Desenvolvimento de novos complexos de cobre com derivados fenantrolínicos e isoniazida

INSTITUTO DE QUÍMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

Desenvolvimento de novos complexos de cobre com derivados

fenantrolínicos e isoniazida

Francimar Lopes de Sousa Junior

FRANCIMAR LOPES DE SOUSA JÚNIOR

DESENVOLVIMENTO DE NOVOS COMPLEXOS DE COBRE COM DERIVADOS FENANTROLÍNICOS E ISONIAZIDA

Dissertação apresentada ao programa de pós graduação em química como parte dos requisitos para obtenção do grau de mestre.

Orientador: Prof(a). Dr(a). Ana Cristina Facundo de Brito Pontes

Co-orientador: Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes

NATAL, RN 2018

Sousa Junior, Francimar Lopes de.

Desenvolvimento de novos complexos de cobre com derivados fenantrolínicos e isoniazida / Francimar Lopes de Sousa Junior. - 2018.

104 f.: il.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química. Natal, RN, 2018.

Orientador: Prof. Dra. Ana Cristina Facundo de Brito Pontes. Coorientador: Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes.

1. Complexos de cobre - Dissertação. 2. Derivados

imidazólicos - Dissertação. 3. Isoniazida - Dissertação. I. Pontes, Ana Cristina Facundo de Brito. II. Pontes, Daniel De Lima. III. Título.

RN/UF/BCZM CDU 542

AGRADECIMENTOS

Primeira gostaria de agradecer a Deus, pelas bênçãos realizadas em minha vida. Sou grato por toda paciência, sabedoria, discernimento e oportunidades que surgiram ao longo desta caminhada.

Aos meus pais Francimar Lopes De Sousa e Sandra Cristina de Araújo Sousa, por todo amor, carinho, ensinamentos e apoio, dedicados desde sempre. Vocês são tudo na minha vida, tudo que aprendi e a pessoa a qual me tornei, agradeço totalmente a vocês. Aos meus avós, Francisco Inácio Felix de Araújo e Francisca Jovelina de Araújo pelas suas orações, palavras de confiança e apoio que alegra o meu coração mesmo em momentos difíceis.

A toda minha família Sousa, mas em especial a minha tia Niete e seu esposo Leto que contribuíram sempre que possível na minha vida acadêmica, dividindo experiências, com muito carinho e motivação. Aos meus irmãos Lucas, Frank e Alysson, pelo apoio e os momentos de descontração.

Aos meus amigos que sempre ajudaram de alguma forma nesta minha caminhada, em especial a Fernando, Ketlyn, Larissa e Ilana.

Ao Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes por toda compreensão, paciência e disponibilidade de compartilhar seus conhecimentos e experiência sempre que preciso, mais acima de tudo, por ter sido um grande amigo em todos os momentos. A sua orientação foi fundamental para o meu desenvolvimento acadêmico, profissional e principalmente pessoal, agradeço plenamente ao senhor.

Aos professores Dr. Francisco Ordelei Nascimento da Silva e Dra. Ana Cristina Facundo de Brito Pontes pela atenção e esclarecimento de dúvidas.

Aos meus amigos do Laboratório de Química de Coordenação e Polímero - LQCPol: Alexsandro, Anallicy, Francimar, Talita, Magno, Juliany, Mayara, Katherine, Thuanny, Andresa e Verônica obrigado por todo carinho, incentivo, trocas de experiência e momentos de alegria. Em especial a Wendy pela sua amizade e que também me auxiliou nos primeiros experimentos no laboratório.

RESUMO

Os derivados imidazólicos [4,5-f] da 1-10-fenantrolina-5,6-diona (phendiona) apresentam uma grande importância na bioinôrganica devido suas propriedades biológicas, tais como a clivagem do DNA e seu potencial antibacteriano, como também pela sua versatilidade sintética que possibilita a inclusão de grupos que venham a potencializar suas características bioquímicas. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar e caracterizar novos complexos de cobre com os derivados fenantrolínicos tendo a isoniazida (INH) como ligante adicional. Com isso, foram sintetizados os complexos [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2, sendo L a phendiona e os

derivados imidazólicos obtidos a partir da reação da phend com o 4-cianobenzaldeído e 4-nitrobenzaldeído, referenciados como L-CN e L-NO2 respectivamente. Os ligantes e

complexos foram sintetizados a partir de metodologias adaptadas tendo como base compostos semelhantes descritos na literatura e caracterizados por técnicas espectroscópicos (Uv-Vis, Fluorescência, IV e Raman) e eletroquímicas. A partir dos espectros vibracionais foi possível verificar o estiramento C=O do ligante phend e os principais modos do imidazol presente nos ligantes L-CN e L-NO2, além disso, foi

possível determinar que o ligante INH se coordenou de forma bidentada. Os espectros eletrônicos em DMSO apresentaram as bandas intraligantes na região de 200 a 400 nm e as transições d-d em 767, 741 e 732 nm para os complexos [Cu(phend)Cl2],

[Cu(L-CN)Cl2] e cis-[Cu(L-NO2)Cl2] respectivamente. Para os complexos com a INH as bandas

d-d foram observadas nas regiões de 760, 721 e 719 nm para o [Cu(phend)(INH)2]Cl2, cis-[Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 e cis-[Cu(L-NO2)(INH)2]Cl2 respectivamente, além disso,

verificou-se a seguinte relação para o desdobramento do campo ligante Cl- < INH < phendiona < L-CN < L-NO2. A partir da fluorescência, foi possível observar a emissão

dos compostos na região de 450 a 565 nm, como também uma relação das energias das bandas de emissão com o caráter receptor dos ligantes. Adicionalmente, os voltamogramas cíclicos dos complexos cis-[Cu(L)Cl2] apresentaram apenas um par redox

indicativo do processo Cu2+/Cu+, entretanto, com a substituição dos cloretos pela INH foi possível verificar dois pares redox referentes aos processos Cu2+/Cu+ e Cu+/Cu0.

ABSTRACT

Imidazole [4,5-f] derivatives of 1-10-phenanthroline-5,6-dione (phendiona) are of great importance in bioinorganic because of their biological properties, such as DNA cleavage and its antibacterial potential, as well as its synthetic versatility, it allows the inclusion of groups that will enhance its biochemical characteristics. In this context, the present work has the objective of synthesizing and characterizing new copper complexes with phenanthroline derivatives having isoniazid (INH) as an additional ligand. Thus, [Cu(L)Cl2] and [Cu(L)(INH)2]Cl2, where synthesized L being phend and imidazole

derivatives obtained from the phend reaction with cyanobenzaldehyde and 4-nitrobenzaldehyde, referenced to L-CN and L-NO2. Ligands and complexes were

synthesized from adapted methodologies based on similar compounds described in the literature and characterized by spectroscopic (Uv-Vis, IV and Raman) and electrochemical techniques. The vibrational spectra it was possible to verify the C=O stretches of the phend ligand and the main modes of the imidazole present in the ligands L-CN and L-NO2, in addition, it was possible to determine that INH ligand was

coordinated bidentately. The electron spectra in DMSO showed the intraligant bands in the region of 200 to 400 nm and the d-d transitions in 767, 741 and 732 nm for the complexes [Cu(phend)Cl2], [Cu(L-CN)Cl2] and [Cu(L-NO2)Cl2] respectively. For

complexes with a INH ligand as d-d bands were observed in the regions 760, 721 and 719 nm for [Cu(phend)(INH)2]Cl2, [Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 and [Cu(L-NO2)(INH)2]Cl2

respectively, moreover, the following relationship was found ligand field unfolding Cl- < INH < phend < L-CN < L-NO2. The fluorescence, it was possible to observe the emission

of the compounds in the region of 450 to 565 nm, as well as a relation of the energies of the emission bands with the receptor character of the ligands. In addition, the cyclic voltammograms of [Cu(L)Cl2] complexes showed just the one redox pair indicative of

the Cu2+/Cu+ process, however, with the replacement of the chlorides by INH it was possible to verify two redox pairs Cu2+/Cu+ and Cu+/Cu0 processes.

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 - Ciclo da Mycobacterium tuberculosis no organismo humano... 19

Figura 02 - Fármacos utilizados no tratamento da tuberculose... 20

Figura 03 - Interação e ativação da INH com o NAD+... 21

Figura 04 - Representação das bases de Schiff derivadas da INH com pirazol, com R1 e R2 _{igual a cloro nas posições 1-3... 22}

Figura 05 - Estrutura do complexo de cobre com atividade antitubercular... 23

Figura 06 - Sítios de coordenação da phendiona e suas características... 24

Figura 07 - Estrutura base dos derivados imidazólicos [4,5-f]... 25

Figura 08 - Mecanismo da reação de formação dos derivados imidazólicos [4,5-f]... 26

Figura 09 - Produção dos ROS a partir de complexos de cobre-phen... 28

Figura 10- Estrutura do ligante phendiona ... 31

25 Figura 11 - Estrutura proposta para o L-CN... 32

26 Figura 12 - Estrutura proposta para o L-NO2... 32

Figura 13 - Estrutura proposta para o CuPhend... 33

Figura 14 - Estrutura proposta para o CuLCN... 33

Figura 15 - Estrutura proposta para o CuLNO2... 34

Figura 16 - Estrutura proposta para o CuPdI... 35

Figura 17 - Estrutura proposta para o CuCNI... 36

Figura 18 - Estrutura proposta para o CuNO2I... 36

Figura 19 - Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 4000 a 400 cm-1... 40

Figura 20 - Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 1800 a 1050 cm-1_{... 41}

Figura 21 - Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 1050 a 400 cm-1 ... 41

Figura 22 - Sobreposição dos espectros da phend (preto), CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1... 43

Figura 23 - Sobreposição dos espectros da phend (preto), CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 1750 a 1370 cm-1... 44

Figura 24 - Sobreposição dos espectros da phend (preto), CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 1370 a 900 cm-1_{... 45}

Figura 25 - Sobreposição dos espectros da phend (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 900 a 400 cm-1... 46

Figura 26 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 4000 a 1800

cm-1... 48

Figura 27 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1800 a 1380

cm-1... 49 Figura 28 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend

(preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1380 a 900

cm-1... 50 Figura 29 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto),

CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 900 a 400 cm-1... 51

Figura 30 - Ambiente químico entorno do íon Cu2+ _{nos complexos CuPhend, CuLCN}

e CuLNO2... 52

Figura 31 - Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm -1_………...

....

54 Figura 32 - Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto),

CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1800 a 1000 cm -1

... ..

54 Figura 33 - Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto),

CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1000 a 100 cm -1_...

...

55 Figura 34 - Ambiente químico entorno do íon Cu2+ nos complexos CuPdI, CuCNI e

CuNO2I... 56

Figura 35 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 4000 a 1800 cm -1_{... 57}

Figura 36 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1800 a 1380 cm -1_{... 57}

Figura 37 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1380 a 900 cm -1_...

..

58 Figura 38 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto),

CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 900 a 400 cm -1_{... 59}

Figura 39 - Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 4000 a 1800 cm -1_{... 62}

Figura 40 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1750 a 900 cm -1_{... 63}

Figura 41 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 900 a 100 cm -1_{... 64}

Figura 42 - Espectro eletrônico da INH em acetonitrila, na região de 190 a 1000 nm... 65 Figura 43 - Espectros eletrônicos da phend (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2

(azul) em acetonitrila, na região de 190 a 500 nm... 67 Figura 44 - Cromóforo dos derivados imidazólicos... 68 Figura 45 - Sobreposição dos espectros eletrônicos em acetonitrila dos complexos

CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de (a)

190 a 1000 nm e (b) 190 a 500 nm... 70 Figura 46 - Deconvolução do espectro eletrônico do CuLCN em acetonitrila, na

região de 255 a 340 nm... 71

Figura 47 - Deconvolução do espectro eletrônico do CuLNO2 em acetonitrila, na

região de 255 a 325 nm... 71

Figura 48 - Sobreposição dos espectros eletrônicos em DMSO dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de (a)

190 a 1000 nm e (b) 190 a 500 nm... 72 Figura 49 - Sobreposição das bandas d-d em DMSO dos complexos CuPhend

(preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 600 a 1000

nm... 73 Figura 50 - Sobreposição dos espectros em acetonitrila dos complexos CuPdI

(preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de (a) 230 a 1000

nm e (b) 230 a 450 nm... 75 Figura 51 - Sobreposição das bandas d-d em DMSO dos complexos CuPdI (preto),

CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 550 a 1000

nm... ..

76 Figura 52 - Comparação dos desdobramentos para o íon livre, simetria Oh e D4h de

compostos d9... 77 Figura 53 - Espectro de emissão da phendiona (preto) e da solução CH3CN/DMSO

(vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm... 79 Figura 54 - Espectro de emissão da L-CN (preto) e da solução CH3CN/DMSO

(vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm... 80 Figura 55 - Espectro de emissão da L-NO2 (preto) e da solução CH3CN/DMSO

(vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm... 80 Figura 56 - Espectro de emissão da CuLCN (preto) e da solução CH3CN/DMSO

Figura 57 - Espectro de emissão da CuLNO2 (preto) e da solução CH3CN/DMSO

(vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm... 83 Figura 58 - Espectro de emissão da CuCNI (preto) e da solução CH3CN/DMSO

(vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm... 84 Figura 59 - Espectro de emissão da CuNO2I (preto) e da solução CH3CN/DMSO

(vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm... 85 Figura 60 - Voltamograma cíclico da phend em DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC e 100

mV.s-1... 87 Figura 61 - Estados redox da phendiona... 87 Figura 62 - Voltamograma cíclico da INH em DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC e 100

mV.s-1_{... 89}

Figura 63 - Atribuição do processo de redução da INH em meio aquoso ... 90 Figura 64 - Voltamograma cíclico do CuPhend em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100

mVs-1... 90 Figura 65 - Voltamogramas cíclicos do CuLCN (Vermelho) e CuLNO2 (preto), em

DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs-1... 91 Figura 66 - Voltamograma cíclico do CuPdI em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs

-1_{... 93}

Figura 67 - Voltamogramas cíclicos do CuCNI (Vermelho) e CuNO2I (preto), em

LISTA DE TABELAS

Tabela 01 - Reagentes e solventes utilizados nos procedimentos experimentais... 30

Tabela 02 - Atribuições dos principais modos vibracionais do espectro de infravermelho da INH em pastilha de KBr e comparação com a literatura... 43 Tabela 03 - Atribuições dos principais modos vibracionais dos espectros de

infravermelho da phendiona, L-NO2 e L-CN... 48

Tabela 04 - Atribuições dos principais modos vibracionais dos espectros de infravermelho do CuPhend, CuLNO2 e CuLCN... 49

Tabela 05 - Tabela de caracteres do grupo pontual C2v... 54

Tabela 06 - Comparação das bandas Cu-N e Cu-Cl, nos espectros de Raman dos complexos... 54 Tabela 07 - Os principais modos vibracionais e suas respectivas atribuições dos

complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I... 61

Tabela 08 - Comparação dos principais modos da INH, dos complexos CuPdI, CuCNI, CuNO2I com semelhantes na literatura... 62

Tabela 09 - Tabela de caracteres do grupo pontual D4h... 62

Tabela 10 - Comparação das bandas da INH em diferentes solventes... 67

Tabela 11 - Comparação entre as bandas dos ligantes phendiona, L-CN e L-NO2 em

diferentes solventes... 69 Tabela 12 - Comparação das absortividades molares das bandas dos ligantes

phendiona, L-CN, L-NO2 e INH em DMSO... 70

Tabela 13 - Comparação das absortividades molares das bandas dos complexos CuPhend, CuLCN, CuLNO2 em DMSO... 74

Tabela 14 - Comparação das absortividades molares das bandas dos complexos CuPdI, CuCNI, CuNO2I em DMSO... 76

Tabela 15 - Dados eletroquímicos da voltametria cíclica dos derivados L-CN e L-NO2,

em 0,1 M TBAP em DMSO a 25ºC... 88 Tabela 16 - Dados do voltamograma do CuPhenD em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC.... 90

Tabela 17 - Dados dos voltamogramas cíclicos dos complexos CuLCN e CuLNO2 em

DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC... 91 Tabela 18 - Potenciais catódicos dos complexos em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC... 92

Tabela 20 - Dados eletroquímicos para o CuCNI e CuNO2I em DMSO e 0,1 M TBAP

a 25ºC... 94

Tabela 21 - Potenciais catódicos dos complexos [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2 em

LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS

V1/2 Raiz Quadrada da velocidade de varredura

ε Absortividade molar

δ Deformação angular

υ Estiramento

AIDS Síndrome da imunodeficiência adquirida CuCNI [Cu(L-CN)(INH)2]Cl2

CuNO2I [Cu(L-NO2)(INH)2]Cl2

CuPdI [Cu(Phend)(INH)2]Cl2

CuLCN [Cu(L-CN)Cl2]

CuLNO2 [Cu(L-NO2)Cl2]

CuPhend [Cu(Phend)Cl2]

CV Voltametria Ciclica

E.coli Escherichia coli E. faecalis Enterococcus faecalis

EMB Etambutol

K. Pneumoniae Klebsiella pneumoniae

L-CN 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza-ciclopenta[1]-fenantreno-2-il)-benzonitrilo

L-NO2 4(2,3Dihidro1H1,3,7,8tetraazaciclopenta[1]fenantreno2il)

-benzonitro

MB Mycobacterium tuberculosis

MIC Concentração inibitória mínima

NAD+ _{Dinucleótido de nicotinamida e adenina}

HIV Vírus da imunodeficiência humana

INH Isoniazida

IV Espectroscopia Vibracional na região do Infravermelho IC50 Concentração necessária para inviabilizar 50% das células

Phen 1,10-fenantrolina

Phendiona 1,10-fenantrolina-5,6-diona

PZA Pirazinamida

R Espectroscopia Raman

RPM Rifampicina

S. aureus Staphylococcus aureus

SOD Superóxido dismutase

TB Tuberculose

TBAP Perclorato de tetrabutilamônio TBEP Tuberculose extra pulmonar TBP Tuberculose pulmonar

Uv-Vis Espectroscopia Eletrônica na Região do Ultravioleta e Visível AIDS Síndrome da imunodeficiência adquirida

Sumário 1. INTRODUÇÃO ... 16 2. OBJETIVOS... 18 2.1 OBJETIVO GERAL ... 18 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICIOS ... 18 3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 19 3.1 TUBERCULOSE ... 19 3.2 ISONIAZIDA ... 21 3.3 1,10-FENANTROLINA-5,6-DIONA ... 23

3.4 DERIVADOS IMIDAZÓLICOS [4,5-F] DA PHENDIONA ... 25

3.5 COMPOSTOS DE COBRE COMO POSSÍVEIS FÁRMACOS ... 27

4.0 PARTE EXPERIMENTAL ... 30

4.1 REAGENTES UTILIZADOS ... 30

4.2 PROCEDIMENTOS DE SÍNTESES DOS LIGANTES ... 31

4.2.1 Síntese da 1,10-fenantrolina-5,6-diona ... 31

4.2.2 Síntese dos derivados fenantreno-2-il)-benzonitrilo (L-CN) e 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza-ciclopenta[1]-fenantreno-2-il) -benzonitro (L-NO2)... 31

4.3 PROCEDIMENTO DE SÍNTESES DOS COMPLEXOS ... 32

4.3.1 Síntese do complexo [Cu(phend)Cl2] (Cuphend) ... 32

4.3.2 Síntese dos complexos [Cu(L-CN)Cl2] (CuLCN) e [Cu(L-NO2)Cl2] CuLNO2 . 33 4.3.3 Síntese do complexo [Cu(Phend)(INH)2]Cl2 CuPdI ... 34

4.3.4 Sínteses dos complexos [Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 (CuCNI) e [Cu(L-NO2)(INH)2]Cl2 (CuNO2I) ... 35

4.4 TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO ... 37

4.4.1 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho... 37

4.4.2 Espectroscopia vibracional Raman ... 37

4.4.3 Espectroscopia ultravioleta e visível e fluorescência ... 37

4.4.4 Eletroquímica... 38

5.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 39

5.1 ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO E RAMAN ... 39

5.1.1 Espectros vibracionais dos ligantes ... 39

5.1.2 CARACTERIZAÇÃO DOS ESPECTROS VIBRACIONAIS DOS COMPLEXOS ... 47

5.2 ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA NA REGIÃO DO ULTRAVIOLETA E VISÍVEL ... 64

5.2.1 Caracterização dos espectros eletrônicos dos ligantes ... 65

5.2.2 Caracterização dos espectros eletrônicos dos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2. ... 69

5.2.3 Caracterização dos espectros eletrônicos dos complexos do tipo CuPdI, CuCNI e CuNO2I. ... 74

5.3 ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA ... 77

5.3.1 Caracterização dos espectros de emissão dos ligantes ... 78

5.3.1.1 Phendiona e derivados L-CN e L-NO2 ... 78

5.3.2 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos ... 81

5.3.2.1 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2 81 5.3.2.2 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I 83 5.4 ELETROQUÍMICA ... 85

5.4.1 Voltametria cíclica dos ligantes ... 86

5.4.2 Voltametria Cíclica dos complexos [Cu(L)Cl2], onde L = Phendiona, CN e L-NO2 89 5.4.3 Voltametria Cíclica dos complexos [Cu(L)(INH)2]Cl2, onde L= Phendiona, L-CN e L-NO2 ... 92

6.0 CONCLUSÃO ... 96

1. INTRODUÇÃO

Nos últimos anos as doenças parasitárias tem chamado grande atenção da comunidade cientifica, devido ao aumento dos casos de resistência dos agentes patogénicos aos fármacos utilizados (ABDUS SUBHAN et al., 2014). Dentre estes a

Mycobacterium turbeculosis (MBT), o principal agente causador da tuberculose (TB), a

doença infectocontagiosa mais letal do mundo, que acomete em torno de 1 a 2 milhões de pessoas por ano (CECILIO et al., 2013).

Atualmente uma das vias farmacológicas utilizadas para contornar os mecanismos de resistência é a coordenação de metais a moléculas orgânicas biologicamente ativas, tendo como por exemplo os antibióticos, de modo que possam potencializar a eficiência destes medicamentos no meio biológico (ROCHA, 2011).

Neste contexto, os compostos de coordenação têm se destacado, devido alguns metais desempenharem papeis importantes no meio biológico, tendo como exemplo, o cobre que é cofator da enzima superóxido dismutase (SOD), a qual participa de vários processos redox no corpo humano (COLLINS; KNUTSON; PROHASKA, 2013). É devido a tal característica, que um dos principais mecanismo de ação dos complexos de cobre é a formação dos radicais livres oxigenados (ROS), que podem gerar danos em moléculas vitais para o funcionamento das bactérias, como proteínas e o DNA (GAETKE; CHOW-JOHNSON; CHOW, 2014).

Entre os ligantes, os derivados fenantrolínicos chamam atenção devido ao seu poder quelante, que possibilita a interação com vários centros metálicos (CARDINAELS

et al., 2008). Além disso, é descrito na literatura que tais derivados apresentam interação

com o DNA (RAJEBHOSALE et al., 2017) e potencias atividades antibacterianas contra a Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa (GOMLEKSIZ; ALKAN; ERDEM, 2013a). Outra importante classe de ligantes são as hidrazidas, sendo a isoniazida (INH) uma das mais conhecidas e utilizada como fármaco no tratamento da tuberculose (POGGI

et al., 2013).

Nas últimas décadas estão sendo desenvolvidos compostos com INH e derivados como estratégia para reversão da resistência da MBT. A coordenação de metais pode auxiliar na oxidação da INH no meio celular, gerando assim, a forma ativa deste medicamento contra a MBT (TIMMINS; DERETIC, 2006).

Devido a relevância no estudo de moléculas com as características descritas acima, foram sintetizados ligantes imidazólicos derivados da 1,10-fenantrolina-5,6-diona

(phendiona) e os seus respectivos complexos de Cu(II) com o ligante INH, obtendo os compostos [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2, sendo L= derivados imidazólicos.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GERAL

O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de novos complexos de cobre(II) tendo isoniazida e derivados da fenantrolina como ligantes, buscando a obtenção de compostos que possam apresentar atividade antiparasitária.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICIOS

Sintetizar e caracterizar complexos de cobre(II) do tipo [Cu(L)Cl2] e

[Cu(L)(INH)2]Cl2 e os ligantes L= phendiona e os derivados imidazólicos obtidos a partir

da reação da phendiona com os aldeídos 4-cianobenzaldeído (L-CN) e 4-nitrobenzaldeido (L-NO2).

Caracterizar os complexos e ligantes através das técnicas espectroscópicas de absorção eletrônica na região do ultravioleta e visível (Uv-Vis), espectroscopia de fluorescência, vibracional na região do infravermelho (IV) e Raman (R). Adicionalmente, serão estudadas as características eletroquímica dos compostos pela técnica de voltametria cíclica (CV).

3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 TUBERCULOSE

Considerando a distribuição da tuberculose (TB) em âmbito mundial nos últimos anos, estima-se que até 2020 aproximadamente 1 bilhão de pessoas estarão infectadas. Destas, 200 milhões devem desenvolver a doença, enquanto 35 milhões possam vir a óbito (PAI et al., 2016). Por ser uma doença infectocontagiosa a tuberculose se inclui na Portaria n.4052 de 23/12/1998 do Ministério da Saúde, que define as doenças de notificação compulsória semanal, que consiste na comunicação obrigatória as autoridades de saúde, em até 7 dias após a suspeita ou confirmação do diagnóstico (BRASIL, 2007). O contágio pelo Mycobacterium tuberculosis (MBT) pode ocorrer pelas vias aéreas. Após o paciente ser infectado, a bactéria se aloja nos pulmões onde os macrófagos são recrutados para isolar tais corpos do organismo. Entretanto, devido a sua elevada resistência, a MBT consegue permanecer vários anos enclausurado no granuloma, o qual corresponde a forma latente da MBT (ERNST, 2012), figura 1. Porém, situações de deficiência imunológica do indivíduo infectado, pode acarretar no rompimento do granuloma e desta forma a MBT inicia a infecção no pulmão, denominada tuberculose pulmonar (TBP), a forma mais comum da doença (GIRLING, 2008).

Figura 1. Ciclo da Mycobacterium tuberculosis nos pulmões.

Adicionalmente, existem casos especiais de TB, onde o indivíduo com doença imunodeficiente, como por exemplo a síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS), pode desenvolver tuberculose extra pulmonar (TBEP), situação onde a bactéria pode causar infecções em vários órgãos do corpo humano. Pesquisas indicam que cerca de 30% dos casos de pacientes com TBEP estão co-infectados com o vírus da imunodeficiência humana (HIV) (OLIVEIRA, 2013).

O tratamento atualmente recomendado para pacientes com tuberculose é realizado com a combinação de quatro fármacos: isoniazida (INH), pirazinamida (PZA), etambutol (EMB) e rifampicina (RPM) (ANANTHAN et al., 2009), cuja estruturas químicas são apresentadas na figura 2. A duração do tratamento é de aproximadamente 6 a 12 meses.

Figura 2. Fármacos utilizados no tratamento da tuberculose.

Fonte: Adaptado de (OLIVEIRA, 2013).

Um dos principais problemas encontrados no tratamento com estes fármacos é a resistência desenvolvida pela MBT, ocasionada pela mutação gênica das bactérias, má administração dos medicamentos e abandono do tratamento por parte dos pacientes. Pelo fato da longa duração do tratamento e pelos efeitos colaterais, tais como náuseas, asma e perda do equilíbrio, os pacientes acabam desistindo ou não seguindo os protocolos de administração dos medicamentos, tendo como consequência o aparecimento de cepas resistentes (DE SOUZA; VASCONCELOS, 2005).

Os mecanismos de resistência da MBT estão relacionadas principalmente as mutações nos genes KatG315, impedindo a ativação da INH, como também do gene rpoB, impossibilitando a interação da RPM com a RNA polimerase (JOSHI et al., 2016).

Com isso, estudos estão sendo desenvolvidos para a obtenção de fármacos com novos mecanismos de ação em relação aos medicamentos utilizados atualmente, dificultando a resistência bacteriana e que possam ser mais eficazes, de modo a minimizar o número de doses no tratamento e os afeitos colaterais. Neste contexto, uma das estratégias utilizadas como rota farmacológica para contornar os mecanismo de resistência desenvolvidos pelas bactérias é a complexação de metais aos fármacos utilizados no tratamento, que comumente é observado uma potencialização da eficiência biológica frente aos patógenos (ROCHA, 2011). Os complexos de metais de transição, como o cobre, podem possibilitar novos mecanismos de ação aos quais não são reconhecidos pelas bactérias (BORTOLETTO, 2017).

3.2 ISONIAZIDA

A INH é um agente antitubercular utilizado atualmente como fármaco de primeira linha no tratamento da tuberculose. É uma pró-droga que requer a ativação pela enzima KatG315 para a formação da espécie ativa com o dinucleótido de nicotinamida e adenina (NAD+), o metabolito INH-NAD, conforme figura 3, que é letal para a MBT (JOHNSSON; KING; SCHULTZ, 1995).

Figura 3. Interação e ativação da INH com o NAD+_.

Fonte: Adaptado de (TIMMINS; DERETIC, 2006)

A forma ativa da INH inibe a síntese dos lipídeos constituintes da parede celular, além disso, estudos indicaram que o estresse oxidativo gerado pela INH-NAD causa também danos em proteínas e ácido nucleicos do meio celular da MBT (TIMMINS; DERETIC, 2006).

A descoberta da INH ocorreu na década de 1950, demonstrando alta seletividade e eficiência contra a MBT, com uma concentração inibitória mínima (MIC) de 0,36 µM. Porém, com o passar dos anos a evolução bacteriana e o uso indevido do fármaco, possibilitou a ocorrência de mutações e recombinação de genes, que são transmitidos na reprodução, de modo que as bactérias desenvolvam mecanismos de resistência frente a ação da INH (MARTINS et al., 2014). Estudos atuais em amostras clinicas isoladas, indicaram resistência a INH em torno de 70% dos casos analisados, a partir da mutação do gene da KatG315 (BROSSIER et al., 2016).

Novos compostos derivados da INH, vêm sendo reportados na literatura, como por exemplo as bases de Schiff e complexos de metais de transição, que estão sendo avaliados como possíveis agentes antituberculares, potencializando a resposta biológica do ligante livre e contornando os mecanismos de resistências da MBT (MARTINS et al., 2014) (BORTOLETTO, 2017) (OLIVEIRA, 2013).

Segundo dados da literatura (NAYAK; RAMPRASAD; DALIMBA, 2015), bases de Schiff derivadas da INH com pirazol, conforme demonstrado na figura 4, apresentaram atividades antitubercular, com MIC na faixa de 1,7 a 3,6 µM, valores próximos ao apresentado pela INH.

Figura 4. Representação das bases de Schiff derivadas da INH com pirazol, com R1 _{e R}2 _{igual a cloro nas} posições 1-3.

Fonte: Adaptado de (NAYAK; RAMPRASAD; DALIMBA, 2015).

N O N _N NH N R1 O R2 R2 R2 R1 R1

De acordo com Aguiar e colaboradores (DE AGUIAR et al., 2015), complexos de rutênio com a INH demonstraram alta seletividade e MIC de a 0,60 e 0,88 µg/mL, para o [Ru(NH3)5(INH)]2+ e trans-[Ru(NH3)4(SO2)(INH)]2+ respectivamente. Além disso,

cálculos de DFT, indicaram que tais complexos apresentam mecanismos de ação semelhantes ao da INH livre.

Compostos de cobre descritos na literatura com bases de Schiff derivadas da INH, também apresentaram atividades eficientes contra a MBT, obtendo MIC de 0,8 µg/mL para o complexo mais ativo, conforme apresentado a estrutura na figura 5 (JOSHI

et al., 2016). Foram realizados também estudos de inibição da enzima KatG315 da MBT,

que tem papel importante na síntese dos ácidos micólicos constituintes da parede celular, sendo o complexo quatro vezes mais eficaz que o ligante livre na inibição.

Figura 5. Estrutura do complexo de cobre com atividade antitubercular.

Fonte: Adaptado de (JOSHI et al., 2016).

3.3 1,10-FENANTROLINA-5,6-DIONA

O ligante phendiona é um dos principais derivados da 1,10-fenantrolina (phen) devido a sua versatilidade sintética apresentada pelo grupo quinona, possibilitando por exemplo, reações com diaminas, hidroxilamina e aldeídos (MIRANDA, 2008). A phendiona é obtida a partir da oxidação dos carbonos 5 e 6 da phen em meio ácido. Este ligante foi reportado pela primeira vez em 1947, porém, a rota sintética mais amplamente utilizada atualmente foi descrita por (YAMADA et al., 1992).

N F F O N N C H₃ N O F Cu N F F O N N CH₃ N O F

Adicionalmente, a phendiona tem uma grande importância na química de coordenação devido a reatividade proporcionada pela presença dos dois sítios coordenativos, conforme observado na figura 6, sendo um deles constituído pelo grupo quinona, a parte eletronicamente ativa, responsável pelas propriedades redox do ligante, na região oposta na estrutura, estão localizados os nitrogênios imínicos. Do ponto de vista estrutural, este ligante pode originar compostos onde ambos os sítios estejam coordenados a metais ou compostos onde apenas um dos sítios está envolvido em ligações químicas. Conforme dados da literatura (CALDERAZZO; PAMPALONI; PASSARELLI, 2002), reações com ácidos de Lewis, como por exemplo, o cloreto de titânio(IV), a coordenação ocorre via os átomos de nitrogênios, enquanto que compostos organometálicos de valência baixa, como o [TiCp2(CO)2], o centro metálico interage com o grupo quinona da

phendiona.

Figura 6. Sítios de coordenação da phendiona e suas características.

Fonte: Autor (2018).

A phendiona apresenta propriedades biológicas relevantes, dentre as quais merecem destaque a atividade antitumoral, que pode estar relacionada a sua capacidade de interação com o DNA, e atividade antibacteriana. Com relação a atividade antibacteriana, chama a atenção o fato de algumas linhagens de bactérias, como exemplo, a Mycobacterium tuberculosis e Escherichia coli, não desenvolverem resistências significativas frente a phendiona e seus derivados (BRANDT; DWYER; GYARFAS, 1954).

Segundo (MCCANN et al., 2012), a phendiona apresentou uma potencial atividade antifúngica contra a Candida albicans, apresentando MIC igual a 0,6 µM, aproximadamente 4 vezes mais eficiente que a phen. A literatura reporta como mecanismo de ação este derivado fenantrolinico o sequestro de metais traços contidos no

N N O O Quinona Propriedades redox Nitrogênios imínicos Base de Lewis

meio biológico, como por exemplo o zinco, quando em baixas concentrações no meio celular favorece a ação das caspase, enzimas que tem a função de iniciar a apoptose, ou seja, a coordenação do Zn2+ a phendiona possibilita a iniciação dos procedimentos de morte celular (HUBER; HARDY, 2012). Adicionalmente, os átomos de oxigênio do grupo quinona possibilitam que este ligante participe de forma ativa em reações redox no sistema biológico, podendo originar espécies reatividades de oxigênio (HILT et al., 1997). Assim, a complexação de metais bioativos podem potencializar tais propriedades biológicas da phendiona.

3.4 DERIVADOS IMIDAZÓLICOS [4,5-f] DA PHENDIONA

Os derivados imidazólicos do tipo [4,5-f] da phendiona, conforme estrutura geral apresentada na figura 7, são obtidos a partir da reação da phendiona com um aldeído, sendo tal reação catalisada pelo meio ácido (DOLAN; HONS, 2006). O mecanismo proposto para esta reação é mostrado na figura 8. Dependendo da estrutura química do reagente contendo o grupo aldeído é possível a obtenção de derivados com diferentes grupos –R. Assim, possibilitando a inclusão de grupos químicos que venham a proporcionar propriedades físico-químicas ou biológicas de interesse, como por exemplo, melhorar a solubilidade em água de um derivado através da adição de um grupo R com características polares.

Figura 7. Estrutura base dos derivados imidazólicos [4,5-f].

Fonte: Autor (2018).

Os derivados imidazólicos apresentam alta mobilidade de carga, devido ao seu sistema π conjugado, são eletroquimicamente ativos e possuem atividade fotoquímica, o que possibilita a sua utilização em várias aplicações tecnológicas (BRECHIN et al.,

N N N N H R

2008). Além disso, alguns derivados apresentam atividade antitumoral, anticandida ou antibacteriana (SAHA et al., 2004).

Figura 8. Mecanismo da reação de formação dos derivados imidazólicos [4,5-f].

Fonte: (DOLAN; HONS, 2006).

A partir dos mecanismo de ação de alguns fármacos, foi possivel observar que os compostos precisam penetrar no meio celular para que possam realizar sua ação, porém, devido a composição química da parede celular que consiste basicamente de compostos com natureza apolar (BRAUN, 2015), essa passagem pode ser dificultada dependendo da polaridade do fármaco. Com isso, os derivados fenantrolinicos demonstram ser uma via que possa potencializar essa interação dos compostos com a parede celular, devido suas caracteristicas de baixa polaridade.

Segundo Gomleksiz e colocaboradores (2013a), derivados semelhantes aos deste trabalho apresentaram atividades frente a Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus

aureus (S. aureus) e Klebsiella pneumoniae (K. Pneumoniae), quando coordenados ao íon Cu2+_{, os compostos tornaram-se mais eficientes biologicamente que os ligantes livres.}

De acordo com estudos descritos na literatura (MCCANN et al., 2012), os derivados da fenantrolina com grupos quinona e imidazol intensificaram a eficácia das propriedades antibacterianas, além de apresentarem alta citotoxicidade a bactérias resistentes gram-negativas.

3.5 COMPOSTOS DE COBRE COMO POSSÍVEIS FÁRMACOS

Segundo Gaetke e colaboradores (2014), o cobre é um elemento encontrado em vários tecidos no organismo humano, com destaque para o fígado e cérebro que apresentam maiores concentrações deste metal. Adicionalmente, o cobre desempenha atividade central em várias reações no meio biológico, principalmente devido a sua capacidade redox (Cu2+/Cu+), atuando, por exemplo, na enzima superóxido dismutase, responsável pela catalise da dismutação do radical superóxido.

Apesar de estarem em pequenas concentrações no organismo humana, os metais de transição são essenciais para o pleno funcionamento processos bioquímicos vitais (MATOS, 2001). Dentre os metais essenciais, podem ser citados o ferro, presente na hemoglobina e o cobre, terceiro metal em maior concentração no corpo humano e que participa diretamente em diferentes processos redox no organismo, atuando como cofator, por exemplo, da enzima superóxido dismutase (SOD) (TAPIERO; TOWNSEND; TEW, 2003).

Neste contexto, desenvolveu-se a química inorgânica medicinal, a partir dos tratamentos de quimioterapia utilizados inicialmente por Paul Ehrlich, que introduziu os complexos de arsênio no desenvolvimento de fármacos para o tratamento da sífilis (BERALDO, 2004).

Desde então, a coordenação de metais a moléculas orgânicas ou inorgânicas, denominados de ligantes, representa uma via que permite aumentar o leque de fármacos disponíveis para o tratamento de diversas enfermidades, servindo também como uma rota farmacológica para contornar mecanismos de resistência de fungos, vírus e bactérias (ROCHA, 2011).

A complexação de um metal a um fármaco pode potencializar características físico-químicas do ligante livre, como as propriedades de hidrofilicidade/hidrofobicidade melhorando o processo de transporte nos tecidos e na maioria dos casos é observado um aumento da eficiência biológica (WEST; PADHYE; B. SONAWANE, 2006).

Os complexos de cobre com ligantes quelantes N,N’ apresentam diversas atividades biológicas, em que o centro metálico desempenha um importante papel, devido suas propriedades redox (DEY et al., 2011). Os complexos de cobre com derivados fenantrolínicos geram um aumento na produção de espécies reativas de oxigênios (ROS) no organismo, ocasionando estresse oxidativo no meio celular. O aumento da

concentração de ROS pode provocar danos ao DNA de células cancerígenas e indução da apoptose, conforme figura 9 (TISATO et al., 2009).

Adicionalmente, os compostos de cobre(II) apresentam propriedades antifúngicas, antitumorais, antibacterianas entre outras. Tais atividades são observadas principalmente na presença de ligantes piridínicos na esfera de coordenação (EFTHIMIADOU et al., 2006).

De acordo com dados descritos na literatura (DA SILVA et al., 2015), complexos de cobre com INH e ligantes adicionais apresentaram atividades antibacterianas frente a E. coli e S. aureus, com MIC de 125 µg/mL. Além disso, em complexos de Cu2+ com bases de Schiff derivados da INH, também foram ativos contra a S. aureus obtendo MIC de 25 µg/mL, porém neste caso, os compostos apresentam maiores atividades contra a Enterococcus faecalis (E. faecalis) com MIC em torno de 10 µg/mL.

Figura 9. Produção dos ROS a partir de complexos de cobre-phen.

Fonte:(KELLETT et al., 2012)

Complexos com os derivados fenantrolínicos são bastante utilizados em estudos biológicos, principalmente no desenvolvimento de agente antitumorais, tendo como exemplo o [Cu(phendiona)2(OH2)(OClO3)](ClO4) descrito por (PIVETTA et al., 2014),

que apresentou concentração necessária para inviabilizar 50% das células (IC50)

Segundo (RAJEBHOSALE et al., 2017), complexos com derivados imidazólicos do tipo [4,5-f] apresentam a capacidade de interação e fragmentação do DNA, podendo ser potencializadas a partir de grupos específicos nas estruturas dos derivados, além disso, os complexos de cobre com tais ligantes demostraram maior eficiência quando relacionados com outras classes de derivados fenantrolínicos.

4.0 PARTE EXPERIMENTAL 4.1 REAGENTES UTILIZADOS

Os reagentes e solventes utilizados na síntese e caracterização dos compostos são de grau analítico e estão descritos na Tabela 1.

Tabela 1. Reagentes e solventes utilizados nos procedimentos experimentais.

Reagentes Fórmula molecular Pureza Fabricante

1,10-Fenantrolina C12H8N2 · H2O 99,5 % Vetec Química Fina

4-Cianobenzaldeído C8H5NO 98% Acros Organics

4-Nitrobenzaldeído C7H5NO3 --- ---

Acetato de Amônio C2H7NO2 98% Vetec

Acetonitrila CH3CN 99,9% Panreac

Ácido acético glacial CH3COOH 99,8% Pró Químicos

Ácido Nítrico HNO3 70% Pró Químicos

Ácido Sulfúrico H2SO4 98% Vetec

Água destilada H2O --- ---

Álcool Metílico CH3OH 99,5% Vetec Química Fina

Álcool etílico absoluto CH3CH2OH 99,5% QEEL

Brometo de Potássio KBr 99,0% Vetec Química Fina

Cloreto de Cobre(II) CuCl2·6H2O 99,0% Vetec Química Fina

Dimetilsulfóxido (DMSO) C2H6OS 99,9% Vetec Química Fina

Éter Etílico C4H10O 99,7% Vetec Química Fina

Hidróxido de amônio NH4OH 30,0% Vetec

Hidróxido de sódio NaOH 98,0% Vetec Química Fina

Isoniazida C8H7N3O 99,0% Sigma Aldrich

N’N-Dimetilformamida C3H7NO 99,8% Vetec Química Fina

Perclorato de tetrabutilamônio (C4H9)4N(ClO4) 99,9% Sigma Aldrich Fonte: Autor (2018)

4.2 PROCEDIMENTOS DE SÍNTESES DOS LIGANTES

4.2.1 Síntese da 1,10-fenantrolina-5,6-diona

Em um balão de fundo redondo e em banho de gelo, foram adicionados 40 mL (0,7354 mmol) de ácido sulfúrico e 22 mL (0,3677 mmol) de ácido nítrico. Em seguida, adicionou-se 4,0 g (22,3 mmol) de 1,10-fenantrolina e 4,0 g (33,4 mmol) de brometo de potássio. A mistura reacional foi deixada sob refluxo e agitação durante 3 horas. Ao final deste período foi adicionado 20 mL de água destilada gelada e neutralizou-se o meio reacional com a adição de solução saturada de hidróxido de sódio. O precipitado formado foi filtrado e recristalizado em etanol a quente. O rendimento médio para esta reação foi de 60%. Na figura 10 está presente a estrutura do ligante phendiona.

Figura 10. Estrutura do ligante phendiona.

Fonte: Autor (2018)

4.2.2 Síntese dos derivados ciclopenta[1]-fenantreno-2-il)-benzonitrilo (L-CN) e 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza-ciclopenta[1]-fenantreno-2-il) -benzonitro (L-NO2)

Em um balão de fundo redondo contento 15 mL de ácido acético glacial, adicionou-se 0,2 g (0,95 mmol) de phendiona e 1,54 g (20 mmol) de acetato de amônio. Posteriormente, foram adicionados 0,95 mmol dos respectivos aldeídos, sendo o 4-cianobenzaldeído utilizado na síntese do L-CN e 4-nitrobenzaldeído para obtenção do ligante L-NO2. A mistura reacional foi deixada sob agitação e refluxo por 2 horas. Após

N

N

O

este período deixou-se a solução atingir a temperatura ambiente e então neutralizada através da adição de hidróxido de amônio. O sólido obtido foi então filtrado e recristalizado em etanol. O rendimento médio das reações foi de 55%. Nas figuras 11 e 12 são apresentadas as estruturas propostas para os ligantes L-CN e L-NO2.

Figura 11. Estrutura proposta para o L-CN.

Fonte: Autor (2018).

Figura 12. Estrutura proposta para o L-NO2.

Fonte: Autor (2018).

4.3 PROCEDIMENTO DE SÍNTESES DOS COMPLEXOS

4.3.1 Síntese do complexo [Cu(phend)Cl2] (Cuphend)

Inicialmente dissolveu-se 0,1 g (0,59 mmol) de cloreto de cobre(II) em metanol em um balão de fundo redondo. Posteriormente, foi adicionado 0,123 g (0,59 mmol) de phend a mistura reacional e deixada sob refluxo e agitação durante 2 horas. O precipitado formado, foi filtrado, lavado com metanol e mantido em dessecador. O rendimento da

N N N N H N N N N N H N+ O -O

reação foi de 80%. Na figura 13 é apresentada a estrutura proposta para o complexo Cuphend.

Figura 13. Estrutura proposta para o CuPhend.

Fonte: Autor (2018).

4.3.2 Síntese dos complexos [Cu(L-CN)Cl2] (CuLCN) e [Cu(L-NO2)Cl2] CuLNO2

Em um balão de fundo redondo foram dissolvidos em metanol 0,1 g (0,59 mmol) de cloreto de cobre(II) sendo posteriormente adicionado o derivado da fenantrolina, 0,190 g (0,59 mmol) de L-CN ou 0,2 g (0,59 mmol) de L-NO2. A mistura reacional foi deixada

sob refluxo e agitação durante 2 horas. Ao termino deste período, o precipitado formado foi filtrado, lavado e mantido em dessecador. Os rendimentos médios foram 65% e 70% para CuLCN e CuLNO2 respectivamente. As estruturas propostas para os complexos

estão presentes nas figuras 14 e 15.

Figura 14. Estrutura proposta para o CuLCN.

Fonte: Autor (2018).

N

N

O

O

Cu

Cl

Cl

Figura 15. Estrutura proposta para o CuLNO2.

Fonte: Autor (2018).

4.3.3 Síntese do complexo [Cu(Phend)(INH)2]Cl2 CuPdI

A síntese do complexo foi realizada em um procedimento “one pot”. Foram dissolvidos 0,1 g (0,59 mmol) de cloreto de cobre(II) em metanol, sendo adicionado posteriormente 0,162 g (1,18 mmol) de INH, está mistura foi deixada sob agitação durante 1 hora a temperatura ambiente. Em seguida, adicionou-se 0,123 g (0,59 mmol) de phend e deixada em agitação por mais 2 horas. O precipitado formado foi filtrado, lavado com éter/metanol e seco em dessecador. O rendimento médio da reação foi de 58%. Na figura 16 está representada a estrutura proposta para este complexo.

N

N

N

N

H

N

O

-O

Cu

Cl

Cl

Figura 16. Estrutura proposta para o para o íon complexo CuPdI.

Fonte. Autor (2018).

4.3.4 Sínteses dos complexos [Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 (CuCNI) e

[Cu(L-NO2)(INH)2]Cl2 (CuNO2I)

Para a obtenção dos complexos CuCNI e CuNO2I também foi utilizado a

metodologia “one pot”. Inicialmente foram dissolvidos em metanol 0,1 g (0,59 mmol) do cloreto de cobre(II), em seguida, adicionou-se 0,162 g (1,18 mmol) de INH, deixando sob agitação durante 1 hora a temperatura ambiente. Posteriormente, foram adicionados 0,59 mmol dos respectivos derivados, sendo 0,190 g do L-CN e 0,2 g do L-NO2 para a

obtenção, respectivamente, dos complexos CuCNI e CuNO2I. As reações apresentaram

rendimentos médios de 50%. As estruturas propostas dos complexos estão representadas nas figuras 17 e 18. N N Cu NH N O NH NH N O NH O O 2+

Figura 17. Estrutura proposta para o íon complexo CuCNI.

Fonte: Autor (2018).

Figura 18. Estrutura proposta para o íon complexo CuNO2I.

Fonte: Autor (2018). N N Cu NH N O NH NH N O NH N N H N 2+ N N Cu NH N O NH NH N O NH N N H N+ O O -2+

4.4 TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO

4.4.1 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho

As análises de infravermelho foram obtidas no estado sólido, na forma de pastilhas. As amostras foram diluídas em brometo de potássio, maceradas em um almofariz e prensadas para a formação das pastilhas. As análises de infravermelho foram registradas em transmitância e analisadas na região do infravermelho médio, de 400 a 4000 cm-1. O equipamento utilizado foi um espectrofotômetro da Shimadzu, modelo FTIR-8400S, série IRAFFINITY-1, software IRSOLUTION, versão 1.60, com número de varredura de 32 e resolução 4 cm-1_.

4.4.2 Espectroscopia vibracional Raman

Os espectros Raman foram obtidos no estado sólido a partir de amostras previamente maceradas. A faixa de análise utilizada nos espectros foi de 100 a 4000 cm

-1_{. Todos as análises foram realizadas utilizando o laser 532 nm, grade de difração com}

1200T, objetiva de 50x, tempo de leitura de 10 a 30s e utilizando uma média de 10 acumulações. O único tratamento utilizado foi o de background. O equipamento utilizado foi um microscópio Raman da Horiba, modelo Xplora, com software LabSpec, versão 6.0.

4.4.3 Espectroscopia ultravioleta e visível e fluorescência

Os espectros eletrônicos foram realizados em um espectrofotômetro Uv-Visível Agilent, modelo 8453, com auxílio de uma cubeta de quartzo com 1 cm de caminho ótico e na região de 190 a 1000 nm. Para a obtenção dos espectros Uv-Vis, os compostos foram previamente solubilizados em acetonitrila e DMSO. Os coeficientes de absortividade molares das principais bandas foram determinados a partir de soluções com concentrações definidas em DMSO e utilizando a lei de Lambert-Beer como base de cálculo. Os espectros de emissão dos compostos foram realizados no espectrofluorímetro Shimadzu RF-5301, em solução de DMSO e acetonitrila (1:1, v/v), utilizando o comprimento de onda de excitação de 410 nm, cubeta de quartzo com 1 cm de caminho ótico, na faixa espectral de 430 a 900 nm.

4.4.4 Eletroquímica

As análises eletroquímicas foram realizadas em meio orgânico e com borbulhamento de argônio, utilizando DMSO como solvente e perclorato de tetrabutilamônio como eletrólito suporte. O eletrodo de trabalho é um de carbono vítreo, o fio de platina foi utilizado como eletrodo auxiliar e um eletrodo de Ag, previamente preenchido com solução de eletrólito suporte como referência. A técnica utilizada foi a voltametria cíclica, o ferroceno foi utilizado como padrão externo. Os voltamogramas foram obtidos em um potenciostato da Bioanalytical Systems, modelo Epsilon, software BASi Epsilon-EC, versão 2.13.77.

5.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO E RAMAN

As espectroscopias vibracionais de infravermelho e Raman são técnicas complementares na caracterização estrutural de moléculas. Na espectroscopia Raman os modos vibracionais ativos são aqueles que provocam alteração na polarizabilidade da molécula. Já no infravermelho são observados os modos vibracionais que alteram o momento dipolo da molécula em análise. Estas técnicas são vastamente utilizadas na caracterização de compostos de coordenação, devido as informações relevantes obtidas a partir dos espectros, auxiliando, por exemplo, na definição do modo de coordenação de dos ligantes e indicação da força das ligações químicas do sistema (NAKAMOTO, 1986).

No presente trabalho foram obtidos os espetros de infravermelho dos complexos e ligantes, tendo como finalidade caracterizar os compostos sintetizados e atribuir o modo de coordenação dos ligantes a partir dos modos vibracionais característicos de cada ligante, como também observar o efeito da coordenação do íon Cu2+.

Em relação à espectroscopia Raman, foram obtidos apenas os espectros para os complexos, devido à baixa resolução dos ligantes no laser 532 nm, ao qual foi utilizado na análise dos compostos de coordenação.

5.1.1 Espectros vibracionais dos ligantes

5.1.1.1 Isoniazida

A isoniazida, tem uma estrutura não simétrica constituída por um anel piridínico com um grupo carbohidrazida (CONHNH2) na posição 4. O espectro de infravermelho

desse ligante na região de 4000 a 400 cm-1 é apresentado na figura 19.

As bandas presentes no espectro em 3112 cm-1 e 3010 cm-1 são referentes ao estiramento (N-H) do grupo hidrazida (N-NH2) e (C-H) dos carbonos aromáticos.

Segundo Pavia (PAVIA, 2010), aminas primárias exibem dois modos vibracionais característicos, sendo o estiramento em torno de 3100 cm-1 e a deformação angular na região de 1640-1550 cm-1. Tais modos estão de acordo com os apresentados no espectro de infravermelho da INH.

Figura 19. Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 4000 a 400 cm-1_.

Fonte: Autor (2018)

Na região de 1800 a 1050 cm-1, conforme observado na figura 20, estão presentes o estiramento (C=O) (Amida I) e os modos descritos como amida II e amida III, em 1667, 1633 e 1602 cm-1, respectivamente, conforme observado na literatura (AKALIN; AKYUZ, 2007). Além disso, nesta região é possível observar ainda as bandas em 1332 e 1138 cm-1, indicativas do modo de deformação angular das ligações C-H do anel piridínico e do estiramento (N-N).

A correlação de dados espectroscópicos teóricos e experimentais da isoniazida, realizado por Ferraresi-Curotto e colaboradores (FERRARESI-CUROTTO et al., 2017), confirmaram que as bandas em 1667, 1633 e 1603 e 1138 cm-1, presentes no espectro vibracional da INH são referentes, respectivamente, ao estiramento carbonílico (Amida I), deformação angular (NH2) (frequentemente identificada como Amida II), deformação

do anel aromático (frequentemente identificada como Amida III) e estiramento (N-N). Na região de baixa energia, conforme figura 21, o pico em 995 cm-1 _é

característico do modo de deformação do anel piridínico da INH. A banda em 843 cm-1

é indicativa da deformação angular dos carbonos aromáticos e as banda em 745 e 675 cm -1 _{são referentes a modos de deformação angular do grupo carbohidrazida, conforme}

observado por Akalin (AKALIN; AKYUZ, 2007). A tabela 2, apresenta os principais 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 20 40 60 80 100 % Trans mitân cia Número de onda (cm-1) 3112 3010

modos vibracionais da INH e suas respectivas atribuições e a comparação com os dados da literatura (FERRARESI-CUROTTO et al., 2017).

Figura 20. Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 1800 a 1050 cm-1_.

Fonte: Autor (2018)

Figura 21. Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 1050 a 400 cm-1_.

Fonte: Autor (2018) 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 0 20 40 60 80 100 % Trans mitân cia Número de onda (cm-1) 1667 1633 1603 1136 1333 1000 900 800 700 600 500 400 0 20 40 60 80 100 % Trans mitân cia Número de onda (cm-1) 745 995 843 675

Tabela 2. Atribuições dos principais modos vibracionais do espectro de infravermelho da INH em pastilha de KBr e comparação com a literatura.

Atribuições Presente trabalho (FERRARESI-CUROTTO

et al., 2017) υ(NH2) 3112 3111 υ(C-H)aromático 3010 3013 υ(C=O) 1667 1667 δ(NH2) 1633 1634 (anel) 1603 1602 (CH) + (anel) 1333 1334 (N-N) 1136 1142 δ(anel) 995 995 δ(anel) + δ(N-C=O) 843 e 675 845 e 675 δ(NH) + δ(CO) 745 746 Fonte: Autor (2018)

5.1.1.2 Phendiona e os derivados L-CN e L-NO2

As estruturas dos ligantes phendiona e dos derivados imidazólicos apresentam como característica comum a presença dos anéis fenantronílicos, portanto, os modos vibracionais pertinentes a este grupo estão presentes nos espectros dos três compostos.

Conforme pode ser observado na figura 22, a região mais energética dos espectros dos ligantes, é observado as bandas indicativas dos estiramentos C-H aromático, com destaque para a banda em torno de 3070 cm-1.

Figura 22. Sobreposição dos espectros da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1_.

Fonte: Autor (2018)

Adicionalmente, conforme a figura 22, o espectro do L-CN apresenta um pico intenso em 2222 cm-1, especifico de ciano compostos, indicativo do estiramento (C≡N). De acordo com Pavia (PAVIA, 2010), compostos com o grupo ciano tem como característica a presença de estiramentos (C≡N), em torno de 2225 cm-1_{. Considerando a}

estrutura do L-CN, espera-se que este estiramento possa sofrer pequenos deslocamentos para menores energia, ocasionados pela conjugação com o anel aromático.

4000 3500 3000 2500 2000

Figura 23. Sobreposição dos espectros da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 1750 a 1350 cm-1_.

Fonte: Autor (2018)

Analisando as regiões de 1750 a 1370 cm-1 _{e 1370 a 900 cm}-1_{, apresentadas nas}

figuras 23 e 24, destaca-se no espectro da phendiona o estiramentoda carbonila de cetona em 1683 cm-1 _{e à distorção angular do tipo C-CO-C, em 1292 cm}-1_{, característica de}

cetonas adjacentes aromáticas. Compostos α-dicetonas (1,2-dicetonas) conjugadas com anéis aromáticos apresentam estiramento C=O em regiões menos energéticas, próximo a 1680 cm-1_{, em relação ao que normalmente é esperado para o estiramento carbonílico de}

cetonas, em torno de 1720 cm- 1 (PAVIA, 2010). Além disso, o modo de distorção angular C-CO-C, característico de dicetonas adjacentes, localiza-se frequentemente entre 1300 e 1220 cm-1. Tal característica, também foi observada no espectro vibracional da phendiona. 1750 1700 1650 1600 1550 1500 1450 1400 (N-H) (C-N) _ass(NO₂) (C=O) (C=N) (C=C) Número de onda (cm-1)

Figura 24. Sobreposição dos espectros da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 1370 a 900 cm-1_.

Fonte: Autor (2018)

Conforme observado na figura 23, os espectros dos três ligantes apresentam os estiramentos C=C e C-N, os quais são referentes aos anéis conjugados do grupo fenantrolínico. Em relação aos derivados L-CN e L-NO2, são observados os modos

vibracionais υ(C=N) e δ(N-H) referentes ao imidazol, em torno de 1566 e 1570 respectivamente.

De acordo com Rajebhosale e colaboradores (RAJEBHOSALE et al., 2017) na região de 1700 a 1400 cm-1, os derivados imidazólicos da phendiona possuem bandas em 1606, 1577, 1448 e 1433 cm-1_{, sendo referentes respectivamente ao υ(C=N), υ(C=C),}

δ(N-H) e υ(C-N) do imidazol e dos anéis fenantrolínicos, conforme apresentado nos espectros do L-CN e L-NO2.

Adicionalmente, o espectro do ligante L-NO2, nas figuras 23 e 24, apresenta

bandas referentes aos estiramentos assimétrico e simétrico do grupo nitro, em 1514 e 1335 cm-1_{, sendo tais modos característicos de nitrocompostos conforme descritos na literatura}

(PAVIA, 2010).

1350 1300 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900

_s(NO₂)

(C-CO-C)

Figura 25. Sobreposição dos espectros da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 900 a 400 cm-1_.

Fonte: Autor (2018)

A região de baixa energia dos espectros dos ligantes, conforme figura 25, apresenta bandas de deformação angular (C-N-C) no plano e fora do plano, em 812 e 739 cm-1 _{respectivamente, referentes aos anéis fenantrolínicos, de acordo com o observado}

por Cogan (COGAN, 2009), que obteve 809 e 736 cm-1 para tais modos vibracionais no espectro da phendiona e derivados imidazólicos.

De acordo com Ruffray e colaboradores (RUFFRAY et al., 2016), os derivados imidazólicos da phendiona normalmente apresentam quatro picos na região de 850 a 700 cm-1, que são referente aos modos de deformação angular dos grupos dos anéis imidazol e piridínicos.

As atribuições das principais bandas observadas nos espectros vibracionais do phendiona e dos derivados L-CN e L-NO2 estão descritas na tabela 3.

900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 Número de onda (cm-1) (anel piridinico) (C-N-C)fora do plano (C-N-C) (N-H) fora do plano

Tabela 3. Atribuições dos principais modos vibracionais dos espectros de infravermelho da phendiona, L-NO2 e L-CN.

Atribuições Phendiona L-CN L-NO2

υ(C-H)aromático 3070 3060 3070 υ(C≡N) - 2222 - υ(C=O) 1683 - - υ(C=N)imidazol - 1605 1598 υ(C=N)piridínico 1561 1568 1565 υ(NO2) assimétrico - - 1514 δ(N-H) no plano - 1474 1471 υ(C-N)imidazol - 1452 1451 υ(C-N)piridínico 1414 1396 1396 υ(NO2) simétrico - - 1335 δ(C-CO-C) 1292 - - δ(C-N-C) 812 e 736 812 e 740 811 e 739 δ(N-H) fora do plano - 845 854 δ(anel piridínico) - 688 703 Fonte: Autor (2018)

5.1.2 CARACTERIZAÇÃO DOS ESPECTROS VIBRACIONAIS DOS

COMPLEXOS

5.1.2.1 Caracterização dos espectros vibracionais dos complexos [Cu(L)Cl2], onde

L = phendiona, L-CN e L-NO2.

Os complexos [Cu(L)Cl2] sintetizados nesse presente trabalho, onde L =

Phendiona (CuPhend), L-CN (CuLCN) e L-NO2 (CuLNO2), apresentaram espectros de

infravermelho com perfis semelhantes aos respectivos ligantes livres, porém, com deslocamentos nos modos referentes aos anéis fenantrolínicos em decorrência da coordenação do íon Cu2+ via os nitrogênio piridínicos.

A figura 26, mostra a região mais energética dos espectros dos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2, em que pode-se observar bandas do estiramento (C-H) de

carbonos aromáticos sp2 em todos os compostos. O complexo CuLCN ainda apresenta um pico em 2226 cm-1 referente ao estiramento da nitrila.

Figura 26. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1.

Fonte: Autor (2018)

A região de 1750 a 900 cm-1, conforme as figuras 27 e 28, para o espectro de infravermelho do complexo CuPhend apresenta o estiramento carbonílico em 1690 cm-1 e a deformação angular (C-CO-C) em 1296 cm-1, de acordo com o observado para o ligante livre.

Segundo Hadadzadehb (HADADZADEHB, 2010), complexos com a phendiona em que o centro metálicos coordenam-se via os nitrogênios piridínicos, como cobre e zinco, o estiramento C=O não apresenta deslocamentos significativos em relação ao ligante livre. Entretanto, compostos em que os metais coordenam-se preferencialmente via os oxigênios, tendo como exemplo o vanádio, a phendiona fica na forma de diolato, deslocando o estiramento da carbonila para menores energias, em torno de 200 a 300 cm

-1_{, devido à quebra da dupla ligação, observando desta forma o modo de estiramento da}

ligação C-O.

4000 3500 3000 2500 2000

Número de onda (cm-1)

(C-H)