Síntese de 1,3-oxazinas e 1,2,3-triazóis derivados de cumarina

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA. SÍNTESE DE 1,3-OXAZINAS E 1,2,3-TRIAZÓIS DERIVADOS DE CUMARINA. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO. Marina Cardoso Dilelio. Santa Maria, RS, Brasil 2019.

(2) SÍNTESE DE 1,3-OXAZINAS E 1,2,3-TRIAZÓIS DERIVADOS DE CUMARINA. por. Marina Cardoso Dilelio. Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Química, Área de concentração em Química Orgânica, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Química.. Orientador: Prof. Dr. Claudio da Cruz Silveira. Santa Maria, RS, Brasil 2019 ii.

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(4) iii.

(5) DEDICATÓRIA. Ao meu pai Paulinho, à minha mãe Kátia (In Memoriam), à minha irmã Mônica e aos meus avós Carlos, Lourdes e Therezinha.. iv.

(6) AGRADECIMENTOS Ao professor Claudio, pela orientação, pelos conhecimentos transmitidos, paciência e puxões de orelha; Ao professor Teodoro S. Kaufman, pela colaboração neste trabalho; Ao Prof. Dr. Bernardo A. Iglesias, pela colaboração nos testes fotofísicos; Aos colegas de laboratório Galina e Natham, pelos conhecimentos trocados e momentos de descontração; Aos amigos Paola, Andressa, Bruno e Josi, pela amizade, pela companhia, pelos conselhos e grande amizade desde a graduação; Aos amigos Elba e Aguiar, pela amizade, momentos de descontração e carinho; Ao professor Ricardo Schumacher, pelas contribuições no exame de qualificação; Aos meus ICs, Fanti e Larissa, pela parceria e colaboração neste trabalho; Aos. professores. do. curso. de. Pós-Graduação. em. Química,. pelos. conhecimentos transmitidos; Aos colegas e amigos dos laboratórios do professor Ricardo, Gilson, Oscar e Luciano; Aos funcionários da coordenação do PPGQ, Ademir e Valéria, pelo excelente trabalho; Às entidades financiadoras CNPq e CAPES, pelos auxílios concedidos. À minha família, por ser meu suporte e meu lugar seguro; À Melina e tia Lia, pelas conversas, companhia e por aguentarem as minhas lamentações; Ao Moreira, por não me deixar enfraquecer, ser meu confidente e parceiro para todas as horas; À Moniquinha, minha fonte de inspiração e minha alma “gêmea”; Ao meu pai, Débora e avós, minhas bases e meu lar. E à todos que de certa forma contribuíram para a realização deste trabalho.. v.

(7) RESUMO Dissertação de Mestrado Programa de Pós-Graduação em Química Universidade Federal de Santa Maria. SÍNTESE DE 1,3-OXAZINAS E 1,2,3-TRIAZÓIS DERIVADOS DE CUMARINA AUTORA: Marina Cardoso Dilelio ORIENTADOR: Prof. Dr. Claudio da Cruz Silveira Santa Maria, Fevereiro de 2019. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para a síntese de 1,3oxazinas derivadas de aminocumarinas em reação de hidroximetilação/ acetalização com aldeídos, catalisada por H2SO4 em meio aquoso. O alcance e limitações desta metodologia também foram estudados, apresentando bons resultados para diferentes substratos. Foram obtidos 12 compostos, com rendimentos de 34 a 90%.. Posteriormente, realizou-se a N-propargilação de uma das 1,3-oxazinas e, em seguida, realizou-se a cicloadição 1,3-dipolar com diferentes azidas orgânicas, obtendo-se cinco 1,2,3-triazóis 1,4-dissubstituídos, com rendimentos de 65 a 96%.. Alguns compostos selecionados apresentaram atividade antifúngica contra Candida krusei, Candida dublieneses, Candida glabrata e Candida tropicalis. As propriedades fotofísicas dos compostos foram analisadas, apresentando altos rendimentos quânticos de fluorescência (até Φf = 0,69) e grandes deslocamentos de Stokes (até 201 nm).. vi.

(8) ABSTRACT MSc. Dissertation Programa de Pós-Graduação em Química Universidade Federal de Santa Maria. SYNTHESIS OF 1,3-OXAZINES AND 1,2,3-TRIAZOLES DERIVED FROM COUMARIN AUTHOR: Marina Cardoso Dilelio ACADEMIC ADVISOR: Prof. Dr. Claudio da Cruz Silveira Santa Maria, February, 2019. In this work we developed a methodology for the synthesis of 1,3-oxazines derived from aminocoumarins by the hydroxymethylation/acetalization reaction with aldehydes catalyzed by H2SO4 in aqueous media. The scope and limitations of this methodology were also studied, presenting good results for different substrates. Twelve compounds were obtained with 34 to 90% yields.. Subsequently, N-propargylation of one of the 1,3-oxazines was performed, and then the 1,3-dipolar cycloaddition was carried out with different organic azides, obtaining five 1,4-dissubstituted 1,2,3-triazoles, with 65 to 96% yields.. Some selected coumpounds presented antifungal activity against Candida krusei, Candida dublieneses, Candida glabrata and Candida tropicalis. The photophysical properties of the compounds were analyzed, presenting high quantum yields of fluorescence (up to Φf = 0.69) and large Stokes shifts (up to 201 nm).. vii.

(9) LISTA DE TABELAS. Tabela 1.. Testes realizados com a 4-aminocumarina 1a............................ Tabela 2.. Otimização das condições reacionais para a síntese da 1,3-. 26. oxazina 3a................................................................................... 31 Tabela 3.. Compostos obtidos com formaldeído.......................................... 33. Tabela 4.. Reações de formação de 1,3-oxazinas utilizando diferentes aldeídos....................................................................................... 35. Tabela 5.. 1,2,3-Triazóis sintetizados neste trabalho................................... 42. Tabela 6.. Dados fotofísicos dos compostos 3a-m....................................... 49. Tabela 7.. Dados fotofísicos dos compostos 60 e 4a-e................................ 51. Tabela 8.. Testes de atividade biológica realizados com alguns compostos obtidos neste trabalho............................................... 52. Tabela 9.. Comprimentos de ligação do composto 4a................................. 100. Tabela 10.. Ângulos de ligação do composto 4a............................................ 103. viii.

(10) LISTA DE FIGURAS. Figura 1.. Estrutura da cumarina e seu sistema numérico............................. 5. Figura 2.. Produtos naturais derivados de cumarina...................................... Figura 3.. Compostos ativos de medicamentos que contém o núcleo. 6. cumarínico...................................................................................... 6 Figura 4.. Estruturas dos isômeros da 1,3-oxazina........................................ 8. Figura 5.. Estruturas tautoméricas da 1,3-oxazina......................................... 8. Figura 6.. Produtos naturais derivados de oxazinas....................................... 9. Figura 7.. Compostos ativos de medicamentos derivados de oxazina.......... 9. Figura 8.. Estrutura do Raloxifeno e do Fluoracil............................................ 19. Figura 9.. Isômeros do triazol......................................................................... 19. Figura 10.. Compostos ativos de medicamentos que contém triazol............... 20. Figura 11.. Triazóis derivados de cumarina com atividade biológica............... 23. Figura 12.. Espectro de CG-MS da reação....................................................... 27. Figura 13.. Espectro de RMN 1H do composto 3a em DMSO-d6, 400 MHz.... 28. Figura 14.. 4-Hidroxicumarinas utilizadas na síntese de 4-aminocumarinas... Figura 15.. Espectro de RMN 1H do composto 3b em DMSO-d6, 400 MHz.... 38. Figura 16.. Espectro de RMN 13C do composto 3b em DMSO-d6, 100 MHz... Figura 17.. Espectro de RMN 1H do composto 3l em DMSO-d6, 400 MHz..... 40. Figura 18.. Espectro de RMN 13C do composto 3l emDMSO-d6, 100 MHz..... 41. Figura 19.. Espectro de RMN 1H do composto 60 em DMSO-d6, 400 MHz.... 44. Figura 20.. Espectro de RMN 13C do composto 60 em DMSO-d6, 100 MHz... 45. Figura 21.. Espectro de RMN 1H do composto 4a em DMSO-d6, 400 MHz.... 46. Figura 22.. Espectro de RMN 13C do composto 4a em DMSO-d6, 100 MHz... Figura 23.. Projeção ORTEP do composto 4a determinada por cristalografia. 29. 39. 47. de Raios X...................................................................................... 47 Figura 24.. Propriedades fotofísicas dos compostos 3a-m.............................. 48. Figura 25.. Propriedades fotofísicas dos compostos 60 e 4a-e........................ 50. ix.

(11) LISTA DE SIGLAS, ABREVIATURAS E SÍMBOLOS [bnmim]. Benzil-metil-imidazol. CCD. Cromatografia em Camada Delgada. d. Dupleto. DMAP. Dimetilaminopiridina. DMF. N,N-dimetilformamida. DMSO. Dimetilsulfóxido. DMAP. Dimetilaminopiridina. DPA. 9,10-difenilantraceno. dt. Dupleto de tripletos. EM. Espectro de massas. HRMS. High Resolution Mass Spectrometry. Hz. Hertz. J. Constante de acoplamento. m. Multipleto. m/z. Relação massa/carga. NCS. N-cloro succinimida. P.F.. Ponto de fusão. PEG. Polietilenoglicol. ppm. Partes por milhão. PTSA. Ácido p-toluenossulfônico. RMN. Ressonância Magnética Nuclear. r.t.. Room temperature. s. Simpleto. t. Tripleto. t.a.. Temperatura ambiente. TBHP. Hidroperóxido de terc-butila. TFA. Ácido trifluoroacético. THF. Tetraidrofurano. TMS. Tetrametilsilano x.

(12) UV. Ultra-violeta. δ. Deslocamento químico (ppm). Φf. Rendimento quântico. λ. Comprimento de onda. xi.

(13) ÍNDICE RESUMO………………………………………………………………………...... vi. ABSTRACT………………………………………………...…………………….. vii LISTA DE TABELAS……………………………………………………………. viii LISTA DE FIGURAS…………………………………………………………….. ix LISTA DE SIGLAS, ABREVIATURAS E SÍMBOLOS.................................. x. 1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS................................................................. 2. 2. REVISÃO DA LITERATURA.................................................................... 4. 2.1 Cumarinas.............................................................................................. 5. 2.1.1 Produtos naturais e atividade biológica................................................ 5. 2.1.2 Principais métodos de obtenção.......................................................... 7 2.2 Oxazinas................................................................................................. 7. 2.2.1 Produtos naturais e atividade biológica de oxazinas............................ 8. 2.2.2 Síntese de oxazinas............................................................................. 10. 2.2.3 Oxazinas derivadas de cumarina......................................................... 16. 2.3 Triazóis................................................................................................... 19. 2.3.1 Atividade biológica............................................................................... 20 2.3.2 Principais métodos de obtenção.......................................................... 20 2.3.3 Triazóis derivados de cumarina............................................................ 22. 3. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS........................ 24. 3.1 Objetivo inicial: reações de Pictet-Spengler....................................... 25. 3.2 Preparação dos materiais de partida................................................... 28. 3.3 Otimização das condições reacionais e apresentação e discussão dos resultados........................................................................... 30. 3.4 Apresentação e discussão dos dados espectrais dos compostos 3b-l................................................................................................................ 37. 3.4.1 Análise do espectro de RMN 1H do composto 3b................................ 37. 3.4.2 Análise do espectro de RMN 13C do composto 3b............................... 38. 3.4.3 Análise do espectro de RMN 1H do composto 3l................................. 39 3.4.4 Análise do espectro de RMN 13C do composto 3l................................ 40. 3.5 N-alquilação e preparação de triazóis................................................. 41. 3.5.1 Apresentação e discussão dos dados espectrais dos compostos 60 e 4.................................................................................................................. 44 xii.

(14) 3.5.1.1 Espectros de RMN 1H do composto 60...................................... 44. 3.5.1.2 Espectros de RMN 13C do composto 60.................................... 45 3.5.1.3 Espectros de RMN 1H do composto 4a...................................... 46. 3.5.1.4 Espectros de RMN 13C do composto 4a.................................... 46 3.5.2 Determinação por Raio-X..................................................................... 47. 3.6 Propriedades fotofísicas....................................................................... 48. 3.7 Avaliação da atividade biológica ........................................................ 51. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................... 53. 5. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS.................................................... 55 5.1 Materiais e métodos.............................................................................. 56. 5.2 Procedimentos Gerais.......................................................................... 58 5.2.1 Preparação do ácido de Meldrum 56................................................... 58 5.2.2 Preparação da 4-hidroxi-8-metil-cumarina 53...................................... 58. 5.2.3 Preparação de 5-cloro-2-hidroxiacetofenona 58.................................. 59. 5.2.4 Preparação da 6-cloro-4-hidroxi-cumarina 54...................................... 59. 5.2.5. Procedimento. geral. para. preparação. de. 4-(aril/alquil)-. aminocumarinas............................................................................................ 60 5.2.6 Procedimento geral para preparação de 4-aminocumarina................. 63. 5.2.7 Procedimento geral para síntese de 1,3-oxazinas.............................. 64. 5.2.8 Procedimento geral para preparação do N-propargil-1,3-oxazina 60.. 70 5.2.9 Procedimento geral para preparação de arilazida............................... 71 5.2.10 Procedimento geral para preparação de alquilazida.......................... 71. 5.2.11 Procedimento geral para síntese dos triazóis 4a-e............................ 72. 6. REFERÊNCIAS......................................................................................... 75. 7. ANEXOS................................................................................................... 80. xiii.

(15) INTRODUÇÃO E OBJETIVOS. xiv.

(16) Introdução e Objetivos. 1 INTRODUÇÃO E OBJETIVOS. A química de heterociclos está intrinsecamente ligada a diversas áreas da ciência, apresentando grande importância industrial e biológica. Na indústria, compostos heterociclos são utilizados como corantes, aromatizantes, aditivos e modificadores em cosméticos, plásticos e alimentos; atuam como anticorrosivos, fotoestabilizadores, reveladores fotográficos, antioxidantes em borrachas, além de comporem a estrutura química de compostos agroquímicos como pesticidas e herbicidas (DUA et al., 2011). Os seres vivos produzem diversos compostos heterocíclicos como ácidos nucleicos, enzimas e vitaminas, sendo estes compostos importantes para diversos processos metabólicos, que vão desde a transmissão de impulsos nervosos até a produção de energia pelo organismo. O princípio ativo de muitos medicamentos comerciais são compostos heterocíclicos, o que leva ao grande interesse no desenvolvimento de pesquisas referentes à síntese e ao estudo da atividade biológica destes compostos, uma vez que são muito versáteis devido aos diversos substituíntes que podem ser incorporados ao núcleo principal (DUA et al., 2011). Os heterociclos contendo nitrogênio ou oxigênio são os mais comuns. Derivados de oxazina, por exemplo, são encontrados em diversos produtos naturais, em alguns medicamentos (CLERQ, 2005) e, além disso, também compõem uma classe de corantes amplamente utilizados nas áreas de biologia e histologia (ZAKERHAMIDI & SORKHABI, 2014). A cumarina, por sua vez, é um produto natural muito estudado na área de síntese com interesse farmacológico e na área de materiais (MA et al., 2013), atuando, por exemplo, como corante e aromatizante nas indústrias de alimentos e cosméticos (EGAN et al., 1990). A fusão de um ou mais heterociclos à cumarina pode resultar em compostos com propriedades promissoras como, por exemplo, melhorar a atividade biológica. Logo, o desenvolvimento de metodologias para a sua funcionalização com heterociclos tem chamado a atenção na área de química orgânica (MEDINA et al., 2015). Os heterociclos derivados de triazol também apresentam atividade biológica interessante, sendo utilizados em medicamentos antifúngicos (DHEER et al. 2018), antibióticos (ZHANG et al., 2017) e antiepiléticos (LEDNISER, 2008, p. 108). 2.

(17) Introdução e Objetivos. Recentemente, o nosso grupo de pesquisa realizou a síntese de diferentes heterociclos a partir de 4-aminocumarinas (PADILHA et al., 2017a; 2017b). Com o objetivo de dar sequência a estes estudos de preparação de novos heterociclos, planejou-se, inicialmente, a preparação de tetraidroisoquinolinas 5 a partir de 4aminocumarinas 1a (Esquema 1). Conforme descrito no corpo desta dissertação, a formação da tetraidroisoquinolina não foi observada. Posteriormente, observou-se que foram obtidas 1,3-oxazinas. Em vista do interesse por esta classe de compostos, pretende-se desenvolver uma metodologia para a síntese de novas 1,3-oxazinas 3 a partir de 4-aminocumarinas 1. Planeja-se, ainda, funcionalizar estes compostos com 1,2,3-triazóis 4 (Esquema 2), visto que compostos triazolocumarínicos também apresentam propriedades interessantes (KRALJEVIC et al., 2016).. Esquema 1. Esquema 2. Por fim, pretende-se avaliar a atividade biológica dos compostos sintetizados, assim como estudar as propriedades fotofísicas dos mesmos.. 3.

(18) REVISÃO DA LITERATURA.

(19) Revisão da Literatura. 2 REVISÃO DA LITERATURA 2.1 Cumarina A cumarina é um produto natural da classe das benzopironas presente em plantas como canela falsa, guaco (RADÜNZ et al., 2012) lavanda (JERKOVIC et al., 2017) e frutos como damasco, framboesa, morango, entre outros (RIBEIRO, 2002). É amplamente utilizada na indústria como aditivo e aromatizante em alimentos e cosméticos, assim como na indústria de pesticidas (ROHINI & SRIKUMAR, 2014). Sua estrutura (Figura 1) é composta de uma lactona derivada da condensação do ácido ohidróxi-cinâmico. Figura 1. Estrutura da cumarina e seu sistema numérico.. Fonte: SAHA et al. (2012).. Na indústria, seu uso varia de corantes e essências em alimentos, fixador de perfume e aromatizante em cosméticos, inseticidas, detergentes, tintas e na área de materiais como borrachas sintéticas e materiais plásticos (SANTOS; SIQUEIRA; SILVA-FILHO, 2013). Foi isolada pela primeira vez em 1820 por August Vogel a partir da semente da Dipteryx odorata, planta nativa da América Central, popularmente conhecida como cumaru, da qual deriva seu nome, acreditando se tratar um derivado do ácido benzóico (ABERNETHY, 1969). No mesmo ano, Nicholas Guibourt a isolou da planta trevo-decheiro, Melilotus oficinalis e verificando que não se tratava de um ácido benzoico, nomeando a nova substância de cumarina (GUIBOURT, 1820). No entanto, a cumarina só foi sintetizada em 1868 pelo químico inglês William Perkin (ABERNETHY, 1969).. 2.1.1 Produtos naturais e atividade biológica Os derivados cumarínicos possuem diversas funções nas plantas como, por exemplo, a de auxiliar na absorção de ferro (CLEMENS & WEBER, 2015). São encontrados tanto nas raízes como em folhas e frutos (RIBEIRO, 2002). A maioria 5.

(20) Revisão da Literatura. destes compostos são oxigenados na posição 7 e alguns podem ser encontrados na forma glicosídica (KINGHORN et al, 2008). O Bergapteno é encontrado na bergamota; a Escopoletina no limão; a Angelicina está presente em plantas do gênero Psoraleae na flor angélica (NEUMANN et al., 2008) e a Himexelsina é encontrada na casca do caule da Hymenodictyon excelsum (KINGHORN et al, 2008) (Figura 2). Figura 2. Produtos naturais derivados de cumarina.. Fonte: A autora (2019).. Além do interesse na área de indústria e cosméticos, esta classe apresenta diversas. propriedades. farmacológicas. interessantes.. Muitos. medicamentos. comerciais contêm o núcleo cumarínico. Entre eles estão a femprocumona (Marcoumar®) e o acenocumarol (Nicumalon®), utilizados para tratamento de tromboses, embolias e infarto do miocárdio; a varfarina (Coumadin®) e o tioclomarol (Apegmone®) que atuam como antagonistas da vitamina K e como anticoagulantes; e o trioxaleno (Trissoralen®), utilizado na repigmentação em casos de vitiligo (Figura 3). Figura 3. Compostos ativos de medicamentos que contêm o núcleo cumarínico.. Fonte: A autora (2019).. 6.

(21) Revisão da Literatura. 2.1.2 Principais métodos de obtenção Várias metolologias para a síntese de cumarina foram desenvolvidas. As metodologias clássicas envolvem três tipos de condensação (Esquema 3). Na de Pechmann (A), ocorre a ciclocondensação do fenol 5 com ꞵ-ceto-ésteres na presença de ácidos de Lewis, como cloreto de alumínio, resultando em cumarinas 6 4substituídas (PECHMANN, 1884). Condensações de Knoevenagel envolvem reação entre salicilaldeído 7 e ésteres em meio básico (B), gerando cumarinas 3-substituídas (VEKARIYA & PATEL, 2014). Por último, na condensação de Perkin (C) a cumarina 6 é obtida através do aquecimento de salicilaldeído 7 com acetato de sódio e ácido acético e derivados (PERKIN, 1868).. Esquema 3. 2.2 Oxazinas A oxazina é um heterociclo de seis membros que contém um átomo de nitrogênio e um átomo de oxigênio. Existe na forma de isômeros (Figura 4) que são diferenciados pela posição dos heteroátomos no anel, assim como na presença e na posição de duplas ligações (SADANANDAN et al., 2016).. 7.

(22) Revisão da Literatura. Figura 4. Estruturas dos isômeros da 1,3-oxazina.. Fonte: Sadanandan et al. (2016).. O isômero 1,3 possui duas estruturas tautoméricas (Figura 5), resultantes da adição intramolecular do grupo hidroxila à ligação C=N para formar a estrutura cíclica B (tautomerismo anel-cadeia). De acordo com a Regra de Baldwing (LÁZÁR & FÜLÖP, 2008), a forma mais favorável é a B (6-endo-trig). Figura 5. Estruturas tautoméricas da 1,3-oxazina.. Fonte: Lázár & Fülöp (2008).. 2.2.1 Produtos naturais e atividade biológica de oxazinas O núcleo oxazínico está presente em diversos produtos naturais como na Terresoxazina, substância encontrada na erva daninha Tribulus terrestres (HUANG et al., 2004); na Maltoxazina, encontrada em cereais, como a cevada, e no malte (YAYLAYAN & MANDEVILLE, 1994) e em árvores da espécie Prosopis tamarugo (SCHMEDA-HIRSCHMANN & JAKUPOVIC, 2000) originárias do Chile. Também é 8.

(23) Revisão da Literatura. encontrada em fungos da espécie Penicillium brevicompactum (A) e nas bactérias Streptomyces rimosus (B) (BUCKINGHAM et al., 2010) (Figura 6). Figura 6. Produtos naturais derivados de oxazinas.. Fonte: A autora (2019).. As oxazinas apresentam, também, uma gama de atividades biológicas já descritas na literatura, como atividade anticancerígena (MANSOURI et al., 2017), antibiótica (KATEGAONKAR et al., 2010a), anti-inflamatória (ZHANG et al., 2017) e antifúngica (BOUAZIZ, 1991). As benzo-1,3-oxazinas possuem atividades antireumáticas. e. anti-hipertensivas. e. as. naftoxazinas. apresentam. atividades. antidepressivas e psico-estimuladoras (SADANANDAN et al., 2016). Além disso, alguns derivados atuam como agonistas dos receptores de progesterona (ZHOU et al., 2010) e os compostos Efavirenz e o Dolutegravir (Figura 8) são utilizados no tratamento de HIV (CLERCQ, 2005). Figura 7. Compostos ativos de medicamentos derivados de oxazina.. Fonte: A autora (2019).. 9.

(24) Revisão da Literatura. 2.2.2 Síntese de oxazinas A introdução do núcleo oxazínico em compostos orgânicos tem sido feita, geralmente, a partir de reações do tipo Mannich de álcoois, formaldeído e aminas (KATEGAONKAR et al., 2010a). Masesane e colaboradores (2014) partiram do 2-aminobenzilálcool 9 e utilizaram diferentes benzaldeídos 10 para a síntese das 1,3-oxazinas 11. Neste método, foi utilizado ácido acético como catalisador em condições de maceração por 5 a 10 minutos, obtendo os produtos com rendimentos acima de 90% (Esquema 4).. Esquema 4 Porém, estes rendimentos foram obtidos ao reagir o composto 9 com benzaldeído não substituído ou com substituintes retiradores de elétrons. Ao utilizar substituintes doadores de elétrons, tais como o-OH e p-OMe, houve a formação da imina 12 (Esquema 5), em proporções de 100:0 e 1:3 para os produtos 12 e 11, respectivamente. O rendimento das reações foi de 98% para o-OH e 97% para pOMe, considerando a mistura de produtos. Não foi possível a separação dos dois produtos por coluna cromatográfica devido às duas formas estarem em equilíbrio.. Esquema 5. 10.

(25) Revisão da Literatura. Dhakane e colaboradores (2014) desenvolveram um método eficiente para síntese de 1,3-oxazinas 16 e 17 através de condensação one-pot multicomponente de α-naftol 15 ou ꞵ-naftol 14 com anilinas 13 e formaldeído, na proporção de 1:1:3, respectivamente, utilizando como catalisador hidrocloreto de tiamina (10 mol%) em água (Esquema 6).. Esquema 6 Os produtos foram obtidos com bons rendimentos, de 75 a 92%, em curtos períodos de tempo, de 20 a 45 minutos. As vantagens deste método são a versatilidade do catalisador, pois é reutilizável, e a reação é conduzida em água. Líquidos iônicos também já foram empregados na síntese de 1,3-oxazinas. Kategaonkar e colaboradores (2010b) partiram de anilinas 13, formaldeído e α-naftol 15. A reação ocorreu à temperatura ambiente, utilizando como catalisador o [bnmim][HSO4], resultando em rendimentos que variaram de 58 a 77% (Esquema 7).. 11.

(26) Revisão da Literatura. Esquema 7 As vantagens deste método, como descrito pelos autores, são a possibilidade de reciclar e reutilizar o líquido iônico, além de tempos curtos de reação (1 a 2 minutos) e procedimento experimental simples. Em outro trabalho, Kategaonkar e colaboradores (2010a) utilizaram como catalisador cloreto de zirconila (20 mol%) (Esquema 8). A partir de anilinas 13 e αnaftol 15, os autores sintetizaram nove derivados de 1,3-oxazinas 17, obtendo rendimentos de 72 a 89%. O catalisador pôde ser reutilizado sem ocasionar grandes diferenças no rendimento e as reações ocorreram em curtos períodos de tempo, de 30 segundos a 1 minuto, à temperatura ambiente.. Esquema 8 Chaskar e colaboradores (2011) realizaram a síntese de onze 1,3-oxazinas 19 utilizando como fonte de nitrôgenio a uréia 18 (Esquema 9). A reação ocorreu via 12.

(27) Revisão da Literatura. condensação multicomponente entre o ꞵ-naftol 14, benzaldeídos 10 e uréia 18 em DMF e 10 mol% de PMA (ácido fosfomolíbdico).. Esquema 9 O catalisador de molibdênio pôde ser reciclado e reutilizado três vezes sem causar diminuição no rendimento. Além disso, tanto grupos doadores quanto retiradores de elétrons no benzaldeído apresentaram ótimos resultados. Uma rota sintética alternativa foi descrita por Cao e colaboradores (2009) a partir de acetilenodiacetato de dietila/dimetila 20, formaldeído, anilinas 13 e ácido clorídrico (10 mol%) em etanol ou metanol (Esquema 10).. Esquema 10. 13.

(28) Revisão da Literatura. Os autores prepararam quinze 1,3-oxazinas 21 com bons rendimentos, de 70 a 84%. Nenhum efeito considerável no rendimento foi observado ao utilizar anilinas com substituintes nas posições meta e para. Entretanto, aminas mais impedidas não forneceram o produto desejado. Sudha e Pasha (2014) também partiram de acetilenodiacetato de dietila (DEAD) 20, mas utilizando ácido sulfúrico em sílica (10 mg/mmol) como catalisador (Esquema 11). Os autores obtiveram bons rendimentos, de 65 a 75% para as oxazinas 21, e o catalisador pôde ser reciclado e reutilizado por até quatro vezes sem perder a eficácia.. Esquema 11 Materiais de partida alternativos foram testados por Palacios e colaboradores (2002). Estes descreveram a síntese de derivados 1,3-oxazínicos 24 e 26 a partir de reação do tipo Diels-Alder de azadienos 22 com etil glioxalato 23 e dietil cetomalonato 25 (Esquema 12). Os produtos foram obtidos com rendimentos de 52 a 92%.. 14.

(29) Revisão da Literatura. Esquema 12 Borpatra e colaboradores (2017) realizaram a síntese intramolecular de 1,3oxazinas sem a utilização de metais e promovida por luz visível, fornecida por uma lâmpada de LED com λ ≈ 530 nm (Esquema 13). Os autores partiram da tetraidroisoquinolina 27 em reação com Eosina Y (2 mol%) em acetonitrila, à temperatura ambiente, formando as oxazinas 28 com rendimentos de 53 à 78%.. Esquema 13. 15.

(30) Revisão da Literatura. Outra metodologia que envolve a oxigenação intramolecular de aminas terciárias foi descrita por Deb e colaboradores (2016). Os autores utilizaram a amina terciária 29 e sintetizaram vinte 1,3-oxazinas 30 utilizando como meio oxidante iodo molecular e TBHP (Esquema 14). Como vantagens deste método, os autores destacam o curto tempo de reação, rendimentos altos (76 a 94%), catalisador barato e não nocivo ao meio ambiente, possibilidade de aumentar a escala de reação e purificação por recristalização.. Esquema 14. 2.2.3 Oxazinas derivadas de cumarina Há vários estudos relacionados tanto à avaliação de atividade biológica quanto à síntese de oxazinas derivadas de cumarina. Entretanto, a maioria descreve a síntese do anel oxazínico a partir de hidroxicumarinas, de acordo com o levantamento realizado na literatura. O relato mais antigo da fusão destes dois heterociclos foi descrito em 1978 por Dike e Merchant. Os derivados de cromen-1,3-oxazin-onas foram sintetizados a partir de reação de condensação entre a 4-hidroxicumarina 31 e iminas 32, em ácido acético glacial. Ao todo, os autores sintetizaram quatro 1,3-oxazinas 33 (Esquema 15), porém sem discussão de rendimento e da otimização das condições reacionais.. Esquema 15 16.

(31) Revisão da Literatura. Em 2017, Zhang e colaboradores sintetizaram dezoito 1,3-oxazinas 35 derivadas da 7-hidroxicumarina 34 e descreveram o estudo da atividade biológica destes compostos. Os compostos 35a-c (Esquema 16) apresentaram boa atividade anti-inflamatória e foram sintetizados com rendimentos de 32 a 67%. Para a síntese destes derivados foi utilizado trietilamina (TEA) em etanol, em refluxo por 4h.. Esquema 16. Outra metodologia para a síntese de derivados oxazínicos a partir de 7hidroxicumarinas foi desenvolvida por Zhang e colaboradores (2016). Com utilização de microondas e DMAP, os autores obtiveram vinte 1,3-oxazinas 35 com rendimentos de 57 a 80%, a partir da 7-hidroxicumarina 34 (Esquema 17). Também realizaram testes biológicos e os compostos apresentaram atividade antifúngica.. Esquema 17 17.

(32) Revisão da Literatura. Em 2014, Mondal e colaboradores descreveram uma série de dezessete 1,3oxazinas 37 derivadas da 3-hidroxicumarina 36 utilizando como catalisador nanopartículas de dióxido de titânio, em reações do tipo one-pot multicomponente (Esquema 18). As vantagens desta metodologia, destacadas pelos autores, são os ótimos rendimentos, que variaram de 76 a 94%, reutilização do catalisador em até cinco vezes sem grande perda de eficiência e a purificação por recristalização em etanol e água (5:1; v/v).. Esquema 18. Karteek e colaboradores (2016) sintetizaram nove derivados de cromen-oxazinonas 40 a partir de 7-bromo-8-metilamida-cumarina 39 (Esquema 19). Todas as moléculas sintetizadas apresentaram interação mais efetiva com duas proteínas relacionadas ao câncer de mama e câncer de cólon, em comparação com os fármacos de referência, Flurouacil e Raloxifeno (Figura 8). Porém, a síntese da 8-aminometil-7bromo-cumarina 38 envolve etapas complicadas, com elevados tempos de reação e temperatura, assim como baixos rendimentos.. 18.

(33) Revisão da Literatura. Esquema 19 Figura 8. Estrutura do Raloxifeno e do Fluoracil.. Fonte: A autora (2019).. 2.3 Triazóis Outra importante classe de compostos heterocíclicos derivados de nitrogênio são os triazóis, que são formados por um anel de cinco membros contendo três nitrogênios. É um composto aromático e possui dois isômeros, o 1,2,3-triazól e o 1,2,4triazól (Figura 9). Além disso, o 1,2,3-triazól pode ser monosubstituído ou na forma de regioisômeros, o 1,4 e o 1,5 dissubstituídos (DHEER et al., 2017).. Figura 9. Isômeros do triazol.. Fonte: A autora (2019).. 19.

(34) Revisão da Literatura. 2.3.1 Atividade biológica Há um crescente interesse nos derivados de triazóis devido às suas propriedades farmacológicas (ANEJA et al., 2018). Alguns medicamentos comerciais possuem este heterociclo na estrutura do princípio ativo (Figura 10). Entre eles estão o Fluconazol e o Ravuconazol, comercializados como antifúngicos (DHEER et al., 2018); Tazobactum. e. Cefatrizina. como. antibióticos;. CAI,. como. agente. anticancerígeno (ZHANG et al., 2017b); e Rufinamida, como agente antiepilético (LEDNISER, 2008, p.108).. Figura 10. Compostos ativos de medicamentos que contêm triazol.. Fonte: A autora (2019).. 2.3.2 Principais métodos de obtenção O 1,2,3-triazol é obtido a partir de reação de cicloadição 1,3-dipolar entre alcinos 41 e azidas orgânicas 42, sob aquecimento, podendo ocorrer a formação de dois regioisômeros (43 e 44). Muitos métodos já foram descritos, especialmente para a síntese específica de cada isômero (Esquema 20). Altas temperaturas fornecem os dois, catalisadores de cobre fornecem o triazol 1,4-dissubstituído 43 e, até o momento, poucos métodos para sintetizar o triazol 1,5-disubstituído 44 foram descritos na literatura, sendo a maioria deles catalisados por rutênio (SMITH & GREANEY, 2013). 20.

(35) Revisão da Literatura. Esquema 20. Lal e Díez-González (2011) utilizaram [CuBr(PPh3)3] para obtenção de 1,2,3triazois 1,4-dissubstituídos 43 através de dois métodos diferentes (Esquema 21). A partir de acetilenos 41, obtiveram vinte e um compostos, com rendimentos de 68 à 99%. Por outro lado, gerando a azida insitu, obtiveram mais três compostos com 53 à 85% de rendimento. Não houve necessidade de purificação em coluna cromatográfica em ambos os métodos.. Esquema 21. Em 2005, Zhang e colaboradores realizaram o estudo de diferentes catalisadores de rutênio na síntese de triazóis. Partindo de azidas orgânicas 42 e acetilenos 41, os autores descreveram que os complexos Ru(OAc)2(PPh3)2 e CpRuCl(PPh3)2 resultaram apenas em triazóis 1,4-dissubstituídos ou na mistura dos dois isômeros, respectivamente. Porém, ao utilizar o complexo Cp*RuCl(PPh3)2, 21.

(36) Revisão da Literatura. obtiveram apenas o regioisômero 1,5-dissubstituído 44 (Esquema 22). Os autores sintetizaram, ainda, onze exemplos para verificar o escopo de reação e obtiveram rendimentos de 80 a 94%.. Esquema 22. Como alternativa ao catalisador de rutênio, Smith e Greaney (2013) desenvolveram uma metodologia para a síntese do isômero 1,5-dissubstituído 44 utilizando dietilzinco como promotor. Eles obtiveram vinte e um compostos, com rendimentos de 49 à 75% (Esquema 23).. Esquema 23. 2.3.3 Triazóis derivados de cumarina Há vários estudos sobre o efeito da incorporação de triazois em moléculas contendo cumarina, principalmente no possível potencial antitubercular que pode ser. 22.

(37) Revisão da Literatura. gerado com esta fusão (ZHANG et al, 2017b), além de outras atividades farmacológicas interessantes. Dentre os híbridos já descritos na literatura, o bis-cromenil-triazol 45 apresenta atividade antitubercular (NAIK et al, 2012); o composto 46 apresenta atividade contra bactérias e fungos (ASHOK et al, 2017); e as triazolocumarinas 47 (PETERSON & BLAGG, 2010) e 48 (REHMAN et al, 2014) apresentam atividade anticancerígena (Figura 11). Figura 11. Triazóis derivados de cumarina com atividade biológica.. Fonte: A autora (2019).. 23.

(38) APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS.

(39) Apresentação e Discussão dos Resultados. 3 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Neste capítulo, serão apresentados e discutidos os resultados obtidos na preparação de 1,3-oxazinas e 1,2,3-triazóis derivados de cumarinas. Inicialmente, será apresentada a preparação dos materiais de partida, seguida da otimização das condições reacionais, apresentação e discussão dos resultados e dos dados espectroscópicos que permitiram a elucidação da estrutura dos compostos preparados. Por fim, serão apresentados os resultados dos testes biológicos realizados com alguns compostos selecionados, bem como o estudo das suas propriedades fotofísicas.. 3.1 Objetivo inicial: reações de Pictet-Spengler O primeiro projeto visava à síntese de tetraidroisoquinolinas 51 derivadas de 4-formilcumarina 49 através de reação de Pictet-Spengler (STÖCKIGT, 2011) com a fenetilamina 50 (Esquema 24).. Esquema 24. Iniciou-se a otimização das condições reacionais utilizando catalisadores típicos de Pictet-Spengler, como CeCl3, BF3.Et2O e PTSA (STÖCKIGT, 2011). Porém, a análise por RMN 1H do bruto das reações não indicou a ciclização, apesar de identificar-se um sinal no CG-MS com m/z igual ao do produto desejado 51. Como nenhum dos testes realizados teve êxito, sintetizou-se a 4-(fenetilamino)cumarina 1a como uma alternativa de material de partida e testou-se com diferentes aldeídos a fim de sintetizar a tetraidroisoquinolina 5 (Esquema 25).. 25.

(40) Apresentação e Discussão dos Resultados. Esquema 25. Foram realizados três testes utilizando como promotor 2 equivalentes de trifluoreto de boro eterato (BF3.Et2O), ácido trifluoroacético (TFA) e tetracloreto de estanho (IV) (SnCl4), em dioxano (Tabela 1). Verificou-se, através de GC-MS (Figura 12), a formação de dois produtos de m/z 277 e 307, com tempos de retenção de 13,65 e 14,70 minutos, respectivamente. Foram propostas duas estruturas para os compostos, sendo o 5 o produto desejado e 52 o subproduto de m/z 307. Pela análise em CCD (cromatografia em camada delgada) havia apenas uma mancha além do material de partida. Este composto foi separado por cromatografia em sílica gel, com os rendimentos descritos na Tabela 1, e analisado por CG-MS e por RMN 1H. O melhor rendimento foi obtido ao utilizar o ácido prótico TFA (Tabela 1, linha 3), com 84% de rendimento após 4 h de reação. Foram obtidos 17 e 54% de rendimento ao utilizar BF3.Et2O e SnCl4, respectivamente (Tabela 1, linhas 1 e 2). Tabela 1. Testes realizados com a 4-aminocumarina 1a.a. Linha Promotor. Solvente. Temp. (°C). Tempo (h). Rend. (%)bc. 1. BF3.Et2O. Dioxano. 70. 3. 17. 2. SnCl4. Dioxano. 60. 2. 54. 3. TFA. Dioxano. 60. 4. 84. aCondições. reacionais: 4-aminocumarina 1a (0,5 mmol), formaldeído 37% (2 mL), promotor (2 equiv.), dioxano (3 mL). bRendimento dos produtos isolados. cProduto 63 isolado.. 26.

(41) Apresentação e Discussão dos Resultados. Figura 12. Espectro de CG-MS da reação com SnCl4.. 52. 1a. 5. % 100. 5. 186. 50. 103 77 51. 277. 91. 65. 131. 116. 0 50.0. 75.0. 100.0. 159. 142. 125.0. 150.0. 205. 176 175.0. 220. 200.0. 234. 262. 248. 225.0. 250.0. 275.0. % 186. 100. 50. 52. 115 216. 77 51. 0. 50.0. 91. 65 75.0. 103 100.0. % 100. 159. 142 125.0. 150.0. 188 175.0. 200.0. 253. 218 225.0. 267. 250.0. 307 308. 281 275.0. 300.0. 1a. 104. 174. 50 51. 65. 77. 91. 118 133. 0 50.0. 75.0. 100.0. 125.0. 146 145 150.0. 265. 207 186. 165. 195. 175.0. 200.0. 221 225.0. 253. 266. 250.0. Fonte: A autora (2018).. A partir da análise do espectro de RMN 1H (Figura 13), identificou-se os sinais do CH2CH2 (H-11 e H-12) da fenetilamina, além de dois simpletos em 4,50 e 4,74 ppm. Ambos têm integração para 2H e, devido ao deslocamento químico, indicam que há dois grupos CH2 vizinhos a átomos eletronegativos. A principal característica do espectro, além dos dois simpletos, é o deslocamento de H-11 e H-12, que permaneceram praticamente com o mesmo deslocamento químico em relação ao composto 1a. A princípio, é esperada uma mudança para campo mais baixo devido à ciclização. A integração dos sinais entre 7,56 e 7,20 ppm, entretanto, indicaram os quatro hidrogênios aromáticos da cumarina e os cinco hidrogênios aromáticos da feniletilamina, indicando que não houve a formação das tetraidroisoquinolinas 5 e 52. Após a análise do espectro de RMN de 1H,. a estrutura mais plausível para o produto seria a 3a.. 27.

(42) Apresentação e Discussão dos Resultados. Figura 13. Espectro de RMN 1H do composto 3a, em DMSO-d6, 400 MHz.. 3a 10. 9. 11. 12. Fonte: A autora (2018).. Em vista do interesse nesta classe de compostos, planejou-se explorar a reatividade de diferentes 4-aminocumarinas 1 em reação com formaldeído, com o objetivo de formação de 1,3-oxazinas 3 (Esquema 26).. Esquema 26. 3.2 Preparação dos materiais de partida Os materiais de partida (4-hidróxi e 4-aminocumarinas) foram preparados a partir de técnicas já descritas na literatura (GAO et al., 2010; RAO e KUMAR, 2014). Além da 4-hidroxicumarina 31 (comercial), foram sintetizadas outras duas cumarinas com substituintes no anel aromático (Figura 14), sendo um ativante (Me) 28.

(43) Apresentação e Discussão dos Resultados. 53 e um desativante (Cl) 54, para verificar seus efeitos eletrônicos nas reações propostas por este trabalho. Figura 14. 4-Hidróxi-cumarinas utilizadas na síntese de 4-aminocumarinas.. Fonte: A autora (2018).. O composto 53 foi preparado a partir do o-cresol 55 (comercial) em reação com o ácido de Meldrum 56 e, após, aquecimento com reagente de Eaton (P2O5/MsOH) (GAO et al., 2010), com 68% de rendimento (Esquema 27A). A 4-hidroxicumarina 54 foi preparada a partir da 2-hidroxiacetofenona 57. Esta foi clorada com N-clorosuccinimida (NCS), formando a 5-cloro-2-hidroxi-acetofenona 58. A condensação de 58 ocorre na presença de NaH e dimetilcarbonato 59 (RAO e KUMAR, 2014), com 63% de rendimento (Esquema 27B). Os procedimentos experimentais estão descritos na Seção 5.. Esquema 27. As 4-aminocumarinas utilizadas como material de partida neste estudo foram sintetizadas a partir das 4-hidroxicumarinas 31, 53 e 54 com diferentes aminas primárias ou acetato de amônio (SAHA et al., 2016), formando os produtos 1a-l com rendimentos de 57 a 82% (Esquema 28).. 29.

(44) Apresentação e Discussão dos Resultados. Esquema 28 3.3 Otimização das condições reacionais e apresentação e discussão dos resultados. O composto 3a foi obtido ao utilizar TFA, SnCl4 e BF3.Et2O. Porém, outros ácidos também podem ser empregados para síntese de 1,3-oxazinas, como apresentados na revisão da literatura. Inicialmente, objetivou-se otimizar a reação entre a 4-aminocumarina 1b e o formaldeído para a síntese do derivado oxazínico 3b (Esquema 29). Foram testados diferentes promotores, além de analisar o solvente, temperatura e quantidade de formaldeído e de promotor necessários (Tabela 2).. 30.

(45) Apresentação e Discussão dos Resultados. Esquema 29 Tabela 2. Otimização das condições reacionais para a síntese da 1,3-oxazina 3aa.. Tempo (h) Rend. (%)b. Linha. Promotor. Solvente. Temp. (°C). 1. TFA. Dioxano. 60. 2. 56. 2. SnCl4. Dioxano. 60. 3. 42. 3. BF3.Et2O. Dioxano. 60. 3. Traços. 4. PTSA. Dioxano. 60. 16. Traços. 5. TFA. THF. 60. 30. 39c. 6. TFA. THF. 60. 2. 46. 7. SnCl4. THF. 60. 1,5. 71. 8. FeCl3.6H2O. THF. 60. 4. 76. 9. FeCl3.6H2O. Água. 60. 2. 34. 10. H3BO3. Dioxano. 60. 5. -. 11. HCl. Dioxano. 60. 1,5. 21d. 12. HCl. THF. 60. 3. 35d. 13. HCl. Água. 60. 2. 44d. 14. H2SO4. THF. 60. 3,5. 47d. 15. H2SO4. Água. 60. 0,5. 77d. 16. H2SO4. Água. 60. 2. 61e. 17. H2SO4. Água. 60. 3,5. 47f. 18. H2SO4. Água. t.a. 0,5. 63d. 19. H2SO4. Água. 60. 0,5. 60dg. aCondições. reacionais: Sistema aberto, 4-aminocumarina (0,5 mmol), solução de formaldeído 37% (2 mL), promotor (1 equiv.), 2 mL de solvente; b Rendimento do produto isolado; c Paraformaldeído (2 equiv.) d12 equiv. de HCl ou H2SO4;e 4 equiv. de H2SO4; f 8 equiv. de H2SO4; g Formaldeído 37% (1 mL).. 31.

(46) Apresentação e Discussão dos Resultados. O consumo do material de partida foi acompanhado por CCD e o produto mostrou-se luminescente quando visto sob radiação UV (254 nm). Primeiramente, foram testados os ácidos utilizados nos testes com a aminocumarina 1a. Com TFA, obteve-se 56% do produto desejado (Tabela 2, linha 1) e com SnCl4, foi obtido 56% após 3 h de reação (Tabela 2, linha 2). Ao utilizar BF3.Et2O e PTSA, a análise por CCD e GC-MS indicou pouco consumo do material de partida e, consequentemente, pouca formação do produto (Tabela 2, linhas 3 e 4). Ao utilizar paraformaldeído em substituição ao formol, o rendimento diminuiu para 39% após 30 h de reação (Tabela 2, linha 5). Modificando-se o solvente para THF, o produto foi formado com TFA, em 46% de rendimento (Tabela 2, linha 6). Ao testar novamente com SnCl4, em THF, o rendimento aumentou para 71% após 1,5 h (Tabela 2, linha 7). Utilizou-se, também, FeCl3.6H2O, o que levou à formação do produto desejado com 76% de rendimento em THF (Tabela 2, linha 8) e 34% em água (Tabela 2, linha 9). Ácidos minerais também foram utilizados e o produto foi formado tanto em água (Tabela 2, linhas 13 e 15) quanto em solventes orgânicos (Tabela 2, linhas 11, 12 e 14). Utilizando HCl, obteve-se rendimento máximo de 44% após 2 h, quando o solvente era água (Tabela 2, linha 13), e rendimentos de 21% e 35% ao utilizar dioxano e THF, após 1,5 e 3 h de reação, respectivamente (Tabela 2, linhas 11 e 12). Trocando-se o promotor para H2SO4, o produto foi obtido com 47% de rendimento após 3,5 h, em THF (Tabela 2, linha 14), e 77% após 0,5 h, em água (Tabela 2, linha 14). O melhor resultado foi obtido utilizando ácido sulfúrico em água (Tabela 2, linha 13). Apesar de apresentar resultado semelhante ao da entrada 7, foi escolhido o uso do ácido mineral em água, em preferência ao catalisador metálico em solvente orgânico. Posteriormente, foram realizados testes para verificar a quantidade de promotor e formaldeído necessários, assim como a temperatura ideal para esta reação. Verificou-se que a diminuição da concentração de formaldeído e de ácido sulfúrico acarretava na diminuição do rendimento da reação (Tabela 2, linhas 16 a 18), o que demonstra a necessidade de um meio com excesso de formaldeído e de ácido. Quando a reação foi realizada sob temperatura ambiente, o rendimento diminuiu para 63% após 0,5 h de reação (Tabela 2, linha 19). A partir destes resultados, a condição. 32.

(47) Apresentação e Discussão dos Resultados. reacional escolhida para a síntese das 1,3-oxazinas foi o uso de ácido sulfurico em água, a 60°C (Tabela 2, linha 15). Após a otimização da reação entre a 4-aminocumarina 1b com formaldeído, estendeu-se o estudo para as aminocumarinas 1c-l a fim de verificar a abrangência desta metodologia. Com formaldeído, a 60 °C, os tempos de reação variaram de 0,5 a 18 h, com rendimentos de 34 a 85% (Tabela 3). Tabela 3. Compostos obtidos com formaldeídoa.. Tempo (h). Rend. (%)b. 1. 4. 56 (84)c. 2. 0,5. 77 (61)c. 3. 0,5. 85. 4. 0,5. 41. 5. 16. 79. Linha. Aminocumarina 1. Produto 3. 33.

(48) Apresentação e Discussão dos Resultados. 6. 16. 34 (78)c. 7. 16. 38 (76)c. 8. 0,5. 49d. 9. 1. 39e. 10. 1,5. -f. 11. 16. 82. 12. 18. 40. a4-Aminocumarina. (0,5 mmol), formaldeído 37% (2 mL), H2SO4 3 mol.L-1 (2 mL), 60 ºC; bRendimento do produto isolado; cTFA (1 equiv.), formaldeído 37% (2 mL), dioxano (2 mL). dAdição de THF; eAdição de THF após 30 min de reação e t.a. fDecompõe-se em coluna, porém é detectável por CGMS.. 34.

(49) Apresentação e Discussão dos Resultados. Não foi observada nenhuma relação entre o substituinte na amina ou na cumarina e os rendimentos obtidos. Os compostos 3c (Tabela 3, linha 3) e 3f (Tabela 3, linha 6) foram obtidos com 85 e 34% de rendimento, respectivamente, apesar de ambos possuirem um grupo metil na posição 8 da cumarina. Da mesma forma, observou-se discrepância nos rendimentos de 3e (Tabela 3, linha 5) e 3f (Tabela 3, linha 6), ambos com R2 = fenila. Grupos desativantes na anilina (Tabela 3, linhas 11 e 12) causaram tanto diminuição (utilizando p-Cl) quanto aumento no rendimento (com p-F). O produto 3j não pôde ser isolado ao utilizar p-Me como substituinte na anilina (Tabela 3, linha 10). Nos testes utilizando R2 = feniletil, obteve-se rendimento de 84% utilizando 2 equivalentes de TFA e dioxano. Então, foram realizados testes com alguns dos compostos obtidos com baixo rendimento para verificar se esta condição não seria a mais adequada. Houve um aumento significativo nos rendimentos de 3f e 3g (Tabela 3, linhas 6 e 7), entretanto, o composto 3b foi obtido com 61% de rendimento nestas condições (Tabela 3, linha 2). Posteriormente, testou-se a reação com diferentes aldeídos a fim de verificar a abrangência das condições reacionais escolhidas (Tabela 4). Apenas com o acetaldeído (Tabela 4, linha 1) obteve-se a 1,3-oxazina 3m desejada. Com benzaldeído (Tabela 4, linha 2), butiraldeído (Tabela 4, linha 3) e a cumarina N-fenil substituída, não verificou-se a formação do produto por CCD e CG-MS, mesmo após 24 h de reação. Tabela 4. Reações de formação de 1,3-oxazinas utilizando diferentes aldeídosa.. Linha Aminocumarina. 1. Aldeído. Produto. Tempo (h). Rend. (%)b. 1. 90. 35.

(50) Apresentação e Discussão dos Resultados. 2. 24. -. 3. 24. -. 24. -. a4-Aminocumarina. (0,5 mmol), aldeído (5 equiv.), H2SO4 3 mol. L-1 (2 mL), 60°C; bRendimento dos. produtos isolados.. A seguir (Esquema 30), apresenta-se a sugestão mecanística para a síntese de 1,3-oxazinas fundamentada em uma proposta similar encontrada na literatura (CAO et al, 2009).. Esquema 30 36.

(51) Apresentação e Discussão dos Resultados. Na primeira etapa ocorre o ataque nucleofílico da dupla ligação da cumarina 1b ao centro eletrofílico do aldeído, seguindo o mecanismo de Prins, resultando em um íon imínio A. O próton é removido, regenerando a insaturação da cumarina (B) e o meio ácido. Na etapa seguinte, o centro eletrofílico do aldeído é novamente atacado, mas pelo par de elétrons livre da amina do intermediário B formando C, e ocorre um prototropismo para formar D. Na próxima etapa, a água é eliminada para fornecer o íon imínio E, que é atacada pelo par de elétrons do oxigênio do álcool vizinho formando o anel oxazínico protonado F, semelhante à uma reação de Prins. Ocorre a desprotonação de F e o produto 3b é formado.. 3.4 Apresentação e discussão dos dados espectrais dos compostos 3b-l Os deslocamentos e multiplicidades dos sinais nos espectros de RMN 1H e 13C, bem como os valores dos respectivos íons moleculares e de outros fragmentos característicos nos espectros de massas, confirmam a formação dos produtos esperados.. 3.4.1 Análise do espectro de RMN 1H do composto 3b. Além dos sinais dos hidrogênios do anel aromáticos, os compostos desta série apresentam características específicas relacionadas aos dois sinais apresentados pelos grupos -CH2 no espectro de RMN 1H (Figura 15), que foram a chave para a elucidação da estrutura destes. O sinal em 4,85 ppm, dupleto no composto 3b, indica os dois H-11, com J = 3,4 Hz. O sinal em 4,52 ppm na forma de simpleto, corresponde aos H-9. Em 8,29 ppm encontra-se o H-12. Na região de 7,86 – 7,31 ppm, os hidrogênios aromáticos H-5, H-7, H-6 e H-8, respectivamente.. 37.

(52) Apresentação e Discussão dos Resultados. Figura 15. Espectro de RMN 1H do composto 3b, em DMSO-d6, 400 MHz.. 3.4.2 Análise do espectro de RMN 13C do composto 3b. No espectro de RMN 13C (Figura 16) observou-se onze sinais, correspondentes aos onze carbonos da molécula. O sinal em 159,9 ppm correspondente ao carbono da carbonila (C-2). Os carbonos do anel aromático da cumarina (C-4’, C-5, C-6, C-7, C-8) encontram-se entre 131,7 e 113,7 ppm e o C-8’ em 152,4 ppm devido à ligação com o átomo de oxigênio. Os sinais vinílicos encontram-se em 147,7 ppm para C-4 e 91,9 ppm para C-3. Os sinais em 72,9 e 63,2 ppm correspondem ao C-11 e ao C-9, respectivamente.. 38.

(53) Apresentação e Discussão dos Resultados. Figura 16. Espectro de RMN 13C do composto 3b em DMSO-d6, 100 MHz.. Conclui-se, a partir dos espectros de RMN 1H e 13C do composto 3b, que estes condizem com a estrutura proposta para os compostos obtidos neste trabalho.. 3.4.3 Análise do espectro de RMN 1H do composto 3l. Verifica-se no espectro de RMN 1H do composto 3l (Figura 17), os hidrogênios do anel aromático na região de 7,52 – 6,95 ppm, sendo representados pelo H-7, H-15 e H-6, H-14, H-8 e o multipleto em 6,96 ppm correspondente ao H-5. Os dois singletos em 5,04 e 4,65 ppm correspondem ao H-11 e H-9, respectivamente.. 39.

(54) Apresentação e Discussão dos Resultados. Figura 17. Espectro de RMN 1H do composto 3l, em DMSO-d6, 400 MHz.. 3.4.4 Análise do espectro de RMN 13C do composto 3l. No espectro de RMN 13C de 3l (Figura 18), observa-se quinze sinais referentes aos dezessete carbonos apresentados pelo composto. O carbono da carbonila encontra-se em 158,7 ppm e os carbonos do anel aromáticos estão na faixa de 130,9 – 115,2 ppm. O C-8’ está em 152,4 ppm e o sinal correspondente ao C-13 encontrase em 145,4 ppm. Os sinais vinílicos encontram-se em 148,5 ppm para C-4 e 110,4 ppm para C-3. Os sinais em 82,6 e 63,2 ppm correspondem ao C-11 e C-9, respectivamente.. 40.

(55) Apresentação e Discussão dos Resultados. Figura 18. Espectro de RMN 13C do composto 3l, emDMSO-d6, 100 MHz.. 3.5 N-alquilação e preparação de triazóis Para a funcionalização dos compostos obtidos neste trabalho, realizou-se a Nalquilação do composto 3b, utilizando hidróxido de potássio e brometo de propargila em DMF (BASSACO et al., 2015), obtendo-se 66% de rendimento para o composto 60 (Esquema 31A). Após, reagiu-se o N-propargil 60 com diferentes azidas orgânicas 72 a fim de sintetizar 1,2,3-triazóis 1,4-dissubstituídos 4 (Esquema 31B) (ALI et al, 2016).. 41.

(56) Apresentação e Discussão dos Resultados. Esquema 31. Ao todo, foram sintetizados cinco compostos, todos obtidos com bons rendimentos (Tabela 5). Os compostos derivados de arilazidas (3a-c) foram obtidos com rendimentos de 65% a 69%. Porém, os derivados de alquil azidas foram obtidos com ótimos rendimentos, de 96% e 84%, para os compostos 3d e 3e, respectivamente. Tabela 5. 1,2,3-Triazóis sintetizados neste trabalhoa.. Linha. 1. Triazol. Tempo (h). Rend (%)b. 4. 68. 42.

(57) Apresentação e Discussão dos Resultados. 2. 3. 69. 3. 5. 65. 4. 4. 96. 5. 5. 84. aN-propargil-oxazina. 60 (0,5 mmol), ascorbato de sódio (5 mol%), uréia (5 mol%), CuSO 4.5H2O (5 mol%) MeOH (5 mL), azida (1,3 equiv.); bRendimento obtido para o produto isolado.. 43.

(58) Apresentação e Discussão dos Resultados. 3.5.1 Apresentação e discussão dos dados espectrais dos compostos 60 e 4. Para a elucidação da estrutura dos compostos obtidos foram analisados os espectros de RMN 1H e RMN. 13C,. no qual foi possível determinar qual dos isômeros. do 1,2,3-triazol foi obtido, além da comprovação por análise de Raio-X.. 3.5.1.1 Espectros de RMN 1H do composto 60. Foi possível identificar a formação do derivado N-propargílico da 1,3-oxazina 3b através da análise por RMN 1H (Figura 19). Verificou-se que, além dos sinais já descritos do composto 3b, que o sinal correspondente ao H em 8,29 ppm não estava mais presente. Observou-se, ainda, a presença de um dupleto em 4,15 ppm integrado para 2, correspondente aos H-13 e um tripleto em 3,33 ppm, correspondente ao H-15, ambos com J = 2,5 Hz, confirmando a propargilação do composto 3b. Figura 19. Espectro de RMN 1H do composto 60, em DMSO-d6, 400 MHz.. 44.

(59) Apresentação e Discussão dos Resultados. 3.5.1.2 Espectros de RMN e 13C do composto 60. No espectro de RMN 13C (Figura 20) observou-se três sinais a mais em relação ao precursor 3b, correspondentes ao C-13, C-14 e C-15, com deslocamento de 42,0, 79,5 e 78,9 ppm 75,5, respectivamente. Figura 20. Espectro de RMN 13C do composto 60, em DMSO-d6, 100 MHz.. 3.5.1.3 Espectros de RMN 1H do composto 4a. Compararam-se os valores de deslocamento do hidrogênio do anel triazólico do composto 4a (Figura 21) com os valores encontrados na literatura. Triazóis 1,4dissubstituídos possuem o deslocamento deste hidrogênio entre 8 e 9 ppm (NOCENTINI et al, 2015). No isômero 1,5-dissubstituído este sinal aparece em torno de 7,5 – 7,8 ppm (RASMUSSEN et al, 2007). Pode-se afirmar, a partir de análise por RMN de 1H que os compostos obtidos correspondem ao isômero 1,4-dissubstituído. Na região dos aromáticos, entre 8,21 – 7,42 ppm, estão o H-5, H-18 , H-19 e H-20, H-7, H-6 e H-8. Os simpletos em 4,66 e 4,55 ppm correspondem ao H-11 e H9, respectivamente, e o H-13 corresponde ao sinal em 4,57 ppm.. 45.

(60) Apresentação e Discussão dos Resultados. Figura 21. Espectro de RMN 1H do composto 4a, em DMSO-d6, 400 MHz.. 3.5.1.4 Espectros de RMN 13C do composto 4a. No espectro de RMN de. 13C. (Figura 22), observou-se que os sinais de C-14 e. C-15 do material de partida 60 não estavam presentes. Entretanto, verificou-se a presença dos carbonos do triazol em 131,4 e 120,0 ppm. Além disso, foi possível observar dezoito sinais, indicando a presença dos vinte carbonos do composto 4a, nove sinais na região dos aromáticos em 144,4 – 115,9 ppm, quatro a mais que o composto 60, indicando os seis carbonos do anel aromático ligado ao N-16.. 46.

(61) Apresentação e Discussão dos Resultados. Figura 22. Espectro de RMN 13C do composto 4a, em DMSO-d6, 100 MHz.. 3.5.2 Determinação por Raios-X Para determinação da estrutura dos compostos 4, foi realizada uma análise de Raios-X de monocristal (Figura 23) do composto 4a, confirmando a estrutura proposta. Evidenciou-se que os triazóis preparados são 1,4-dissubstituídos. Figura 23. Projeção ORTEP do composto 4a determinada por cristalografia de Raios X.. Fonte: A autora (2019).. 47.

(62) Apresentação e Discussão dos Resultados. 3.6 Propriedades fotofísicas As propriedades fotofísicas dos heterociclos sintetizados foram examinadas, começando com a análise de seus espectros de absorção eletrônica na região do UVvis (Figura 24), realizado em soluções de DMSO diluídas (10-4 mol.L-1). Os espectros de excitação foram obtidos na região entre 250 e 400 nm. Figura 24. (A) Espectro de excitação 3a-m em DMSO em concentração de 10-4 mol. L-1. (B) Espectros de emissão dos compostos 3a-m, em DMSO em concentração de 10-6 mol.L-1. Fonte: A autora (2019).. Foi observado que os compostos exibiram espectros com uma forma geral similar, com três máximos distinguíveis, em torno de 255, 285 e 315 nm. Todos os compostos apresentaram absorção muito baixa (<375 nm), sendo transparentes na região espectral do visível, sendo o derivado fluorado 3k com absorção visivelmente maior (λmax = 313 nm). 48.

(63) Apresentação e Discussão dos Resultados. As medições de fluorescência foram também feitas em soluções de DMSO a concentração de 10-6 M, empregando 9,10-difenilantraceno (DPA, Φf = 0,65) em CHCl3 como padrão. Tabela 6. Dados fotofísicos dos compostos 3a-m. Linha. Comp.. λmax, nm. λem, nm. E0-0. Deslocamento de. N°. N°. (ε; mol-1.cm-1)a. (Φf)b. (eV)c. Stokes (nm)d. 1. 3a. 257 (3878), 306 (4737). 428 (0.66). 3.483. 122. 2. 3b. 279 (2529), 314 (3693). 380 (0.48). 3.594. 66. 3. 3c. 279 (2521), 316 (3696). 379 (0.30). 3.583. 63. 4. 3d. 306 (6019), 324 (6347). 395 (0.42). 3.492. 71. 5. 3e. 280 (2428), 314 (3590). 502 (0.32). 2.870. 188. 6. 3f. 287 (4151), 315 (4521). 495 (0.37). 2.837. 180. 523 (0.69). 2.883. 201. (sh),e. 7. 3g. 8. 3h. 265 (3836), 303 (5022). 416 (0.59). 3.492. 113. 9. 3i. 260 (4607), 305 (5546). 426 (0.52). 3.454. 121. 10. 3k. 280 (6578), 313 (8530). 501 (0.41). 2.871. 188. 11. 3l. 281 (3575), 314 (4940). 492 (0.68). 2.890. 178. 12. 3m. 296 (3448), 315 (3664). 377 (0.25). 3.647. 62. 268. 322 (4507). aEm. solução de DMSO com concentração 10-4 mol.L-1;a posição do primeiro máximo (~255 nm) não está informado; b Em solução de DMSO com concentração de 10-6 mol.L-1, empregando DPA como padrão (Φf = 0.65) em CHCl3; c E0-0 = 1240/ λ; d ∆λ = λem- λabs (em nm); e ombro.. De acordo com a Tabela 6, todos os compostos apresentaram fluorescência, sendo que o comprimento de onda de excitação está entre 303 e 324 nm e o comprimento de onda de emissão encontra-se entre 377 e 523 nm. Observou-se que a emissão máxima (λem) e os rendimentos quânticos de fluorescência (Φf) mostraram dependência em relação aos substituintes da cumarina e da oxazina. Nos compostos com N-H livre (3b-d e 3m), o λem máximo encontra-se em torno de 377 nm para o composto 3m e 395 nm para 3d, apresentando, ainda, pequenos deslocamentos de Stokes (62 – 71 nm) (linhas 2-4 e 12). No entanto, a inserção de substituintes no nitrogênio causa um desvio para a região do vermelho nos máximos de emissão, correspondendo a 523 nm para o composto 3g e 416 nm para 3h. Nos compostos contendo substituintes não conjugados (3a e 3h-i) (linhas 1, 8 e 9), o λem máximo encontra-se na faixa de 416-428 nm, com deslocamentos de Stokes em torno de 117 nm. Esses compostos também exibiram maiores valores de Φf (0,52-0,66) em comparação com os compostos com N-H livre (linhas 2-4 e 12). 49.

(64) Apresentação e Discussão dos Resultados. Os compostos substituidos com N-aril (linhas 5-7 e 10-11) apresentaram valores máximos de emissão em torno de 500 nm, na região do verde, representando deslocamentos de Stokes maiores ainda, na faixa de 178-201 nm. A determinação dos espectros de excitação do N-propargil 60 e dos derivados 1,2,3-triazóis 4a-e (Figura 25) também foi realizada em soluções de DMSO. Figura 25. (A) Espectro de excitação do composto 60 e dos 1,2,3-triazóis 5a-e em DMSO, na faixa de 250-450 nm. (B) Espectro de emissão dos compostos na faixa de 350-580 nm.. Fonte: A autora (2019).. Em geral, os espectros são semelhantes aos do composto 3h, estruturalmente similar (Figura 24A), exibindo um pico agudo na região de 260 nm (Tabela 7) e um pico duplo em torno de 302 e 314 nm (linhas 1-5), com exceção do derivado 4e, que sofreu uma mudança batocrómica de 10 nm, exibindo um ombro em torno de 315 nm e um pico a 324 nm (linha 6). Os espectros de emissão dos 1,2,3-triazóis foram semelhantes ao espectro de emissão do composto 3h, apresentando valores de Φf, na faixa de 0,41-0,66, e deslocamento de Stokes (89-112 nm) semelhante.. 50.

(65) Apresentação e Discussão dos Resultados. Tabela 7. Dados fotofísicos dos compostos 60 e 4a-e. Linha. λmax, nm. Comp. (ε;. mol-1.cm-1)a. λem, nm. E0-0. Deslocamento. (Φf)b. (eV)c. de Stokes (nm)d. N°. N°. 1. 60. 266 (5151), 301 (6417), 314 (6045). 411 (0.63). 3.483. 97. 2. 4a. 268 (1940), 302 (2519), 314 (2368). 415 (0.64). 3.594. 101. 3. 4b. 260 (6803), 302 (4942), 314 (4551). 413 (0.41). 3.604. 99. 4. 4c. 258 (5135), 301 (3111), 314 (2793). 426 (0.61). 3.604. 112. 5. 4d. 262 (7181), 301 (4406), 314 (3951). 411 (0.66). 3.615. 97. 6. 4e. < 250 nm, 324 (7987). 413 (0.50). 3.406. 89. aEm. solução de DMSO com concentração 10-4 mol.L-1; b Em solução de DMSO com concentração de 10-6 mol.L-1, empregando DPA como padrão (Φf = 0.65) em CHCl3; c E0-0 = 1240/ λ; d ∆λ = λem- λabs (em nm).. 3.7 Avaliação da atividade biológica De acordo com o levantamento realizado na literatura, muitos compostos derivados de oxazinocumarinas e triazolocumarinas apresentam atividades biológicas interessantes, tais como ação anti-inflamatória (ZHANG et al., 2017), antifúngica (ZHANG et al., 2016), antitubercular (NAIK et al., 2012) e anticancerígena (REHMAN et al., 2014). Portanto, foram realizados testes de análise de atividade antibacteriana e antifúngica de alguns compostos sintetizados neste trabalho (Tabela 8). Nenhum dos compostos analisados apresentou atividade antibacteriana. Entretanto, o composto 3b apresentou boa atividade contra três tipos de fungos, com o resultado de Concentração de Inibição Mínima (CIM) melhor do que os compostos de referência Fluconazol e Nistatina para o fungo Candida krusei. O composto 3d apresentou resultado de CIM melhor do que o fluconazol para Candida tropicalis. Os compostos 3l e 3m também apresentaram excelentes resultados contra Candida krusei e contra Candida glabrata. Dentre os triazóis analisados, apenas o composto 4e apresentou boa atividade antifúngica. Os cinco triazóis foram analisados contra tuberculose, porém nenhum resultado satisfatório foi obtido.. 51.

(66) 25. 50. 1,56. 50. 50. 50. 100. 12,5. 200. Candida tropicalis. Candida krusei. Candida parapslosis. Cryptococcus neoformans. Cryptococcus gatti. Sacharomyces cerivisae. Candida dublienses. Candida glabrata. CIM. Candida albicans. Microorganismo. 3b. 200. >200. >200. 100. 200. >200. >200. 200. >200. CLM. 100. 100. 100. 25. 50. 100. 200. 6,25. 200. CIM. 3d. 300. 200. >200. 50. 50. >200. -. >200. >200. CLM. 6,25. 25. 100. 50. 50. 50. 1,56. 50. 100. CIM. 3l. 200. >200. >200. 100. >200. >200. >200. >200. >200. CLM. 3,12. 100. 100. 50. 50. 100. 1,56. 100. 100. CIM. >200. >200. 200. 100. 100. >200. 100. 200. >200. CLM. 3m. 100. 25. 100. 25. 50. 100. 100. 100. 100. CIM. 4d. 200. 100. >200. 25. 50. >200. 200. >200. 200. CLM. 1,56. 200. 200. 50. 50. 100. 100. 200. 200. CIM. 4e. >200. >200. >200. 100. 100. >200. 100. >200. >200. CLM. 1,56. 3,12. 1,56. 1,56. 1,56. 1,56. 1,56. 1,56. 1,56. CIM. 1,56. >200. 100. >200. 50. >200. 6,25. 200. 100. CLM. Nistatina. 3,12. 1,56. 1,56. 6,25. 6,25. 1,56. 25. 50. 50. CIM. 100. 100. 25. 12,5. 25. 6,25. 100. 200. 200. CLM. Fluconazol. Apresentação e Discussão dos Resultados. Tabela 8. Testes de atividade biológica realizados com alguns compostos obtidos neste trabalho.. 52.

(67) CONSIDERAÇÕES FINAIS.