Síntese e caracterização de complexos de cobre (II) com ligantes vanilóides

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA INSTITUTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA. Síntese e caracterização de complexos de cobre (II) com ligantes vanilóides. Aimée Ataíde de Oliveira Dissertação de Mestrado Natal/RN, julho de 2016.

(2) AIMEE ATAIDE DE OLIVEIRA. SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE COMPLEXOS DE COBRE (II) COM LIGANTES VANILÓIDES. Defesa. apresentada. ao. Programa. de. Pós-. Graduação em Química, como um dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Química, pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte.. Orientadora: Profª Dra. Ana Cistina Facundo de Brito Pontes Coorientador: Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes. NATAL, RN 2016 1.

(3) Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial do Instituto de Química - IQ. Oliveira, Aimée Ataide de. Síntese e caracterização de complexos de cobre (II) com ligantes vanilóides / Aimée Ataide de Oliveira. - 2016. 146 f.: il. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Instituto de Química, Programa de Pós-Gradução em Química, Natal, 2016. Orientador: Profª. Drª. Ana Cristina Facundo de Brito Pontes. Coorientador: Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes. 1. Compostos de coordenação - Cobre - Dissertação. 2. Vanilina - Dissertação. 3. Bases de Schiff - Dissertação. 4. Fenantrolina - Dissertação. 5. Química - Dissertação. I. Pontes, Ana Cristina Facundo de Brito. II. Pontes, Daniel de Lima. III. Título. RN/UF/BS-IQ. CDU 546.56(043.3).

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(5) AGRADECIMENTOS. Muitas vezes fiquei a imaginar esse momento de agradecer mais uma etapa da minha vida, afinal muitos participaram e me incentivaram a continuar. Fácil não foi nem um pouco, mas enfim... Agradeço a Deus por TUDO, pois sei que foi Ele, quem me sustentou em todos os momentos quando cheguei a cogitar a possibilidade de desistir. Obrigada meu Deus, não sou Nada sem Ti! Aos meus Pais, Raimundo e Fabiana, por acreditar em mim, mais do que eu mesma. Obrigada pelo amor incondicional, atenção diária, obrigada por serem meus pais. Vocês são a razão pelo qual busco sempre ser uma pessoa melhor e nunca desistir dos meus sonhos. Meus irmãos Ramon e Gabriel, obrigada pelo carinho e amor. Biel obrigada, apesar das brigas para desligar a luz enquanto eu escrevia e você queria dormir. Obrigada pelas vezes em que simplesmente entrou no quarto e me deu um beijo e trouxe água. Obrigada meus amores. Ao meu namorado Emerson, por tantas vezes enxugar minhas lágrimas e me da uma injeção de confiança, fazendo-me acreditar, que sou capaz e que tudo iria ao final dá certo. Muito obrigada pelo seu amor, apoio e compreensão nos momentos em que estive ausente para me dedicar a este trabalho. Prof. Daniel agradeço de coração por todos os ensinamentos, paciência e atenção quando chegavam a sua sala sem entender nada, e o senhor de maneira simples me explicava, e tudo parecia fácil. Obrigada pelos puxões de orelha, às vezes necessários, outras nem tanto, mas sei que tudo faz parte do aprendizado e sou muita grata por tudo. Aos professores Dra. Ana Cristina e Dr. Francisco Ordelei pelos conselhos, sugestões e colaborações no desenvolvimento deste trabalho. A todos que fazem ou fizeram parte do Laboratório de Química de Coordenação e Polímeros: Luciana, Verônica, Wendy, Anallicy, Francimar, Mayara, Dayana, Nayara, Giullia, Thuanny, Alexsandro, Juliany, Andresa e Mateus, obrigada por toda ajuda, troca de artigos, troca de experiências, todos os incentivos durante esses dois anos e muitos momentos de descontrações.. 3.

(6) À central analítica, aos técnicos Joadir, Elaine, Jonatas e a todos do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte que contribuíram direta ou indiretamente para a realização deste trabalho. Ao programa de Pós-Graduação em Química da UFRN e a CAPES pela ajuda financeira, com a concessão de bolsa de estudo. A todos aqueles que de alguma forma contribuíram no processo de desenvolvimento desse trabalho.. 4.

(7) RESUMO. O objetivo deste trabalho é contribuir com o desenvolvimento da química de coordenação do sistema cobre-fenantrolina, através da síntese e caracterização de novos complexos metálicos do tipo [Cu(phen)(L)2] onde L refere-se a ligantes derivados da vanilina. Através. da. caracterização. dos. complexos. [Cu(phen)(asv)2],. [Cu(phen)(asvred)2] e [Cu(phen)(dhz)2], por infravermelho, foram identificados que os ligantes derivados da vanilina encontram-se coordenados ao centro metálico de forma bidentada através dos grupos vanilóides e que a fenantrolina é mantida na esfera de coordenação do metal. Os. espectros. eletrônicos. dos. complexos,. obtidos. em. acetonitrila,. apresentaram bandas intraligantes da fenantrolina com elevada absortividade molar, bandas. intraligantes. típicas. do. ligante. vanilóide. L,. com. deslocamentos. hipsocrômicos e batocrômicos em relação ao ligante não coordenado e ainda transições d-d, as quais reafirmam a formação do complexo. A identificação da fluorescência do ligante do ligante asv foi realizada tanto no estado sólido quanto em solução de acetonitrila. O espectro de fluorescência deste composto apresentou uma banda de emissão em 506 nm, que corresponde à região da cor verde, quando da excitação na região no ultravioleta. Os potenciais de redução do Cu2+/1+ nos complexos [Cu(phen)(asv)2], [Cu(phen)(asvred)2] e [Cu(phen)(dhz)2] foram observados, respectivamente, em 62, - 45 e - 126 mV vs Ag/AgCl. Os valores obtidos encontram-se em uma faixa de potencial considerada adequada (261 a -523 mV) para que o cobre, quando reduzido a Cu1+, seja capaz de gerar espécies reativas de oxigênio em meio biológico.. Palavra Chave: complexos de Cobre; vanilina; base de Schiff; fenantrolina.. 5.

(8) ABSTRACT. The objective of this work is to contribute to the development of coordination chemistry. of. copper-phenanthroline. system,. through. the. synthesis. and. characterization of new metal complexes of the type [Cu(phen)(L)2] where L refers to vanillin derivatives ligands. Through characterization of the complex [Cu(phen)(asv)2], [Cu(phen)(asvred)2] and [Cu(phen)(dhz)2], by infrared, it was identified that the binders derived from vanillin are coordinated to the metal center bidentately through the vanilloid groups and the phenanthroline is maintained in the coordinating sphere of the metal.. The electron spectra of the complexes, obtained in acetonitrile, presented intraligant bands of phenanthroline with high molar absorptivity, intraligant bands typical of the vanilloid ligand L, with hypochromic and bathochromic displacements in relation to the uncoordinated ligand and also d-d transitions, which reaffirm the formation of the complex. The fluorescence identification of the ligand of the asv ligand was performed both in the solid state and in acetonitrile solution. The fluorescence spectrum of this compound had an emission band at 506 nm, which corresponds to the green color region, when excited in the ultraviolet region. The potential for reducing the Cu2+/1+ in the complex, [Cu(phen)(asv)2], [Cu(phen)(asvred)2] and [Cu(phen)(dhz)2], were observed, respectively, - 62, - 45 and - 126 mV vs. Ag / AgCl. The values obtained are in a potential range considered appropriate (261 to -523 mV) for the covers, when reduced to Cu1+, is capable of generating reactive oxygen species in a biological environment.. Keywords: Copper complexes; vanillin ; Schiff base; phenanthroline. 6.

(9) LISTA DE FIGURAS Figura 1 –. Estrutura química da vanilina (a) e foto da Orquídea Vanilla plantifólia (b) .................................................................................... 27. Figura 2 –. Estruturas químicas do (a) eugenol, (b) ácido ferúlico, (c) capsaicina e (d) dehidrozingerona ..................................................................... 29. Figura 3 –. Mecanismo de síntese da dhz através de reação de condensação aldólica ............................................................................................. 31. Figura 4 –. Reação representativa do mecanismo de formação de uma base de Schiff ................................................................................................ 32. Figura 5 –. Bases de Schiff ................................................................................ 32. Figura 6 –. Estrutura química do (a) Ácido Sulfanílico (b) Taurina ..................... 33. Figura 7 –. Estrutura química do íon complexo [Cu(phen)2]2+ ............................ 36. Figura 8 –. Estrutura química do complexo cis - [Cu(phen)Cl2].......................... 37. Figura 9 –. Espectro de infravermelho da vanilina obtido (a) região de 4000 a 400 cm-1 ........................................................................................... 48. Figura 10 –. Espectro de infravermelho do ácido sulfanílico obtido (a) na região de 4000 a 400 cm-1 .......................................................................... 50. Figura 11 –. Espectros de infravermelho (a) ligante asv obtido na região de 4000 a 400 cm-1 ........................................................................................ 52. Figura 12 –. Estrutura molecular da asv com características dos grupos funcionais ......................................................................................... 53. Figura 13 –. Sobreposição dos espectros de infravermelho dos ligantes asv (preto) e asvred (vermelho), obtido na região de 1800 a 500cm -1 ... 54. Figura 14 –. Espectro de Infravermelho do ligante dhz (a) região de 4000 a 400cm-1 (b) região de 1800 a 500 cm-1 ............................................ 56. Figura 15 –. Sobreposição dos espectros de Infravermelho da vanilina (preto) e seu derivado .................................................................................... 57. Figura 16 –. Espectro de Infravermelho do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2] obtido (a) região de 4000 a 400 cm-1 (b) região de 1800 a 500 cm-1 ......................................................................................................... 59. Figura 17 –. Espectro de infravermelho do complexo precursor [Cu(phen)(van) 2] obtido ............................................................................................... 61 7.

(10) Figura 18 –. Sobreposição dos espectros de infravermelho dos complexos [Cu(phen)(asv)2](preto),. [Cu(phen)(asvred)2](vermelho). e. [Cu(phen)(dhz)2](verde), obtidos na região de 4000 a 400cm-1 ....... 63 Figura 19 –. Sobreposição dos espectros de infravermelho dos complexos [Cu(phen)(asv)2](preto),. [Cu(phen)(asvred)2](vermelho). e. [Cu(phen)(dhz)2](verde), obtidos na região de 1750 a 500 cm-1 ...... 64 Figura 20 –. Espectro eletrônico da vanilina obtido em meio aquoso .................. 66. Figura 21 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos da vanilina em diferentes solventes .......................................................................................... 67. Figura 22 –. Espectro eletrônico em meio aquoso do ácido sulfanílico................ 68. Figura 23 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos do ácido sulfanílico obtidos em diferentes solventes ................................................................... 69. Figura 24 –. Espectro eletrônico do ligante asv, obtido em metanol com concentração 2 x 10-5 mol L-1 ........................................................... 70. Figura 25 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos do ligante asv em diferentes solventes .......................................................................................... 72. Figura 26 –. Equação de equilíbrio do ligante asv ............................................... 73. Figura 27 –. Alterações espectrais do ligante asv em meio aquoso em decorrência da variação do pH no intervalo de 3,0 a 10,6. Concentração: 4,5 x 10-5 mol L-1 ...................................................... 73. Figura 28 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos do ligante asv pH 3,0 (preto) e do íon asv pH 10,6 (vermelho) ...................................................... 74. Figura 29 –. Gráficos do pH em função da absorbância correspondente ao comprimento de onda. ..................................................................... 75. Figura 30 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos da vanilina, ácido sulfanílico e asv em metanol ............................................................................. 76. Figura 31 –. Espectro. eletrônico. do. ligante. asvred. em. meio. aquoso.. Concentração: 1,0 x 10-5 mol L-1 ...................................................... 78 Figura 32 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos do ligante asvred em diferentes solventes ......................................................................... 79. Figura 33 –. Equação de equilíbrio do ligante asvred .......................................... 79. Figura 34 –. Alterações espectrais do ligante asv em meio aquoso em decorrência da variação do pH no intervalo de 2,5 a 10,8. Concentração: 4 x 10-5 mol L-1 ......................................................... 80 8.

(11) Figura 35 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos do ligante asvred em pH ácido e pH básico ........................................................................... 81. Figura 36 –. Gráficos do pH em função da absorbância correspondente ao comprimento de onda. ..................................................................... 82. Figura 37 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos dos ligantes asv e asvred obtidos em metanol .......................................................................... 83. Figura 38 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos da vanilina, ac. sulfanílico e asvred, em metanol.......................................................................... 84. Figura 39 –. Espectro eletrônico do ligante dhz em meio aquoso ........................ 85. Figura 40 –. Sobreposição dos espectros do ligante dhz obtidos em diferentes solventes .......................................................................................... 86. Figura 41 –. Equação de equilíbrio do ligante dehidrozingerona ......................... 87. Figura 42 –. Acompanhamento. das. alterações. espectrais. do. ligante. dehidrozingerona em decorrência da variação do pH da solução entre 3,1 e 10,6 ................................................................................ 87 Figura 43 –. Região do espectro visível(a) e roda das cores(b) .......................... 88. Figura 44 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos do ligante dhz (preto) em pH= 3,1 e do íon dhz (vermelho) em pH= 10,6. Concentração: 2 x 105. Figura 45 –. mol L-1 ............................................................................................ 89. Gráficos de absorbância em função do pH para o ligante dehidrozingerona. ............................................................................ 90. Figura 46 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos da vanilina e dhz em meio aquoso ............................................................................................. 91. Figura 47 –. Espectro Eletrônico do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2] em meio aquoso. Concentração: 5 x 10-5 mol L-1................................... 92. Figura 48 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos do complexo cis – [Cu(phen)Cl2] ................................................................................... 94. Figura 49 –. Espectro Eletrônico do complexo precursor [Cu(phen)(van)2] em meio aquoso com concentração 1,5 x 10-5 molL-1............................ 95. Figura 50 –. Sobreposição dos espectros eletrônicos do complexo precursor [Cu(phen)(van)2]............................................................................... 96. Figura 51 –. Espectro Eletrônico do complexo [Cu(phen)(asv)2] em metanol. Na ampliação é dado destaque a região das bandas d-d e a deconvolução obtida no origin 8.5 para estas bandas ..................... 97 9.

(12) Figura 52 –. Sobreposição dos espectros em metanol ........................................ 98. Figura 53 –. Sobreposição dos espectros do complexo [Cu(phen)(asv)2] em diversos solventes ........................................................................... 99. Figura 54 –. Espectro eletrônico do complexo [Cu(phen)(asvred)2] em metanol. Concentração: 4 x 10-5 mol L-1. Na ampliação é dado destaque a região das bandas d-d e a deconvolução obtida no origin 8.5 para estas bandas. ................................................................................. 100. Figura 55 –. Sobreposição dos espectros do complexo [Cu(phen)(asvred)2] em diferentes solventes ....................................................................... 102. Figura 56 –. Sobreposição dos espectros do complexo [Cu(phen)(asvred)2] e dos ligantes fenantrolina e asvred em metanol.................................... 103. Figura 57 –. Espectro eletrônico do complexo [Cu(phen)(dhz)2] em metanol. Na ampliação é dado destaque a região das bandas d-d e a deconvolução obtida no origin 8.5 para estas bandas. .................. 104. Figura 58 –. Sobreposição dos espectros em meio aquoso .............................. 105. Figura 59 –. Sobreposição dos espectros do complexo [Cu(phen)(dhz)2] em diversos solventes ......................................................................... 106. Figura 60 –. Sobreposição dos espectros dos complexos [Cu(phen)(asv)2], [Cu(phen)(asvred)2], [Cu(phen)(dhz)2] e o complexo precursor [Cu(phen)(van)2], em acetonitrila, (a) região das bandas intraligantes, (b) região das bandas d-d .............................................................. 107. Figura 61 –. Espectro de RMN de 1H do ligante asvred em D2O ....................... 111. Figura 62 –. Espectro de RMN de 13C do ligante asvred em D2O ...................... 112. Figura 63 –. RMN de 1H do ligante dhz em CD4O ............................................. 114. Figura 64 –. Espectro de RMN de 13C do ligante dhz em CD4O ........................ 115. Figura 65 –. Espectro de Emissão do ligante asv em acetonitrila ...................... 118. Figura 66 –. Representação esquemática das possíveis transições eletrônicas após a excitação por hѵ(1): decaimento não-radiativo SnS1 (2); emissão de fluorescência S1S0 (3); decaimento não-radiativo S1S0 (4) e T1S0 (8); cruzamento intersistemas S1T11 (5), T1S1(6) e T1S0 (8); e emissão fosforescência T1S0 (7) .......... 119. Figura 67 –. O ligante asv solubizado em acetonitrila na presença de luz branca (a esquerda) e quando exposta ao comprimento de onda igual a 340 nm (a direita) .................................................................................. 120 10.

(13) Figura 68 –. Pastilha de KBr contendo o ligante asv quando exposta à luz branca (a esquerda) e exposta a radiação ultravioleta (a direita) .............. 120. Figura 69 –. Estrutura química da ANS .............................................................. 121. Figura 70 –. Voltamograma cíclico para eletrodo de carbono vítreo a 0,1 v/s na presença de KCl 0,1molL-1, pH 3,5 contendo o complexo cis[Cu(phen)Cl2] ................................................................................. 123. Figura 71 –. Mecanismo proposto para o processo de oxidação da vanilina ..... 124. Figura 72 –. Sobreposição dos voltamogramas cíclicos do ligante vanilina na faixa de potencial de 1200 a -1200 mV (a), para o complexo [Cu(phen)(van)2] de1100 a -450 mV (b) e 450 a -450 mV (c) ........ 125. Figura 73 –. Mecanismo proposto para o processo de oxidação do ligante asv 126. Figura 74 –. Sobreposição dos voltamogramas cíclicos do ligante asv na faixa de potencial de 1250 a -1250 mV (a), para o complexo [Cu(phen)(asv)2] de1200 a -400 mV (b) e 400 a -400 mV (c).................................... 127. Figura 75 –. Voltamograma cíclicos em várias velocidades para o eletrodo de carbono vítreo na presença do complexo [Cu(phen)(asv)2] em solução aquoso de KCl 0,1 mol/L, pH=3,5 ..................................... 128. Figura 76 –. Gráfico da corrente do pico catódico (a) e corrente do pico anódico (b) versus a raiz quadrada da velocidade de varredura do complexo [Cu(phen)(asv)2] ............................................................................. 129. Figura 77 –. Mecanismo proposto para o processo de oxidação do ligante asvred ....................................................................................................... 129. Figura 78 –. Sobreposição dos voltamogramas cíclicos do ligante asvred na faixa de potencial de 1300 a -1200 mV (a), para o complexo [Cu(phen)(asvred)2] de 1200 a -400 mV (b) e 400 a -400 mV (c) .. 130. Figura 79 –. Voltamograma cíclicos em várias velocidades para o eletrodo de carbono vítreo na presença do complexo [Cu(phen)(asvred)2] em solução aquoso de KCl 0,1 mol/L, pH=3,5 ..................................... 131. Figura 80 –. Gráfico da corrente do pico catódico (a) e corrente do pico anódico (b) versus a raiz quadrada da velocidade de varredura do complexo [Cu(phen)(asvred)2]........................................................................ 132. Figura 81 –. Mecanismo proposto para o processo de oxidação do ligante dhz ...... ....................................................................................................... 133 11.

(14) Figura 82 –. Sobreposição dos voltamogramas cíclicos do ligante dhz na faixa de potencial de 1200 a -1200 mV (a), para o complexo do [Cu(phen)(dhz)2] de 1100 a -400 mV (b) e 400 a -400 mV (c) ..... 133. Figura 83 –. Voltamograma cíclicos em várias velocidades para o eletrodo de carbono vítreo na presença do complexo [Cu(phen)(dhz) 2] em solução aquoso de KCl 0,1 mol/L, pH=3,5 ..................................... 134. Figura 84 –. Gráfico da corrente do pico catódico (a) e corrente do pico anódico (b) versus a raiz quadrada da velocidade de varredura do complexo [Cu(phen)(dhz)2]............................................................................. 135. Figura 85 –. Sobreposição [Cu(phen)(van)2]. dos. voltamogramas (preto),. cíclicos. dos. [Cu(phen)(dhz)2]. complexos (vermelho),. [Cu(phen)(asv)2] (verde) e [Cu(phen)(asvred)2] (azul) ................... 136. 12.

(15) LISTA DE TABELAS Tabela 1 –. Reagentes e solventes utilizados no procedimento experimental .... 40. Tabela 2 –. Atribuições das principais bandas do espectro vibracional da vanilina ......................................................................................................... 49. Tabela 3 –. Atribuições das principais bandas do espectro vibracional de infravermelho do ácido sulfanílico .................................................... 51. Tabela 4 –. Atribuições das principais bandas dos espectros de infravermelho da asv e asvred ..................................................................................... 55. Tabela 5 –. Atribuições das principais bandas referentes ao ligante dhz em comparação a vanilina ..................................................................... 58. Tabela 6 –. Atribuições das principais bandas no espectro de infravermelho do complexo precursor.......................................................................... 60. Tabela 7 –. Atribuições das principais bandas presentes no espectro de infravermelho do complexo precursor [Cu(phen)(van)2] ................... 62. Tabela 8 –. Atribuições das principais bandas presentes nos espectros de infravermelho dos complexos [Cu(phen)(asv)2], [Cu(phen)(asvred)2], [Cu(phen)(dhz)2], e dos complexos precursores cis-[Cu(phen)(Cl2] e [Cu(phen)(van)2]............................................................................... 65. Tabela 9 –. Atribuição das transições eletrônicas e respectivas absortividades molares ............................................................................................ 67. Tabela 10 –. Comparativo dos comprimentos de onda das bandas encontradas no espectro eletrônico da vanilina em diferentes solventes .................. 68. Tabela 11 –. Atribuição das transições eletrônicas e absortividades molares das bandas ............................................................................................. 68. Tabela 12 –. Comparativo entre os comprimentos de onda das bandas do ácido sulfanílico em diferentes solventes .................................................. 70. Tabela 13 –. Atribuições das transições eletrônicas e absortividades molares das bandas ............................................................................................. 71. Tabela 14 –. Comparativo entre as bandas de absorção do ligante asv em diferentes solventes ......................................................................... 72. Tabela 15 –. Comparativo entre as bandas do ligante asv e do íon asv gerado pela variação do pH ......................................................................... 75 13.

(16) Tabela 16 –. Valores de pKa obtidos para o ligante asv com acompanhamento em diferentes comprimentos de onda .................................................... 76. Tabela 17 –. Comparativo entre as bandas da vanilina, ácido sulfanílico e asv em metanol ............................................................................................ 77. Tabela 18 –. Atribuição das transições eletrônicas e absortividade molares das bandas ............................................................................................. 78. Tabela 19 –. Comparativo entre as bandas de absorção do ligante asvred em solventes diferentes ......................................................................... 79. Tabela 20 –. Comparativo entre as bandas do ligante asvred e do íon asvred, pela variação do pH ................................................................................. 81. Tabela 21 –. Valores de pKa obtidos para o ligante asvred com acompanhamento em diferentes comprimentos de onda .............................................. 82. Tabela 22 –. Comparativo entre as bandas da vanilina, ácido sulfanílico, asv e asvred em metanol........................................................................... 84. Tabela 23 –. Atribuições das transições eletrônicas e absortividades molares das bandas encontradas no espectro do ligante dhz em meio aquoso .. 85. Tabela 24 –. Comparativo entre as bandas de absorção do ligante dhz em solventes diferentes ......................................................................... 86. Tabela 25 –. Comparativo entre as bandas do ligante dhz e do íon dhz gerado pela variação do pH ......................................................................... 89. Tabela 26 –. Valores de pKa obtidos para o ligante dhz com acompanhamento em diferentes comprimentos de onda .................................................... 90. Tabela 27 –. Comparativo entre as bandas de absorção da vanilina e dhz em meio aquoso .................................................................................... 91. Tabela 28 –. Atribuições das transições eletrônicas e absortividades molares das bandas presentes no espectro eletrônico em meio aquoso do complexo cis-[Cu(phen)Cl2] ............................................................. 93. Tabela 29 –. Comparativo entre as bandas de absorção do complexo precursor 93. Tabela 30 –. Atribuições das transições eletrônicas e absortividades molares das bandas. presentes. no. espectro. do. complexo. precursor. [Cu(phen)(van)2] obtido em meio aquoso ........................................ 95 Tabela 31 –. Comparativo. entre. as. bandas. do. complexo. precursor. [Cu(phen)(van)2]............................................................................... 96 14.

(17) Tabela 32 –. Atribuições das transições eletrônicas e absortividades molares das bandas. presentes. no. espectro. eletrônico. do. complexo. [Cu(phen)(asv)2] em metanol ........................................................... 98 Tabela 33 –. Comparativo. entre. as. bandas. de. absorção. do. complexo. [Cu(phen)(asv)2] ............................................................................. 100 Tabela 34 –. Atribuição da Transição Eletrônica e absortividade molar das bandas presente no espectro do complexo [Cu(phen)(asvred)2] em metanol ....................................................................................................... 101. Tabela 35 –. Comparativo. entre. as. bandas. de. absorção. do. complexo. [Cu(phen)(asvred)2] em diferentes solventes ................................ 101 Tabela 36 –. Comparativo entre as bandas do complexo [Cu(phen)(asvred)2] e seus ligantes livres fenantrolina e asvred em metanol ................... 103. Tabela 37 –. Atribuição da Transição Eletrônica e absortividade molar das bandas ....................................................................................................... 104. Tabela 38 –. Comparativo. entre. as. bandas. de. absorção. do. complexo. [Cu(phen)(dhz)2] e seus ligantes livres fenantrolina e dhz em meio aquoso ........................................................................................... 105 Tabela 39 –. Comparativo. entre. as. bandas. de. absorção. do. complexo. [Cu(phen)(dhz)2] em diferentes solventes ...................................... 107 Tabela 40 –. Comparativo entre as bandas de absorção dos complexos [Cu(phen)(asv)2],. [Cu(phen)(asvred)2],. [Cu(phen)(dhz)2],. e. do. complexo precursor [Cu(phen)(van)2] em acetonitrila .................... 109 Tabela 41–. Deslocamento químicos (RMN 1H e. 13. C) dos ligantes asvred em. comparação com os precursores ácido sulfanílico ........................ 113 Tabela 42 –. Deslocamento químicos (RMN. 1. He. 13. C) do ligantes dhz em CD4O.. ....................................................................................................... 116 Tabela 43 –. Potenciais de pico catódico (Epc) e anódico (Epa),dos processos redox, diferença de potencial (ΔEp) – (Ag/AgCl),e correntes de pico catódico (ipc) e anódico (ipa) e razão entre ipa/ipc ............................... 123. Tabela 44 –. Valores referentes aos potenciais de pico catódico (Epc) e anódico (Epa), diferença entre os potenciais de pico (ΔEp), correntes de pico catódico (ipc e ipa) e razão entre elas ipa/ipc dos processos do voltamograma cíclico do [Cu(phen)(asv)2] ..................................... 128 15.

(18) Tabela 45 –. Potenciais de pico catódico (Epc) e anódico (Epa),dos processos redox, diferença de potencial (ΔEp) – (Ag/AgCl),e correntes de pico catódico (ipc) e anódico (ipa) e a razão ipa/ipc ..................................... 132. Tabela 46 –. Potenciais de pico catódico (Epc) e anódico (Epa),dos processos redox, diferença de potencial (ΔEp) – (Ag/AgCl),e correntes de pico catódico (ipc) e anódico (ipa) e a razão ipa/ipc ..................................... 134. Tabela 47 –. Potenciais catódicos (Ag/AgCl) referentes ao Epc Cu2+/1+ .............. 137. 16.

(19) LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS. ANS. Ácido 6-amino-2-naftaleno sulfônico. asv. Ácido 4-hidroxi-3-metoxifenildiene-amino-benzeno sulfônico. asvred. Ácido 4-hidroxi-3-metoxibenzil-amino-benzeno sulfônico. CD4O. Metanol Deuterado. Cpar. [Cu(phen)(asvred)2]. Cpav. [Cu(phen)(asv)2]. CpCl. [Cu(phen)Cl2]. Cpd. [Cu(phen)(dhz)2]. Cpv. [Cu(phen)(van)2]. CV. Voltametria Cíclica. D2H. Água Deuterada. dhz. Dehidrozingerona. DMF. Dimetilformamida. DMSO. Dimetilsulfóxido. DNA. Ácido desoxirribonucleico. ERO. Espécies Reativas de Oxigênio. GDE. Grupo doador de densidade eletrônica. GRE. Grupo retirador de densidade eletrônica. HOMO. Orbital Molecular Ocupado de maior energia. IL. Intraligante. IV. Infravermelho. LUMO. Orbital Molecular Desocupado de mais baixa. RMN. Ressonância Magnética Nuclear. RNA. Ácido ribonucléioco. MTT. (3-(4,5-dimetiltiazol-2yl)-2,5-difenil brometo de tetrazolina). Phen. Fenantrolina. Uv-Vis. Ultravioleta e Visível. 17.

(20) LISTA DE SÍMBOLOS . Comprimento de Onda. ipa. Corrente do pico anódico. ipc. Corrente do pico catódico. . Deformação Angular. ΔEp. Diferença de Potencial. s. Estiramento simétrico. as. Estiramento assimétrico. Epc. Potencial do pico catódico. Epa. Potencial do pico anódico. 18.

(21) SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................... 23. 2. OBJETIVOS .......................................................................................... 25. 2.1. OBJETIVO GERAL................................................................................. 25. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................. 25. 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................. 27. 3.1. VANILINA ............................................................................................... 27. 3.1.1. Dehidrozingerona (dhz) ....................................................................... 30. 3.1.2. Síntese de bases de Schiff a partir da Vanilina ................................. 32. 3.2. COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO DE COBRE (CU) .......................... 34. 3.2.1. Elemento Cobre (Cu) ............................................................................ 34. 3.2.2. Importância Biológica do Cobre ......................................................... 35. 3.2.3. Complexos de Cobre (II) ...................................................................... 36. 4. PARTE EXPERIMENTAL ...................................................................... 40. 4.1. REAGENTES E SOLUÇÕES ................................................................. 40. 4.2. PROCEDIMENTOS DE SÍNTESES ....................................................... 41. 4.2.1. Síntese. do. ligante. ácido. 4-hidroxi-3-metoxi-fenilmetileno-. aminobenzeno sulfônico (asv) ............................................................ 41 4.2.2. Síntese do ligante ácido 4-hidroxi-3-metoxibenzil-amino-benzeno sulfônico (asvred) ................................................................................ 41. 4.2.3. Síntese do ligante 4-hidroxi-3-metoxifenil-but-3-en-2-ona (dhz) ...... 41. 4.2.4. Síntese do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2] ............................ 42. 4.2.5. Síntese do complexo precursor [Cu(phen)(van)2] ............................. 42. 4.2.6. Síntese do complexo [Cu(phen)(asv)2] ............................................... 42. 4.2.7. Síntese do complexo [Cu(phen)(asvred)2] ......................................... 43. 4.2.8. Síntese do complexo [Cu(phen)(dhz)2]............................................... 43. 4.3. EQUIPAMENTOS E TÉCNICAS EXPERIMENTAIS............................... 43. 4.3.1. Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho ................ 43. 4.3.2. Espectroscopia Eletrônica na Região do Ultravioleta e Visível (UvVis)......................................................................................................... 43. 4.3.2.1. Procedimento utilizado na obtenção dos espectros por espectroscopia eletrônica ................................................................................................ 44 19.

(22) 4.3.2.1.1. Variação do pH dos ligantes asv e dhz .................................................. 44. 4.3.3. Espectroscopia por Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C ... 44. 4.3.4. Espectroscopia de Fluorescência ...................................................... 44. 4.3.5. Eletroquímica........................................................................................ 45. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................. 47. 5.1. ESPECTROSCOPIA. VIBRACIONAL. NA. REGIÃO. DO. INFRAVERMELHO ................................................................................ 47 5.1.1. Espectro de Infravermelho da Vanilina .............................................. 47. 5.1.2. Espectro de Infravermelho do Ácido Sulfanílico ............................... 49. 5.1.3. Espectro de Infravermelho dos ligantes asv e asvred ...................... 51. 5.1.4. Espectro de infravermelho do ligante dhz ......................................... 55. 5.1.5. Espectro. de. Infravermelho. do. Complexo. precursor. cis-. [Cu(phen)Cl2] ........................................................................................ 58 5.1.6. Espectro de Infravermelho do Complexo precursor [Cu(phen)(van)2] ............................................................................................................... 60. 5.1.7. Espectros de Infravermelho dos complexos [Cu(phen)(asv)2], [Cu(phen)(asvred)2] e [Cu(phen)(dhz)2] .............................................. 62. 5.2. ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA NA REGIÃO DO ULTRAVIOLETA E VISÍVEL (UV-VIS) .................................................................................... 66. 5.2.1. Espectro Eletrônico da Vanilina.......................................................... 66. 5.2.2. Espectro Eletrônico do Ácido Sulfanílico .......................................... 68. 5.2.3. Espectro. Eletrônico. do. ligante. ácido. 4-hidroxi-3-metoxi-. fenilmetileno-aminobenzeno sulfônico (asv) ..................................... 70 5.2.3.1. Estudo do pKa do ligante asv ................................................................. 72. 5.2.3.2. Comparativo entre os Espectros Eletrônicos dos compostos Vanilina, Ácido Sulfanílico e asv ........................................................................... 76. 5.2.4. Espectro eletrônico do ligante ácido 4-hidroxi-3-metoxibenzilamino-benzeno sulfônico (asvred) ..................................................... 77. 5.2.4.1. Estudo do pKa do ligante asvred ............................................................ 79. 5.2.4.2. Comparativo entre os Espectros Eletrônicos dos compostos asv e asvred ............................................................................................................... 82. 5.2.5. Espectro Eletrônico do ligante dehidrozingerona (dhz) ................... 85. 5.2.5.1. Estudo do pKa do ligante dehidrozingerona ........................................... 87 20.

(23) 5.2.5.2. Comparativo entre os Espectros Eletrônicos da Vanilina e dhz ............. 91. 5.2.6. Espectro Eletrônico do complexo precursor cis-[Cu(phen)Cl2] ....... 92. 5.2.7. Espectro Eletrônico do complexo precursor [Cu(phen)(van)2] ........ 94. 5.2.8. Espectro Eletrônico do complexo [Cu(phen)(asv)2] .......................... 97. 5.2.9. Espectro Eletrônico do complexo [Cu(phen)(asvred)2] .................. 100. 5.2.10. Espectro Eletrônico do complexo [Cu(phen)(dhz)2]........................ 103. 5.2.11. Comparativo entre os espectros eletrônicos dos complexos [Cu(phen)(asv)2],. [Cu(phen)(asvred)2],. [Cu(phen)(dhz)2]. com. o. complexo precursor [Cu(phen)(van)2] .............................................. 107 5.3. ESPECTROSCOPIA DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR.... 110. 5.3.1. Espectroscopia de RMN 1H e 13C do ligante asvred ....................... 110. 5.3.2. Espectroscopia de RMN 1H e 13C do ligante dhz ............................. 114. 5.4. ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA ....................................... 117. 5.4.1. Espectro de Fluorescência do ligante asv ....................................... 117. 5.5. ELETROQUÍMICA................................................................................ 122. 5.5.1. Voltametria cíclica do complexo precursores cis-[Cu(phen)Cl2] ... 122. 5.5.2. Voltametria. cíclica. do. ligante. vanilina. e. do. complexo. [Cu(phen)(van)2] ................................................................................. 123 5.5.3. Voltametria cíclica do ligante asv e do complexo [Cu(phen)(asv)2] ............................................................................................................. 125. 5.5.4. Voltametria. cíclica. do. ligante. asvred. e. do. complexo. [Cu(phen)(asvred)2] ............................................................................ 129 5.5.5. Voltametria cíclica do ligante dhz e do complexo [Cu(phen)(dhz)2] ............................................................................................................. 132. 5.5.6. Comparação das voltametrias cíclicas dos presentes complexos 135. 6. CONCLUSÃO ...................................................................................... 139. 7. REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA......................................................... 141. 21.

(24) Introdução 22.

(25) 1 INTRODUÇÃO. Foram realizados estudos com compostos de coordenação a fim de investigar possíveis atividades biológicas devido interações existentes do centro metálico juntamente com os ligantes (FARRELL, 2006). Foi observado um aumento da atividade fisiológica desses compostos orgânicos quando coordenados a centros metálicos, particularmente, se o metal apresenta facilidade de alteração do seu estado de oxidação. O desenvolvimento de complexos como possíveis fármacos envolve desde a escolha do centro metálico bem como dos seus ligantes e suas possíveis estruturas de interesse. Esses fatores são imprescindíveis para nortear as interações em sítios específicos, como no DNA, proteínas, lipídeos, carboidratos e membranas (RONCONI; SADLER, 2007). Um dos compostos de coordenação mais conhecidos e que chamou atenção para a necessidade de maiores investigações na interface da química inorgânica, farmacêutica e clínica foi, a cisplatina, [Pt(NH3)2Cl2], sendo este um complexo de platina com ligantes inorgânicos. Os primeiros ensaios clínicos com este composto ocorreram em 1971, sendo liberada para o tratamento de diferentes tipos de câncer em 1978. Estudos demonstram que apesar da efetividade da cisplatina no tratamento do câncer, seu uso ainda apresenta inconvenientes clínicos, principalmente no que se refere aos seus efeitos colaterais, os quais podem estar relacionados ao fato da platina não ser um metal biologicamente essencial. Este fato chama a atenção para a formação de novos complexos utilizando metais essenciais, tais como o cobre e o ferro, que já se encontram presentes no organismo, de modo que se espera obter níveis menores de toxicidade de compostos derivados desses metais com relação aos metais não essenciais (CERCHIARO; FERREIRA, 2006). Os compostos de coordenação do sistema cobre-fenantrolina possuem uma grande capacidade de interagir com o DNA de células cancerígenas e muitas vezes essas interações acabam clivando o ácido desoxirribonucleico (LINDER, 2001). Levando em consideração esses fatores o presente trabalho buscou unir as qualidades existentes dos compostos de coordenação do sistema cobre-fenantrolina de forma a melhorar sua atividade na modulação do potencial do centro metálico de acordo com os ligantes coordenados. 23.

(26) Objetivos 24.

(27) 2 OBJETIVOS. 2.1 OBJETIVO GERAL. Desenvolver ligantes contendo grupos vanilóides, bem como seus respectivos compostos de coordenação de cobre(II), com possíveis aplicações biológicas de modo a contribuir com o desenvolvimento da química de coordenação do sistema cobre-fenantrolina.. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Sintetizar derivados da vanilina a partir de reações aldólicas, formação de bases de Schiff e da redução da imina. Sintetizar novos complexos metálicos do sistema cobre-fenantrolina tendo os derivados da vanilina como ligante principal. Caracterizar os compostos obtidos, ligantes e complexos, através das técnicas:  Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho (IV);  Espectroscopia Eletrônica na Região do Ultravioleta e Visível (Uv-Vis);  Espectroscopia por Ressonância Magnética Nuclear (RMN 1H e 13C);  Espectroscopia de Fluorescência;  Eletroquímica (Voltametria Cíclica).. 25.

(28) Revisão Bibliográfica 26.

(29) 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 3.1 VANILINA. A substância 4-hidroxi-3-metoxi-benzaldeído, popularmente conhecida como vanilina, cuja estrutura é apresentada na Figura 1a, é tradicionalmente obtida a partir da vagem de uma orquídea tropical, a Vanilla planifólia, imagem 1b. A Ilha de Madagascar é responsável por 90% da produção mundial da vanilina natural pelo processo de extração dessa planta, seguido de outros países como México, Taiti, Indonésia (MAY et al., 2010). Já o cultivo dessa planta na Europa é bastante restrito, devido à dificuldade em se encontrar insetos adequados para promover a sua polinização (PACHECO; DAMASIO, 2010). Figura 1 – Estrutura química da vanilina (a) e foto da Orquídea Vanilla plantifólia (b). O. HO O CH3. (a). (b). Fonte: Autor (2016) e (ORTOBOTÂNICO, 2008).. A vanilina é um importante aromatizante, sendo responsável pelo aroma de baunilha. É amplamente utilizada em diferentes segmentos industriais, tais como: na indústria de perfumaria, cosméticos, alimentícia (confeitaria, chocolates, manteiga, sorvetes, biscoitos), bebidas (refrigerantes e bebidas destiladas) e tabaco (VELCHEVA; STAMBOLIYSKA, 2004). Por ser uma matéria-prima importante, com consumo mundial estimado em 12.000 toneladas por ano, e ainda de difícil cultivo e elevado valor comercial, a vanilina é atualmente obtida também por vias sintéticas, através de processos com menor custo de produção, comparativamente a via extrativa (PACHECO; DAMASIO, 2010). Além do seu grande potencial industrial, devido seu aroma peculiar, a estrutura química da vanilina possibilita ainda sua utilização como matéria-prima 27.

(30) para a obtenção de diferentes derivados. O grupo aldeído, presente em sua estrutura, apresenta uma elevada reatividade frente a reações de condensação aldólica, reações de formação de bases de Schiff, dentre outras, originando derivados que mantem os grupos éter e fenol, denominado de grupo vanilóide. Segundo dados da literatura, a propriedade antimicrobiana da vanilina já é conhecida há várias décadas, tendo sido inclusive, utilizada no século 19 pelo médico britânico Joseph Lister, considerado o pioneiro no uso de antissépticos em cirurgias, para reduzir infecção em incisões cirúrgicas. A vanilina provoca danos nas células microbianas através da alteração da permeabilidade seletiva da membrana citoplasmática, causando uma perda dos materiais intracelulares vitais para a célula, levando-a a morte. Tem ação também contra as leveduras e outros tipos de microrganismos (PACHECO; DAMASIO, 2010). Há relatos na literatura de que a vanilina atua também como um eficaz inibidor de mutações de células vermelhas do sangue em pacientes que sofrem de anemia falciforme. Relata-se também que possui atividade afrodisíaca e atividade antioxidante (MENON; NAYEEM, 2013). Os antioxidantes, de uma forma geral, podem ser divididos em dois grupos: os que desempenham atividade enzimática e os que não possuem atividade enzimática. Os compostos do primeiro grupo ocasionam a diminuição da concentração de espécies oxidantes em sistemas biológicos, favorecendo de maneira catalítica o consumo destas espécies através de reações químicas específicas. Como exemplo, pode ser citada a ação da enzima superóxido dismutase (SOD), que atua sobre o íon superóxido, O 2-, catalisando o seu desproporcionamento em H2O2 e O2. Por outro lado, os antioxidantes caracterizados como não enzimáticos atuam inibindo as espécies oxidantes através de reações redox com os mesmos. Como exemplos, desta classe de compostos estão a glutationa e o ácido ascórbico, importantes agentes redutores que tem como outras funções, diminuir a concentração de espécies reativas de oxigênio nas células. A vanilina, por sua vez, atua como agente antioxidante não enzimática, assim como grande parte dos compostos fenólicos (ANGELO; JORGE, 2007). A vanilina é um antioxidante capaz de proteger tanto a membrana celular contra processos de peroxidação lipídica, quanto de prevenir a ruptura da fita do DNA que podem ser induzidas por espécies reativas de oxigênio. Estudos revelaram 28.

(31) também que a vanilina apresentou efeitos radioprotetores para o DNA, in vitro e em certas condições in vivo (MAURYA et al., 2007). Estudos de citotoxicidade da vanilina, realizados através do ensaio de MTT frente a células de fígado (linhagem HepG2) indicaram que o composto não afeta a viabilidade celular quando submetida a concentrações inferiores a 10 mM, indicando portanto, que a substância não é citotóxica. Adicionalmente, a vanilina apresentou ainda potencial anticancerígeno através da regulação do ciclo celular e apoptose em células de carcinoma hepático (CHENG et al., 2007). Segundo Sun (SUN et al., 2013), compostos que apresentam o grupo vanilóide em sua estrutura, normalmente possuem relevantes atividades biológicas. Dentre estas substâncias que são reconhecidamente ativas do ponto de vista biológico. podem. ser. citadas. o. eugenol,. ácido. ferúlico,. capsaicina. e. a. dehidrozingerona, cujas estruturas químicas são apresentadas na Figura 2, onde foi dado destaque em vermelho ao grupo vanilóide. Figura 2 – Estruturas químicas do (a) eugenol, (b) ácido ferúlico, (c) capsaicina e (d) dehidrozingerona. O CH2 OH HO. HO O. O. CH3 O. CH3. (a). O. CH3. NH. CH3. HO. CH3 HO O. (c). O. (b). CH3. CH3. (d). Fonte: Autor (2016). O eugenol pode ser encontrado na canela, na mirra e no cravo. Possui atividades medicinais que auxiliam no tratamento de náuseas, diarreia e indigestão. Apresentam ainda atividades antioxidantes e antivirais, relacionadas à presença do. 29.

(32) grupo vanilóide em sua estrutura. É ainda utilizado como anestésico e antisséptico em tratamentos odontológicos (MEDEIROS, 2014). O ácido ferúlico é uma substância presente nas folhas e nas sementes de diversos tipos de plantas, como por exemplo, no farelo de milho e arroz, em todas as partes do trigo e aveia, também pode ser encontrado no café, maçã, alcachofra, amendoim, laranja e abacaxi. Possui elevado potencial antioxidante, atuando na eliminação de espécies reativas de oxigênio. Estudos demostram que o ácido ferúlico tem um envolvimento no sistema serotoninérgico agindo com efeito antidepressivo em camundongos (MACHADO; FREITAS, 2013). A capsaicina é encontrada em sementes de pimentões e na pimenta. Estudos relatam seu uso em potencial no tratamento da obesidade e de dores agudas causadas por patologias, tais como, neuropatia diabética, psoríase, problemas musculares (DEVARI et al., 2014). Um dos ligantes de interesse deste trabalho é a dehidrozingerona (dhz), para o qual foi destinado um tópico a parte para sua discussão. Adicionalmente, o grupo vanilóide possui em sua estrutura, átomos de oxigênio com pares de elétrons não ligantes que podem atuar, portanto, como átomos doadores em reações de complexação com diferentes centros metálicos. Então, devido já se saber o potencial que a vanilina e seus derivados têm frente às aplicações biológicas, estudos relataram que complexos com estes derivados também apresentaram aplicações farmacológicas, agindo como agentes antivirais, antitumorais e antimicrobianos e que através da coordenação ocorreu a potencialização das aplicações biológicas, quando comparado aos ligantes livres (EL-REASH et al., 2010), de tal modo sugerindo que o centro metálico age como o local biologicamente ativo na molécula.. 3.1.1 Dehidrozingerona (dhz). Assim como a vanilina, a dehidrozingerona, que neste trabalho será identificada como dhz, também pode ser obtida através de fontes naturais, a partir do gengibre, ou ainda através de vias sintéticas, como por exemplo, a partir da reação de condensação aldólica entre a vanilina e acetona (Figura 3).. 30.

(33) Figura 3 – Mecanismo de síntese da dhz através de reação de condensação aldólica O. O. H3C. ¨ NaOH. C H. O. O. H H. H3C. ¨ CH. H. +. H3C OH. H. OH. O H3C. O H3C. Fonte: Autor (2016). Estudos relatam que a administração de dehidrozingerona em ratos hipertensos e diabéticos ajudou na atividade antioxidante, indicando que esta substância pode ser utilizada como suplemento alimentar a fim de combater o desenvolvimento de hipertensão e diabetes, associadas ao estresse oxidativo (DHANALAKSHMI et al., 2014). Outro estudo relatou que a administração de dhz a ratos ocasionou resultados relevantes em relação à regulação do teor de glicose e redução do peso dos animais testados (KIM et al., 2015). A molécula de dhz apresenta ainda atividade antidepressiva, o qual pode estar relacionado a ação sobre o sistema serotonérgico e noradrenérgico, além de promover uma proteção aos tecidos do cérebro contra peroxidação lipídica, ocasionada por espécies reativas de oxigênio (MARTINEZ et al., 2014). O tratamento do fungo A. ochraceus com o dhz, ocasionou alterações morfológicas dos mesmos, apresentando em decorrência do tratamento, diminuição no tamanho e formas irregulares, com depressões na superfície celular. Adicionalmente, foi observada ainda a inibição na síntese de DNA e RNA. Tais características indicam uma forte atividade antifúngica da dehidrozingerona (KUBRA et al., 2013). Devido ao reconhecimento das relevantes atividades biológicas apresentadas pela dehidrozingerona, esta substância foi utilizada neste trabalho como ligante na síntese de um dos complexos, com o objetivo de aliar as suas características ao cobre, buscando assim potencializar suas propriedades terapêuticas.. 31.

(34) 3.1.2 Síntese de bases de Schiff a partir da Vanilina. As bases de Schiff são moléculas que apresentam em sua estrutura o grupo imino (C=N). O químico alemão Hugo Schiff foi primeiro a descrever estes compostos em 1864 e acabou sendo homenageado através da nomenclatura utilizada para definir esta classe de compostos. As bases de Schiff são obtidas através de reações de condensação entre uma amina primária e uma carbonila de aldeído ou cetona, sendo o produto originado caracterizado pela formação da ligação C=N e eliminação de água, conforme mecanismo reacional apresentado na Figura 4. Figura 4 – Reação representativa do mecanismo de formação de uma base de Schiff OH O N R1 R2 H2N R1 H2O NH R3 R2 R3 R2 R3 R1. +. +. Fonte: Autor (2016). Bases. de. Schiff. têm. sido. apontadas. como. promissores. agentes. antibacterianos. Elas podem ser obtidas de fontes naturais, semissintéticas e sintéticas, Figura 5.. A Ancistrocladine (1) é um metabólito secundário de uma. planta, na qual é utilizado no tratamento da malária (PAIVA, 2010). Os compostos (2) e (3) são exemplos de bases de Schiff semissintéticos derivadas da quitosana e apresentam atividade antifúngica. As bases de Schiff têm sido apontadas como promissores agentes antibacterianos, tendo como exemplo o N-(salicilideno)-2hidroxianilina (4) base de Schiff sintética, que apresenta eficácia contra Mycobacterium tuberculosis (MATSUMOTO, 2013). Figura 5 – Bases de Schiff. Fonte: Silva et al., 2006. 32.

(35) Diversos trabalhos relatam que as bases de Schiff e seus derivados são estáveis, apresentando grande flexibilidade devido a diversos aspectos estruturais, acarretando interesses nesses compostos, impulsionando seus estudos e sínteses. No presente trabalho, a amina primária utilizada para formação da base de Schiff a partir da reação com vanilina é proveniente do ácido sulfanílico, no qual em sua estrutura possui o grupo sulfônico na posição para ao grupo aminobenzeno (anilina), conforme pode ser observada na Figura 6 (a). O ácido sulfanílico é estruturalmente semelhante à taurina Figura 6 (b), aminoácido que possui em sua estrutura o grupo sulfônico ao invés de um carboxílico. A taurina é considerada como um nutriente primordial para o desenvolvimento dos mamíferos (VIZIOLI, 2009). Desse modo, acredita-se que o grupo sulfônico presente nos derivados da vanilina sintetizados no presente trabalho possa ser reconhecido no sistema biológico, potencializando suas ações em sistemas biológicos. Figura 6 – Estrutura química do (a) Ácido Sulfanílico (b) Taurina. O H2N. S. H2N OH. O (a). O S. OH. O (b). Fonte: Autor (2016). Os ligantes iminas geralmente apresentam grande estabilidade térmica, possibilidade de modular a estrutura do complexo, facilidade em formar complexos com diferentes estados de oxidação, que possibilita a utilização desses compostos em processos catalíticos e também em estudos bioinorgânicos (CASELLATO et al., 2004). Alguns estudos relatam que a atividade anti-bacteriana apresentam resultados mais promissores para os complexos de metal com bases de Schiff do que o ligante base de Schiff sozinho. Sendo os complexos de Cu (II) mais ativo com as bactérias tanto gran-positivas, como as gran-negativas (NAIR; JOSEYPHUS, 2008).. 33.

(36) 3.2 COMPOSTOS DE COORDENAÇÃO DE COBRE (Cu). 3.2.1 Elemento Cobre (Cu). O cobre é um metal conhecido e que vem sendo utilizado por diferentes civilizações ao longo dos séculos. Relatos indicam que em 5.000 a.C. já se fazia uso do cobre, obtido a partir da fusão e refinamento de óxidos encontrado na azurita (Cu3(CO3)2(OH)2) e malaquita (Cu2(CO3)(OH)2). Os egípcios descobriram também que através da mistura de certas quantidades de metais, originando ligas, era possível aumentar a sua durabilidade. Dessa forma, atribuíam ao cobre o símbolo da vida eterna (MAFFEI, 2009). O cobre é encontrado na natureza nos minerais calcocita (Cu 2S), calcopirita (CuFeS2), azurita, malaquita, entre outros. É também um dos constituintes turquesa, mineral que possui uma rara beleza, porém não tão abundante. Antigamente a extração do cobre era bem difícil devido sua fundição requerer temperaturas muito elevadas de forma que o fogo ao ar livre, como era de costume da antiguidade, não atingia a temperatura necessária. Desse modo a fundição do cobre só começou a ser possível após os egípcios criarem as fornalhas com injeção forçada de ar, tecnicamente denominadas atualmente de fornalhas de tiragem forçada. Através dessa técnica o cobre podia ser fundido mais rapidamente, facilitando a modelagem de diferentes objetos, permitindo a mistura de outros metais, originando as ligas. Atualmente, o cobre é extraído por hidrometalurgia ou por pirometalurgia. Os principais produtores mundiais de cobre são os Estados Unidos, Peru, China e Austrália. Entretanto, o Chile é o maior detentor de reserva desse metal. O cobre possui massa molar de 63,55 g mol-1 número atômico 29 e está posicionado no grupo 11 da tabela periódica. A configuração eletrônica para os seus orbitais mais externos é [Ar] 3d10, 4s1, podendo apresentar estados de oxidação +1 e +2. Quando o cobre se encontra com o estado de oxidação +2, é mais estável, de modo que Cu+1 se oxida facilmente a Cu+2. Os sais de cobre +1 são diamagnéticos, insolúveis em meio aquoso e possuem coloração branca. Já os sais de cobre +2 são paramagnéticos, sendo geralmente solúveis em meio aquoso e apresentam normalmente colorações que podem variar entre azul, verde, marrom e vermelho devido às transições d-d ou transições de transferência de cargas.. 34.

(37) 3.2.2 Importância Biológica do Cobre. O cobre é um oligoelemento que só foi reconhecido como essencial em 1928, quando Hart mostrou que para combater a anemia ferropriva, causada pela deficiência de ferro, era necessária uma suplementação de cobre, pois elemento é fundamental para a síntese da hemoglobina. Posteriormente, foram realizados inúmeros estudos que demonstram o papel do cobre em diferentes enzimas primordiais para a manutenção da vida. Em 1962, foi identificada uma doença de origem genética, relacionada à deficiência de cobre em seres humanos, denominada de Doença de Menkes, caracterizada por provocar problemas de crescimento e também por causar degeneração cerebral e do cerebelo (MAFFEI, 2009). Outra enfermidade que também é associada ao cobre é a Doença de Wilson. Ocasionado por um defeito em um gene que é responsável pelo transporte e excreção de cobre. Como o gene é defeituoso acaba gerando uma toxicidade no organismo devido ao acúmulo de cobre no fígado e subsequente deposição nos tecidos não hepáticos (KENYON et al., 2004). O cobre se encontra em menor quantidade no organismo do que o ferro e o zinco, sendo necessária uma ingestão diária de 0,5 a 2 mg de cobre por dia. Os órgãos que possui esse mineral são o fígado (onde seu excesso é acumulado), rins, cérebro e algumas enzimas. Aproximadamente 1/3 se encontra nos músculos e esqueleto. Este elemento ainda auxilia na formação da hemoglobina e glóbulos vermelhos do sangue (KENYON et al., 2004). O cobre apresenta uma grande relevância biológica devida sua participação na composição de inúmeras proteínas e enzimas, na qual desempenha função primordial. Sua atividade está normalmente relacionada à processos de transporte de elétrons, metabolismo do oxigênio, ativação do oxigênio para oxidação de substancias como fenóis e catecóis dentre outras funções (RODRIGUES et al., 2012), (MAFFEI, 2009).. 35.

(38) 3.2.3 Complexos de Cobre (II). O cobre (II) pode originar compostos de coordenação com números de coordenação que podem variar de 4 a 6. Complexos tetracoordenados podem ser encontrados nas geometrias quadrado planar ou tetraédricas, enquanto que compostos com número de coordenação cinco podem originar até quatro geometrias, onde a bipiramidal trigonal e a piramidal de base quadrada são as mais comuns. Já os compostos hexacoordenados apresentam geometria octaédrica, normalmente com distorção tetragonal, devido à assimetria na distribuição dos elétrons nos orbitais d. A química dos complexos de Cu2+ vem sendo cada vez mais estudada devido as suas diferentes possibilidades estruturais e reatividade que podem ser alcançadas com o uso deste centro metálico. Adicionalmente, diferentes complexos de cobre têm se mostrado altamente ativos na produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), responsáveis por causar estrese oxidativo nas células e danos oxidativos em diferentes biomoléculas, tais como, açúcares, proteínas e até mesmo no DNA (RONCONI; SADLER, 2007). Atualmente, estes compostos representam uma alternativa aos compostos de platina para o tratamento tumoral, tendo em vista que os mesmos podem causar a morte de células cancerígenas (CERCHIARO; FERREIRA, 2006) e pelo fato do cobre ser um elemento essencial, existem mecanismos naturais para sua absorção, distribuição e eliminação já conhecidos o que não ocorre com a platina. Um dos compostos de coordenação de grande destaque, no que se refere a sua ação de fragmentação do DNA é o complexo de cobre coordenado de forma bidentada a dois ligantes 1,10-fenantrolina, [Cu(phen)2]2+, cuja estrutura é mostrada na Figura 7. 2+. Figura 7 – Estrutura química do íon complexo [Cu(phen)2]. 2+ N. N Cu N. N. Fonte: Autor (2016). 36.

(39) O [Cu(phen)2]2+ foi o primeiro complexo de cobre sintetizado que apresentou atividade de fragmentação do DNA, no caso, ocasionado por um processo oxidativo. O complexo [Cu(phen)2]2+ é reduzido a [Cu(phen)2]+ que se liga posteriormente ao DNA, através da intercalação da fenantrolina entre as bases nitrogenadas. O cobre I que foi gerado no meio reduz as moléculas de oxigênio presentes no meio, produzindo radicais livres como o superóxido e o radical hidroxila enquanto que o complexo [CuI(phen)2]+ é oxidado para [CuII(phen)2]2+. Os radicais formados geram um estresse oxidativo no meio e, consequentemente, a quebra da fita do DNA, principalmente nas unidades C-1’, C-4’ ou C-5’ do 2-desoxirribose (TISATO et al., 2009). Devido aos estudos realizados com o complexo de cobre com o ligante ofenantrolina terem indicado atividade biológica relevante, induzindo a apoptose de células cancerígenas do fígado, impulsionou estudos de novos complexos derivados desse sistema (CHANDRALEKA et al., 2014). O complexo cis-[Cu(phen)Cl2] foi sintetizado por Awad (AWAD et al., 2010), (Figura 8), com o objetivo da identificação de novas aplicações para esta espécie quanto no desenvolvimento de novos complexos derivados apresentando este composto como precursor. Figura 8 – Estrutura química do complexo cis - [Cu(phen)Cl2]. N. N Cu. Cl. Cl. Fonte: Autor (2016). O complexo cis-[Cu(phen)Cl2] apresenta propriedades interessantes, como condutividade de materiais ópticos, atividades antitumoral e clivagem do DNA. Adicionalmente, por apresentar cloretos em sua esfera de coordenação, possibilita a substituição destes por outros ligantes podendo, assim, atuar como precursor na síntese de diferentes complexos derivados (AWAD et al., 2010).. 37.

(40) Neste contexto, complexos com bases de Schiff tem ganhado uma atenção maior na química de coordenação, por possibilitar a modulação de sua estrutura e atividade, primordial para uma possível utilização desses compostos como metalofármacos (GONÇALVES, 2010). Complexo de Cobre com bases de Schiff derivada da vanilina ([Cu(vanilina-di-aminabutirato)(H2O)]), apresenta melhor atividade antimicrobiana quando comparada ao ligante livre (FUGU et al., 2013).. 38.

(41) Parte Experimental 39.

(42) 4 PARTE EXPERIMENTAL. 4.1 REAGENTES E SOLUÇÕES. Todos os reagentes e os solventes utilizados para a obtenção dos compostos foram utilizados na forma adquirida, sem processos de purificação, lavagem, ou tratamento adicionais. Na Tabela 1 são listados os reagentes e solventes usados. Tabela 1 – Reagentes e solventes utilizados no procedimento experimental. 1,10 – fenantrolina P.A.. Fórmula Molecular C12H8N2. Acetona P.A.. C3H6O. 99,5%. Acetonitrila P.A.. CH3CN. 99,5%. NEON Comercial LTDA. Ácido Clorídrico P.A.. HCl. 37,0%. Proquímios. Ácido Sulfanílico P.A.. C6H7NO3S. 99,0%. Álcool Metílico P.A.. CH4O. 99,9%. NEON Comercial LTDA. Brometo de Potássio P.A.. KBr. 99,0%. Vetec Química Fina. CuCl2.2H2O. 99,0%. Vetec Química Fina. Diclorometano P.A. ACS. CH2Cl2. 99,5%. Vetec Química Fina. Dimetilsufóxido P.A. ACS. C2H6OS. 99,0%. Vetec Química Fina. Hidreto de Sódio e Boro. NaBH4. 98,0%. Vetec Química Fina. Hidróxido de sódio. NaOH. 99,0%. Impex. N’N-Dimetilformamida P.A.. C3H7NO. 99,8%. Dinâmico. N,N,N-Trietilamina P.A.. C6H15N. 99,5%. Sigma – Aldrich. Solução Tampão pH 4,0. -. -. Solução Tampão pH 7,0. -. -. Vanilina P.A.. C8H8O3. 99,5%. Reagentes. Cloreto de Cobre (II) Dihidratado P.A.. Pureza. Fabricante. 99,5%. Vetec Química Fina ANIDROL Produtos para Laboratórios. BIOTEC Reagentes Analíticos. Química Especializada Erich LTDA Química Especializada Erich LTDA PROQUÍMIOS. Fonte: Autor (2016). 40.