseudopteranos (31), mais eficientes q u e a i n d o m e t a c i n a2. E s t e s d i t e r p e n o s s ã o a g e n t e s antiinflamatórios de um tipo completamente novo (não esteroídico) que podem ter futuro promissor como agente t e r a p ê u t i c o .
Tab. 1.2. Bioatividade dos terpenos de gorgônias A T I V I D A D E a n t i m i t ó t i c o citotóxico a n t i m i c r o b i a l P R O D U T O a c a l i x e n i o l i d o g i m n a l e n o briantheína V bipinatinas A-D p s e u d o p t e r o l i d o p s e u d o p t e r o s i n a A - D briantheína V e u n i c i n a s o l e n o l i d o p s e u d o p t e r o s i n a A 3 2 3 2 35 2 6 31 31 3 5 27 35 31
ESQ. Nº ORGANISMO (REF.)
Acalycigorgia inermis4 Acalycigorgia sp.15 Briareum asbestinum16 P s e u d o p t e r o g o r g i a b i p i n n a t a 1 7 P. acerosa2 P. elisabethae18 Briareum asbestinum16 Eunicea mammosa19 Solenopodium sp.20 P s e u d o pt e r o g o r g i a e l i s a b e t h a e 1 8 c u r c u f e n o 1 c u r c u h i d r i q u i n o n a antineoplásico c u r c u q u i n o n a g u a i a z u l e n o l i n d e r a z u l e n o acetato de c r a s s i n a a s p e r d i o l 3 3 3 11 11 26 26 p. rigida11 p. rigida11 p. rigida11 Euplexaura erecta5 Acalycigorgia sp.21 P s e u d o p l e x a u r a p o r o s a 9 Eunicea asperula E. tourneforti22 21
guaiazuleno antiinflamatório kalolido pseudopterolido pseudopterosina seco-pseudopte-rosina s o l e n l i d o l o p h o t o x i n a 11 31 31 31 91 35 27 Acalycigorgia sp21 P s e u d o p t o r o g o r g i a k a ll o s 2 , 2 3 P. acerosa2,24 P. elisabethae18 P. sp.25 Solenopodium sp. 20 L o p h o g o r g i a c h i l e n s i s 2 6 , 2 7 Subergorgia suberosa28 Briareum asbestinum29 ác. subergórico l i n d e r a z u l e n o a s b e s t i n i n a s 1,4,5 24 11 34 c a r d i o t ó x i c o i m u n o e s t i m u l a n t e antagonizador da acetilcolina n e u r o t ó x i c o 1.4 INTERAÇÕES ECOLÓGICAS A s i n t e r a ç õ e s q u í m i c a s e n t r e o r g a n i s m o s d e comunidades terretres são relativamente bem conhecidas30. No ambiente marinho muitos trabalhos sugerem que metabólitos de origem vegetal e animal, como as gorgônias, podem atuar como antiincrustantes, em interações alelopáticas e na defesa contra predadores30.
Antiincrustação pôde ser observvada nos bioensaios
em que Leptogorgia virgulata apresentou um mecanismo de
inibição à fixação de larvas de craca (Balanus amphitrite)
provavelmente devido à ação dos diterpenos pukalido (XIV) e
11b-12a-epoxipukalido (XV). Esta inibição não provocava m o r t e d e l a r v a e p o d e r i a e n t r e t a n t o s e r v i r d e f o n t e
alternativa aos produtos antiicrustantes tóxicos (derivados
metálicos) amplamente comemcializados31.
O r g a n i s m o s z o o p l a n c t ô n i c o s t e s t a d o s c o m o s
cembranolidos eunicina (XVI), acetato de crassina (II) e
a c e t a t o d e e u p a l m e r i n a ( X V I I ) , d e m o n s t r a r a m p e r d a d e
m o b i l i d a d e e m o r t e n o c a s o d e a n f í p o d a s e r o t í f e r o s e
perda ciliar em larvas de nudibrânquios32. Estes efeitos
tóxicos poderiam ser um meio de proteção desenvolvido pelas
gorgônias para previnir a fixação de larvas ciliadas que
compartilhem do mesmo substrato.
A competição por espaço (substrato para fixação) de
Briareum steckei nos recifes, ilustra um caso de alelopatia.
Foi constatado que seu crescimento próximo ao coral duro
P o r i t e s a n d r e w s i i provocava a morte desta colônia33.
Briareum steckei também mostrou pequena ictiotoxidade contra
Gambusia affinis33. Propriedade ictiotóxica também foi
verificada através de bioensaios feitos com extrato bruto de
L o p h o g o r g i a2 6 e p o r p a c i f i g o r g i o l ( X V I I I ) i s o l a d o d e
Pacifigorgia cf. adamsii34.
As gorgônias em geral não possuem predadores, com exceção de alguns moluscos gastrópodos que podem ou não ser considerados predadores, já que em alguns casos são citados como exo-simbiontes31,32,35.
Como resultado de sua natureza sedentária, os octocorais possuem diversos tipos de organismos associados que podem beneficiá-los ou não. A endosimbiose com as zooxantelas, que são dinoflagelados fotossintéticos (algas monocelulares), parece contribuir significativamente com a nutrição do hospedeiro e esta troca fornecer elementos e s s e n c i a i s p a r a o m e t a b o l i s m o a u t o t r ó f i c o3 6. O p o n t o controvertido é em relação à origem dos metabólitos isolados d e s t e s o c t o c o r a i s . A o l o n g o d e t r ê s d é c a d a s , a m p l a literatura foi publicada a respeito. Os trabalhos foram sempre pouco conclusivos. Fenical et al. (1984), através de marcação isotópica com uma série de esteróis e terpenos isolados de zooxantelas simbióticas de corais macios e gorgônias, demonstraram que as zooxantelas não produziam terpenos, mas os esteróis poderiam ser obtidos das duas fontes, animal ou vegetal37. Também o fato de algumas gorgônias como Corallium sp., Lophogorgia rigida, L. alba, Pacifigorgia sp., não possuirem zooxantelas mas produzirem terpenos, reforça a idéia de que sejam realmente de origem animal. Por outro lado, a biossíntese do acetato de crassina (II) parece se processar somente dentro da zooxantela, mas o
controle desta produção seria exercido pela gogônia38. Tais
c o n t r a d i ç õ e s d e m o n s t r a m a n e c e s s i d a d e d e e s t u d o s b i o s s i n t é t i c o s a p r o f u n d a d o s p a r a s o l u c i o n a r e s t e p r o b l e m a .
1.5 C O N S I D E R A Ç Õ E S S O B R E B I O S S Í N T E S E D A F A M Í L I A G O R G O N I I D A E
A ordem Gorgonacea é constituída de duas subordens (Scleroxonia e Holoxonia) e 16 famílias. Entre estas, as
famílias Plexauridae e Gorgoniidae foram as mais profudamente estudadas. A variedade estrutural que a família Gorgoniidae apresenta e o fato de que o estudo químico deste trabalho tenha sido realizado com uma de suas espécies (Phyllogorgia dilatata), foram os principais motivos que nos levaram a e s c o l h ê - l a p a r a e s t e e s t u d o b i o s s i n t é t i c o t e ó r i c o . Gorgoniidae é uma família composta por 14 gêneros sendo que 9 destes já foram quimicamente estudados. Foram isolados 9 e s q u e l e t o s d e s e s q u i t e r p e n o e 5 e s q u e l e t o s d e d i t e r p e n o .
O s s e s q u i t e r p e n o s d a f a m í l i a G o r g o n i i d a e apresentam dois prováveis precursores biogenéticos: os regulares derivados do farnesilpirofosfato e um irregular derivado de um monoterpeno irregular, o santolinil.
Os regulares podem ser divididos em quatro tipos de acordo com a primeira ciclização dos precursores, t r a n s - t r a n s - f a r n e s i l p i r o f o s f a t o ( t i p o s I e I I ) e cis-trans-farnesilpirofosfato (tipos III e IV).
O tipo I resulta da ciclização 1-10 dando origem ao germacrano (6) (Pseudopterogorgia americana, Pacifigorgia media, Pacifigorgia pulchra exilis) e guaiano (12) (Pacifigorgia eximia); o tipo II cicliza 1-11 formando m a a l i a n o ( 2 2 ) , g o r g o n a n o ( 1 1 ) e a r i s t o l a n o ( 1 7 ) (Pseudopterogorgia americana); o tipo III cicliza 1-6 dando
bisabolano (2) (Pseudopterogorgia rigida ) e curcumano (3)(Pseudopterogorgia rigida e P. sp.) e o tipo IV cicliza 1-11 originando o pacifigorgiano (15) (Pacifigorgia cf. adamsii) (Esq. 1.1).
O esqueleto irregular apresenta apenas um tipo que deriva do santolinil, encontrado em plantas superiores, mais u m a u n i d a d e i s o p r ê n i c a , f o r m a n d o o v e n t a l a n o ( 7 ) . O s a n t o l i n i l é u m m o n o t e r p e n o q u e s e f o r m a p a r t i r d a condensação de moléculas de dimetilalilpirofosfato (DMAPF) e que por substituição nucleofílica alifática da origem ao c r i s a n t e m i l p i r o f o s f a t o ( C P F ) . A c l i v a g e m d o a n e l ciclopropânico do CPF gera além do santolinil o crisantemil e o artemisil39 (Esq. 1.2 e 1.3).
E s q . 1 . 2 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a e s q u e l e t o s s e s q u i t e r p e n o í d i c o s i r r e g u l a r e s
E s q . 1 . 3 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a o e s q u e l e t o sesquiterpenoídico irregular da família
G o r g o n i i d a e
A rota biossintética destas substâncias ainda se encontra duvidosa, embora experiências empregando extratos de células cultivadas artificialmente de Artemisia annua e Santolina chamoecyporissus, demonstraram o envolvimento de uma enzima sulfidrila (íon sulfônico como intermediário) em que isoprenilpirofosfato e DMAPF foram incorporados ao passo que geranil e nerilpirofosfato não foram utilizados no processo biossintético39.
A possibilidade de que o ventalano seja formado de
um precursor irregular também se apoia no fato de que outros sesquiterpenos da série dos indanos (13) isolados da gorgônia Primnoeides sp. (Família Primnoeidae) tenha como seu provável precursor biogenético o amtemisil40.
O s d i t e r p e n o s d a F a m í l l a G o r g o n i i d a e t a m b é m p o d e m s e r d i v i d i d o s q u a n t o a o t i p o d e c i c l i z a ç ã o d o s precursores trans-trans-trans-geranilgeranilpirofosfato ou do c i s - c i s - t r a n s - g e r a n i l - g e r a n i l p i r o f o s f a t o .
O trans-trans-trans-geranilgeranilpirofosfato dá
ogirem ao cembrano (26) que éum macrociclo de 14 membros que cicliza entre os carbonos 1-14. É encontrado em Lophogorgia spp., Leptogorgia setacea e Pseudopterogorgia bipinnata. Para sua representação foi adotada a convenção de Weinheimer et al41. O cembrano também pode ser considerado como provável precursor de outros esqueletos de gorgônias. Na Família Gorgoniidae propõe-se que ele seja um intermediário na formação de pseudopterano (31) (Pseudopterogorgia acerosa, P. kallos) através de contração de anel2 e do eunicellano ( 3 7 ) ( E u n i c e l l a s t r i c t a ) p o r c i c l i z a ç ã o i n t e r n a4 2 , 4 3 (Esq. 1.4).
O cis-cis-trans-geranilgeranilpirofosfato dá origem ao seco-amphilectano (38) (Pseudopterogorgia) através de duas ciclizações: 1-6 e 5-10 formando um diterpeno bíclico. Para obtenção do amphilectano ocorre apenas mais uma ciclização
entre os carbonos 4-13 (Esq. 1.4). Na ausência de dados experimentais outra proposta pode ser feita para estes dois
esqueletos; inciando com um precursor sesquiterpenoídico (intermediário biossintético do cadinano) mais uma unidade isoprênica. Esta proposta se baseia no fato de que elemanos, germacranos, eudesmanos prenilados e outros, possam
ter se originado dos esqueletos sesquiterpenoídicos correspondentes no meio marinho44,45 (Esq. 1.4).
E s q . 1 . 4 P r o p o s t a b i o s s i n t é t i c a p a r a e s q u e l e t o s diterpenoídicos da família Gorgoniidae
1.6 OCTOCORAIS DA COSTA BRASILEIRA
Os octocorais da costa brasileira se restringem basicamente aos representantes da Ordem Gorgonacea. Apenas uma espécie da Ordem Pennatulacea (Renilla muelleri) e uma da Ordem Telestacea (Telesto riisei) foram descritas e nenhum o r g a n i s m o d a s O r d e n s A l c i o n a c e a e S t o l o n i f e r a f o i o b s e r v a d o4 6.
A distribuição das gorgônias ao longo do litoral brasileiro vai do sul do estado de São Paulo até as Guianas, sendo que a região mais estudada, ainda que bem pouco, se extende de São Sebastião (SP) até Recife (PE).
S ã o d e s c r i t a s 2 7 e s p é c i e s p e r t e n c e n t e s a 1 2 gêneros de 6 famílias. As famílias Gorgoniidae com 5 gêneros e Plexauridae com 4 gêneros, totalizam 21 das 27 espécies b r a s i l e i r a s . S e g u e a b a i x o u m a l i s t a d a s g o r g ô n i a s c o n f i r m a d a s p a r a c o s t a b r a s i l e i r a c o m i n d i c a ç õ e s d a d i s t r i b u i ç ã o g e o g r á f i c a (Tab. 1.3).
Tab. 1.3 Principais gorgônias brasileiras F A M Í L I A Elisellidae E S P É C I E D I S T R I B U I Ç Ã O E l l i s e l l a b a r b a d e n s i s (Duchassaing et M i c h e l l o t t i ) , 1 9 8 4 E l l i s e l l a elongata (Pallas), 1 8 2 5 Muriceopsis s u l f u r e a (Donovan), 1825 P l e x a u r e l l a d i c h o t o m a (Esper), 1791 P l e x a u r e l l a g r a n d i f l o r a ( V e r r i l ) , 1 9 1 2 P l e x a u r i d a e Plexaurella pumilla (Verrill), 1912 L o p h o g o r g i a violacea (Pallas), 1 7 6 6 G o r g o n i i d a e
Costa leste da Flórida, p l a t a f o r m a n o r t e d o g o l f o d o M é x i c o , extendendo-se até as as Antilhas e o Brasil. mesma distribuição que E. barbadensis.
Porto Rico, Sta Lucia, Brasil (Abrolhos à Gua-r a p a Gua-r i ) .
sul da Flórida, Bermudas à Antilhas e recifes do B r a s i l .
r e c i f e s d o B r a s i l , e n d ê m i c a .
Pequenas Antilhas, Costa do México e recifes do Brasil (BA). I l h a d e P a q u e t á , (RJ) endêmica. Lophogorgia punicea (Milne et Haime), 1 8 5 7 Lophogorgia hebes (Verrill), 1869 s u l d a F l ó r i d a a t é Brasil (RJ).
Carolina do Norte até Brasil (RJ).
Lophogorgia sp. P a c i f i g o r g i a elegans (Milne et Haime), 1857 L e p t o g o r g i a v i r g u l a t a (Lamarck), 1766 L e p t o g o r g i a s e t a c e a (Pallas), 1766 P s e u d o p t e r o g o r g i a m a r e g r a v i i (Bayer), 1961 P h y l l o g o r g i a d i l a t a t a (Esper), 1806 Ilha de Paquetá (RJ), e n d ê m i c a .
de Trindad até Maranhão.
Georgia, costa oeste da Flórida até Brasil (BA).
Chesapeak Bay até Brasil Abrolhos (BA).
João Pessoa (PA), e n d ê m i c a
Pernambuco até Cabo Frio, e n d ê m i c a
E s t a l i s t a s e b a s e i a p r i n c i p a l m e n t e n a monografia de F. M. Bayer46, e não deve ser considerada como definitiva já que este mesmo autor afirmou o seguinte em r e l a ç ã o à f a u n a d e o c t o c o r a i s d o B r a s i l : " A f a u n a d e octocorais brasileiros é mal conhecida, a literatura é pouca e i n c o m p l e t a . S ã o p o u c o s o s t r a b a l h o s d e s i s t e m á t i c a exclusivamente consagrados a organismos encontrados na costa brasileira. A maior parte da fauna deve ser descrita e é p r e v i s í v e l q u e u m g r a n d e n ú m e r o s e r á c o n s t i t u í d o p o r espécies novas. É preciso um levantamento faunístico tanto em águas rasas quanto em águas profundas. Isto permitirá esclarecer a distribuição das espécies do sul do Caribe e
conhecer as que penetram até as águas da costa brasileira e
permitindo enfim afirmar quais são as endêmicas do Brasil"47.
1.6.1 LITERATURA QUÍMICA SOBRE GÊNEROS ENCONTRADOS NO BRASIL
Pouquíssimos trabalhos têm sido publicados sobre o
estudo de metabólitos secundários lipofílicos de octocorais,
cuja distribuição geográfica se extende até o Brasil. Foram
descritos na literatura sesqui e diterpenos, esteróis e um
éster de ácido graxo, além de duas substâncias nitrogenadas.
A tabela abaixo apresenta a lista dos trabalhos mais
relevantes sobre octocorais encontrados no Brasil.
Tab. 1.4 Metabólitos de gêneros de gorgônias encontradas
no Brasil C L A S S E A S S U N T O G O R G O N I A á c . g r a x o s e s t e r ó i s palmitato de p a l m i t o i l a c o l e s t e r o l b i o s s í n t e s e 4-metilesterol dimetilesterol Plexaurella dichotoma48 P. dichotoma48 várias (Caribe)36 várias (Caribe)49 Plyllogorgia dilatata50 3 8
n i t r o g e n a d o s s e s q u i t e r p e n o s d i t e r p e n o s t a u r o b e t a í n a c r e a t i n a f u r o v e n t a l a n o germacranos e outros esqueletos l o p h o t o x i n a e p o x i p u k a l i d o p s e u d o p t e r o s i n a s e c o p s e u d o p t e -rosina e k a l l o l i d o Plexaurella sp. Plexaurella sp.51 Gorgonia ventalina52 d i v e r s a s espécies6, 11, 53-59 L o p h o g o r g i a2 6 L e p t o g o r g i a6 0 Pseudopterogorgia s p p .1 8 , 2 3 , 2 5
O pequeno número de trabalhos realizados no Brasil sobre a química destas gorgônias, aumenta a possibilidade de se obter metabólitos originais principalmente das espécies endêmicas.48,50,61,62
1.7 OBJETIVOS
A fauna marinha brasileira principalmente no que se refere a octocorais, tem sido pouco explorada tanto na área biológica como na química. Seu estudo químico conta com pequenas contribuições literárias quando comparadas com outros países. Com este trabalho, nos propomos a ampliar os conhecimentos sobre estes organismos através de extração, isolamento e identificação de metabólitos como terpenos existentes em Phyllogorgia dilatata; e através destes dados
estabelecer relações taxonômicas desta espécie com as demais
gorgônias da família e/ou da ordem. Para tal estudo foram utilizadas técnicas quimiotaxonômicas a partir de dados e x i s t e n t e s n a l i t e r a t u r a s o b r e q u í m i c a e m o r f o l o g i a .
CAPÍTULO II.
II. S E S Q U I T E R P E N O S D E P h y l l o g o r g i a dilatata ( E s p e r , 1 8 0 6 )
A gorgônia Phyllogorgia dilatata é um organismo bentônico em forma de leque, podendo atingir 40 cm de altura e é r a r a m e n t e i n c r u s t a d o p o r a l g a s o u i n v e r t e b r a d o s . Observou-se que quando esta gorgônia sofre incrustações, seu cheiro ao tirá-la da água é bem menos ativo, daí a hipótese d e q u e s u b s t â n c i a s v o l á t e i s p o s s a m e s t a r a s s o c i a d a s proteção contra epifitismo. O grande interesse da indústria naval por substâncias anti-incrustantes, estimulou ainda mais o e s t u d o d a s s u b s t â n c i a s o d o r í f e r a s d e P h y l l o g o r g i a dilatata.
2.1 I D E N T I F I C A Ç Ã O D O S S E S Q U I T E R P E N O S
O f r a c i o n a m e n t o d o s e x t r a t o s d a g o r g ô n i a Phyllogorgia dilatata forneceu uma série de sesquiterpenos. Destes, quatro foram purificados por cromatografias em colunas e placas preparativas em gel de sílica. Duas
substâncias apresentam e o esqueleto nardosinano, as duas o u t r a s p o s s u e m e s q u e l e t o g e r m a c r a n o .
Substâncias com o esqueleto nardosinano foi primeiramente isolado da Valerianaceae N a r d o s t a c h y s chinensis63,64 e depois de alcionários dos gêneros Lemnalia e
Paralemnalia65,66. Os nardosinanos encontrados em
Phyllogorgia são os primeiros isolados da ordem Gogonacea e os primeiros desprovidos de função oxigenada no carbono de número 7. Sesquiterpenos com esqueleto germacrano, já eram conhecidos para gorgônias55,57.
A caracterização dos metabólitos de Phyllogorgia dilatata foi feita por análise minuciosa dos seus dados
e s p e c t r a i s , c o m o d e s c r i t o a seguir.
2.1.1 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO 11,12-EPOXINARDOSIN-1(10)-ENO (XIX)
Os extratos A, B e C (ver experimental) após complexo trabalho de purificação, forneceram uma substância oleosa e incolor (XIX). Os dados espectrais relacionados a b a i x o f o r a m o b t i d o s d a p u r i f i c a ç ã o d o e x t r a t o A.
A substância XIX apresenta rotação específica [a]D -62.0 (c=1.00, CHCl3). Seu espectro de massas (EM) a b a i x a r e s o l u ç ã o i n d i c o u o í o n m o l e c u l a r m / z 2 2 0 q u e
corresponde à fórmula C15H24O compatível com quatro graus de insaturação (Esp. 1). Dois fragmentos muito intensos em m/z
190 (86) [M-CH20]+ e 163 (83) [M-C3H5O]+ sugerem que o
oxigênio esteja ligado a um grupo isopropila frequente em sesquiterpenos. A proposta desta fragmentação encontra-se n o e s q u e m a 2.1.
Esq. 2.1 Proposta de fragmentação de massas da substância
XIX
O e s p e c t r o d e I V n ã o a p r e s e n t a b a n d a s d e carbonila, nem hidroxila indicando que o átomo de oxigênio presente na fórmula molecular faça parte de uma função éter (Esp. 2).
Os espectros de RMN 13C revelam a presença de três grupos metila, seis metilenos, três metinos e três carbonos quaternários. Os sinais a d 141.05 (s) e 121.86 (d) apontam para uma ligação dupla trissubstituída e os sinais a
d 5 8 . 9 9 ( s ) e 5 9 . 8 7 ( t ) s u g e r e m u m e p ó x i d o t e r m i n a l (Esp. 3 e 4). Estas considerações preliminares indicam os
e l e m e n t o s e s t r u t u r a i s a seguir:
(C)1, (CH)2, (Ch2)5 e (CH3)3
No espectro de RMN 1H observa-se um sistema de acoplamento AB a d 2.57 e 2.75 (dubletos com
J=6.5 Hz),
que junto ao deslocamento químico em RMN 13C d 58.99 (s) e 5 9 . 8 7 ( t ) c o n f i r m a m o e p ó x i d o t e r m i n a l . A p o s i ç ã o desprotegida do grupo metila em d 1.39 (s) e o íon m/z 163 (M-C3H5O]+, sugerem a presença de um grupo isopropilóxido (Esp. 5, 4 e 1). Esta função é bastante rara nos terpenosde origem marinha.
P a r a c o n f i r m a ç ã o d a e x i s t ê n c i a d o g r u p o
isopropilóxido em XIX procedeu-se à redução de XIX com H4LiAl
que forneceu o álcool terciário correspondente (XX). O álcool
XX é uma substância cristalina com p.f. 86-88º, que apresenta
banda de hidroxila a 3400 cm-1 (Esp. 6). O espectro de RMN
1
H em CDCl3 perdeu o sistema AB de acoplamento a δ 2.57 e 2.75, mas ganhou dois sinais simples de três hidrogênios, um
a δ 1.32 e outro a 1.36 (ou δ 1.18 e 1.36 em C6D6) o que i n d i c a a r e d u ç ã o d o i s o p r o p i l ó x i d o d e X I X a u m g r u p o
isopropilol em XX (Esp. 5, 7 e 8). O íon em m/z 59 (100%)
[M-COH(Me)2]+ no espectro de massas confirma essa dedução
(Esp. 9). Dos três grupos metila de XIX, um está associado ao
grupo isopropilóxido, outro está em carbono quaternário e o
t e r c e i r o e m c a r b o n o s e c u n d á r i o .
Das quarto insaturações de XIX, duas (uma ligação
d u p l a t r i s s u b s t i t u í d a e u m g r u p o e p ó x i d o ) f o r a m
i d e n t i f i c a d a s . O s e s q u i t e r p e n o X I X p o s s u e e n t ã o u m
esqueleto bicíclico. Cinco esqueletos sesquiterpenoídicos
bicíclicos são conhecidos para gorgônias (Fig. 1.2). Destes,
a p e n a s o s e s q u e l e t o s e u d e s m a n o ( 1 0 ) e g o r g o n a n o ( 1 1 )
apresentariam um grupo metila em carbono quaternário. Nesses
dois esqueletos, e isto independentemente da posição da
ligação dupla trissubstituída, existiriam dois metilenos
a d j a c e n t e s a u m c a r b o n o n e o p e n t í l i c o . E s t e s m e t i l e n o s
apareceram em RMN 13C abaixo de 32 ppm. A ausência de
metilenos abaixo deste deslocamento químico em RMN 13C de XIX
mostra que este possue um esqueleto diferente e então um
esqueleto original para gorgônias. Os dados de RMN 1H e 13C foram comparados com dados da literatura sobre octocorais67. A grande semelhança entre os espectros de RMN 1H e 13C de XIX e XX com os nardosinanos XXIV e XXV (Tab. 2.1), indicam o esqueleto nardosinano de XIX. Neste existem apenas quatro posições possíveis para uma ligação dupla trissubstituída:
D1(10)
, D3, D6 e D9. A proposta biogenética de obtenção do esqueleto nardosinano a partir do aristolano e maaliano (esq. 2.2), favorece as posições D1(10) e D9. A posição D1(10) resulta da comparação dos dados de RMN 1H e 13C de XIX e XXV (Tab. 2.1).
Esq. 2.2 Proposta biossintética para o esqueleto nardosinano
2.1.1.1 C O R R E L A Ç Ã O Q U Í M I C A
A estrutura XIX resulta apenas de dados espectrais e não apresenta a configuração absoluta. Afim de demonstrar a proposta estrutural definitiva, tentou-se uma correlação q u í m i c a c o n v e r g e n t e c o m u m n a r d o s i n a n o c o n h e c i d o X X I V (lemnalactona) isolado do alcionário Paralemnalia. O ponto principal desta correlação é a eliminação da função oxigenada no carbono 7 de XIX sem modificar a esteroquímica dos centros quirais.
A redução da lemnalactona com H4LiAl é descrita na literatura68. Oxidação direta do diol obtido (XXVII) gera de novo lemnalactona Por outro lado, acetilação controlada do diol fornece o monoacetato na posição primária. Oxidação com P.C.C. e redução de Wolf Kishner deve produzir o intermediário XXVIII desprovido de oxigenação no carbono 7. Neste nível a correlação com XIX pode seguir vários caminhos (Esq. 2.3): I. h i d r ó l i s e a l c a l i n a d o a c e t a t o XXVIII s e g u i d a de oxidação moderada a aldeído ou de oxidação drástica a ácido; 2. obtenção de XXVIII por redução do aldeído XXVI e subsequente acetilação. O intermediário XXVIII poderia ser obtido por rearranjo do epóxido de XIX com ácido de Lewis. Três reações são críticas neste esquema: 1. a acetilação controlada; 2. a redução de Wolf Kishner e 3. o rearranjo do epóxido. Para não gastar o estoque de lemnalactona (recebida do Prof. John Coll, Univ. de Townsville, Austrália),
iniciamos o esquema de correlação pela abertura do epóxido de XIX.
Esq. 2.3 C o r r e l a ç ã o q u í m i c a e n t r e a s s u b s t â n c i a s X I X e X X I V
2.1.1.2 REARRANJO DO 11,12-EPOXINADORSIN-1(10)-ENO (XIX)
U m a a l í q u o t a d e X I X ( e x t r a t o A ) foi r e a g i d a c o m (Et2O)2BF3 em benzeno anidro (ver experimental), na tentativa de se obter o produto XXVI. O espectro de IV do produto majoritário desta reação indicou uma banda a 3350 cm-1 correspondente a uma hidroxila e não ao grupo aldeídico esperado (Esp. 10).
Uma segunda extração foi feita (extração B) para se obter maiores quantidades da substância XIX e permitir o acerto das condições operatórias do rearranjo. Embora XIX ainda est ivesse impuro devido às dificuldades encontradas para sua purificação, foi novamente reagido com (Et2O)2BF3 s e g u n d o o p r o c e d i m e n t o d e s c r i t o n a p a r t e e x p e r i m e n t a l .
O espectro de IV apresentou como na primeira reação, uma banda de hidroxila a 3350 cm-1. A espectroscopia de massas indicou a presença do íon molecular m/z 220, correspondendo à fórmula bruta C15H24O, compatível com quatro graus de insaturação no produto reacional. Os picos m/z 205 (77) [M-CH3)+, 187 (11) [M-H20]+ e principalmente 163 (87) [M-C3H5O]+ apontaram para a estrutura XXI (Esp. 11 e 12, Esq.
2.4).
Esq. 2.4 Proposta de fragmentação da substância XXI
M+ 220
O rendimento desta reação não foi suficiente para se repetir o experimento, portanto uma outra extração da
gorgônia (extrato C) se fez necessário para que se pudesse
concluir a análise espectroscópica de XXI, e a correlação química planejada. Escolheu-se a extração por arraste com vapor de água por ser uma técnica eficiente na obtenção de substâncias voláteis. Este processo extrativo forneceu além de XIX, as substâncias XXI, XXII e XXIII. Constatou-se por c.c.d.e espectroscopia que XXII decompunha facilmente e este fato fez com que estes metabólitos fossem analisados antes
mesmo de se fazer a correlação com a lemnalactona. Por outro
lado, a obtenção do álcool alílico XXI por rearranjo do epóxido de XIX, leva a perda da configuração relativa no carbono 11. Assim a correlação com a lemnalactona deixaria de definir o carbono 11 e seria então apenas parcialmente c o n c l u s i v a .
Este con junto de razões nos levou a mudar o enfoque do trabalho, determinando primeiro as estruturas dos três sesquiterpenos isolados dos óleos obtidos por arraste com v a p o r d e água.
2.1.2 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO 12-HIDROXINARDOSIN-1(10), 11(13-DIENO (XXI - NATURAL)
É uma substância incolor com rotação ótica de [a]D -27.5, (c=1.00, CHCl3). Seu espectro de IV apresentou absorções a 3364 cm-1 (hidoxila) e bandas características do grupo exometilênico a 1650 e 910 cm-1 (Esp. 13).
Os espectros de RMN 1H e 13C mostraram sinais com feições parecidas à substância XIX (Tab. 2.2). A diferença fundamental entre XIX e XXI por RMN 1H é a ausência de um g r u p o m e t i l a ( 3 H , s , d 1 . 3 9 ) o b s e r v a d o e m X I X , s e n d o substituído por dois singletos largos de 1H cada em d 5.10 e 5.23, além disto, o sistema AB a d 2.57 e 2.75 em XIX é substituído por um singleto de 2H a d 4.01 em XXI (Esp. 5 e 14). Os espectros de RMN 13C de XXI mostraram em relação ao de XIX, as perdas de um grupo metila (q) a d 21.36 e dos sinais a d 59.87 (t) e 58.99 (s), correspondentes à função isopropilóxido, sinais estes substituídos por uma ligação dupla adicional do tipo 1,1-dissubstituída (d 149.82, s e 112.04, t), e um álcool primário (d 67.31, t) (esp. 15 e 16). Os dados espectrais de RMN 13C permitiram determinar também a fórmula molecular C15H24O. Estes dados indicam que este sesquiterpeno natural é idêntico ao produto de reação de XIX com (Et2O)2BF3.
2.1.3 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO 4,5-EPOXIGERMACRA-1(10), 7(I1)-DIEN-8-ONA (XXII)
É um ó1eo incolor de rotação específica [α]D -1.9 (c=1.00, CHCl3). Seu espectro de massa a baixa resolução apresenta um íon molecular a m/z 234 correspondente à fórmula molecular C15H22O2, compatível com cinco graus de insaturação (Esp. 17). O espectro de IV é desprovido de absorção de hidroxila, mas apresenta uma banda de carbonila a 1682 cm-1, indicando que o segundo oxigênio provavelmente participe de uma função éter (Esp. 18). A espectroscopia de RMN 13C c o n f i r m a a p r e s e n ç a d e u m a c a r b o n i l a a δ 2 0 8 . 4 4 ( s ) e apresenta quatro carbonos sp2, δ 134.36 (s), 132.28 (s), 130.36 (s) e 128.07 (d); dois carbonos ligados a heteroátomo
δ 60.96 (s), 60.31 (d); quatro tripletos e quatro metilas (Esp. 19 e 20). Estes dados indicam os seguintes elementos
estruturais:
(CH2)4, (CH3)4,
Esses fragmentos justificam quatro das cinco insaturações de XXI, a quinta insaturação corresponde a um ciclo.
O espectro de RMN 1H em CDCl3 apresentou sinais de três metilas em carbono sp2 (δ 1.79, 2s e 1.87, s) e metila em carbono sp3 (δ 1.22, s); um multipleto complexo de quatro hidrogênios (Hf-i) entre δ 1.95 e 2.14; dois duplos dubletos correspondente a dois hidrogênios (He a δ 2.7Z e Hd a δ 2.94); dois dubletos correspondendo a dois hidrogênios a δ 3.25 e um hidrogênio vinílico (Ha δ 5.32, t, J= 7.75 Hz) da ligação dupla trissubstituída (Esp. 21). O cálculo das constantes de acoplamento demonstrou um acoplamento vicinal (Jae 2.83 Hz) entre He (1H, dd, J= 2.83 e 10.64 Hz) e Hd (1H, dd, J= 2.83 e 13.85 Hz), e um acoplamento geminal entre Hc
(1H, d, J= 15.31 Hz) e Hb (1H, d, J= 15.31 Hz). A geometria cis (Z) da ligação dupla trissubstituída pode ser comprovada através do efeito NOE diferencial em RMN 1H que provocou um aumento de 85% na interação do sinal de Ha ao se irradiar a Me - A ( E s p . 2 2 ) . O e s p e c t r o d e R M N 1 H e m C 6D6 mostrou o desdobramento de um sinal correspondente a duas metilas (δ 1.79) em CDCl 3 para dois singletos largos: um a δ 1.60 (3H) e outro 1.50 (3H). Também houve deslocamento na posição de Hi que participava de multipleto (δ 1.95 a 2.15) e que passou a ser tripleto de multipletos a δ 2.25 em C 6D6 (Esp. 23).
O e s p e c t r o d e R M N 2 D 1H -1 3C ( E s p . 2 4 e 24') representado na tabela 2.3, indica que a ligação dupla trissubstuída cis é formada por C(1)-Ha ligado a carbono que sustenta C(15)= Me-A:
O hidrogênio Ha é um tripleto largo (J= 7.5 Hz),
logo está acoplado com um grupo metileno vizinho do C(1).
Existem a priori quatro carbonos possíveis: C(2)-H2, C(3)H2,
C(6)H2 e C(9)H2 (Tab. 2.3).
O espectro de RMN 1H-1H a 2D em CDCl3 (Esp. 25)
revela um acoplamento de Ha com dois dos hidrogênios Hf,g,h
(fig. 2.1). Mas o espectro de RMN 1H-13C 2D (tab. 2.3)
indica que este acoplamento só ocorre com Hf-g, ligados a
No espectro de RMN 1H (CDCl3) de alta resolução observa-se que Me-D na verdade é um dubleto (Esp. 26). Foi então realizado experimentos com irradiação dupla que mostrou um acoplamento de 0.78 Hz do tipo W (dábliu) entre Me-D e Hj
(Esp. 27). A posição bem protegida de Hj (δ 1.14) indica sua posição pseudo-axial. Por outro lado, os deslocamentos químicos em RMN 1H da Me-D (δ 1.22, s), sugerem estar ligado a carbono sp3 quaternário, substituído pelo oxigênio da função éter. Os deslocamentos dos carbonos envolvidos nesta função demonstram tratar-se de um epóxido (Esp. 19 e 20). F r a g m e n t o 2:
Os espectros de RMN 1H-1H 2D (CDCl3 e C6D6) (Figs. 2.1 e 2.2, Esp. 25 e 27), mostram acoplamentos entre He e Hd
(Jr 2.83 Hz), Hd e Hi (J= 13.85 Hz) e Hi e He (J= 10.64 Hz) e a RMN 1H-13C 2D define que He esteja ligado a C(5) e Hd e Hi ao C(6) (Tab. 2.3), como indica o fragmento 3:
A posição desprotegida de Ha e Hi (δ 2.95 e 1.95 a 2.18), indicam a natureza alílica dos mesmos. O C(δ)H2 não se encontra ao lado da ligação dupla trissubstituída pois a Me-A não mostra acoplamento com Hd e Hi, portanto C(δ)H2 e s t á l i g a d o a c a r b o n o e m l i g a ç ã o d u p l a t e t r a s s u b s t i t u í d a .
O e s p e c t r o d e m a s s a s a p r e s e n t o u o í o n m o l e c u l a r m / z 6 8 ( M - C5H3)+ q u e c o r r e s p o n d e a u m f r a g m e n t o d o t i p o isopentílico (Esp. 17, Esq. 2.5). Na irradiação dupla das metilas B,C observou-se modificações nos sinais de Hi que se transformou em um duplo dubleto (J= 10.64 e 13.86 Hz), de Hd
em duplo dubleto de dubletos (J= 2.83 e 13.85 Hz) e de He em duplo dubleto
(j=
2.83 e 10.64 Hz), (Esp. 28) propondo o fragmento 4:O e s p e c t r o d e R M N 1H -1H 2 D ( C6D6) m o s t r a o acoplamento entre Hj e Hf,g,h (Fig. 2.2). Isto permite unir os fragmentos 1 e 4 da seguinte forma:
Este fragmento contém 13 dos 15 carbonos da molécula, faltando apenas a carbonila e o C(5)Hb,c. As RMN
1
H-1H 2D (CDCl3 e C6D6), mostram acoplamento a longa distância de Ha com Hb,c e de Hb,c com Me-A (Fig 2.1 e 2 . 2 ) . I s t o p o s i c i o n a o C( 9 )Hb , c e n t r e a l i g a ç ã o d u p l a trissubstituída e a carbonila, de acordo com o deslocamento químico de Hb,c em RMN 1H (Esp. 21). Esta interpretação espectral propõe que a estrutura deste sesquiterpeno seja, então, um germacrano (XXII).
A definição da estereoquímica pseudo-eq/eq do grupo epóxido, baseou-se nas seguintes observações: acoplamento entre He e Hi
(J=
10.64 Hz), que indica a orientação pseudo-axial de He, e o acoplamento em W entre Me-D e Hj que fixa a posição pseudo-axial de Me-D (Esp. 21 e 27). A substância XXII possui um isômero geométrico de ligação dupla (a substância XXIX) isolada de frutos de Smyrnium creticum, j u n t a m e n t e c o m o u t r a s e p o x i g e r m a c r o n a s6 9. O s d a d o s espectrais de XXII e XXIX estão relacionados na tabela 2.4 para comparação.Tab. 2.4 Deslocamentos químicos de RMN 1H e EM das
substâncias XXII e XXIX
* sinais intertrocáveis
2.1.4 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO GERMACRA-1(10),4,7(11)-TRIEN-8-ONA (XXIII)
É um óleo ligeiramente amarelado, odorífero e
desagradável. Seu espectro de IV apresenta uma banda a 1598
cm-1, correspondente à carbonila e o UV mostra absorção fraca
a 240 nm (e 1300) (Esp. 29 e 30). O espectro de RMN 1H apresentou sinais de três metilas singleto (d 1.68 Me-c,
1.72 Me-B e 1.87 Me-A) e um dubleto (d 1.57 Me-D), todas ligadas a carbono sp2; um multipleto complexo de 4 H entre d 1.92 a 2.05 (Hg-j); um dubleto a d 2.91 (2H, Hf-e,
j=
8.0 Hz); um singleto a d 3.05 (2H, Hc-d) e dois tripletos a d 5.05 (Hb, j=8.0 Hz) e 5.28 (Ha, j= 7.5 Hz) correspondentes a dois hidrogênios vinílicos (Esp. 31). Os acoplamentos entre os hidrogênios estão apresentados na figura 2.3 (Esp. 32).Fig. 2.3. Correlação homonuclear a duas dimensões (RMN 1H-1H) em CDCl3 da substância XXIII
Embora estivesse contaminado com um produto minoritário, os espectros de RMN 13C mostraram quinze carbonos: uma carbonila, quatro carbonos quaternários, dois metínicos, quatro metilênicos e quatro metilas, o que determina a fórmula molecular C15H22O, compatível com cinco graus de insaturação. Pela análise do espectro de RMN 13C três destas insaturações estão associadas à ligações duplas (d 136.28, 2s; 132.21, s; 126.59, s; 125.87, d; 121.45, d) e uma à carbonila, determinadas diretamente pelos espectros de RMN 13C (Esp. 33 e 34). A quinta corresponde então a um ciclo. O espectro de RMN 13C indicou a presença de duas l i g a ç õ e s d u p l a s t r i s s u b s t i t u í d a s , a t e r c e i r a é necessariamente tetrassubstituída por dois grupos metila e dois resíduos de anel. O espectro de RMN 1H-1H 2D (CDCl3) (Esp. 32) também mostrou acoplamento de Hb com He,f e este a
longa distância com Me-B e Me-C. Enfim He,d possuem acoplamentos a longa distância com He-A, He-B e Ha (Fig. 2.3
e Esp. 32). A posição bem desprotegida deste metileno sugere q u e e s t e j a a d j a c e n t e a u m a d a s l i g a ç õ e s d u p l a s trissubstituídas e ao grupo carbonila. O outro metileno desprotegido (He,f), está em posição bis-alílica vicinal a Hb
c o m o q u a l ele a c o p l a (J= 8.0 H z ) (Esp. 31 e Fig. 2.3).
Todas estas conclusões parcias e as semelhanças deste sesquiterpeno com XXII, sugerem que XXIII seja uma trienona de esqueleto germacrano, aonde a geometria cis (Z) da ligação dupla D1(10) vem da analogia com XXII e da
semelhança com dados espectrais de RMN 1H e 13C de XXII e XXIII (Tab. 2.5). A geometria trans (E) da ligação dupla
D5(6)
vem da posição da Me-D em RMN 13C (Esp. 33).
