Derivados quinoxalínicos substituídos por aminoalcoóis com potencial atividade anticâncer e capacidade de estabilização de nanopartículas de prata

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. Derivados quinoxalínicos substituídos por aminoalcoóis com potencial atividade anticâncer e capacidade de estabilização de nanopartículas de prata. Jannyely Moreira Neri Dissertação de Mestrado Natal/RN, julho de 2017.

(2) JANNYELY MOREIRA NERI. DERIVADOS QUINOXALÍNICOS SUBSTITUÍDOS POR AMINOALCOÓIS COM POTENCIAL ATIVIDADE ANTICÂNCER E CAPACIDADE DE ESTABILIZAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE PRATA. Dissertação apresentada ao Programa de Pósgraduação em Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Química.. Área de concentração: Química Orgânica. Orientador: Prof. Dr. Fabrício Gava Menezes Coorientadora: Prof. Dra. Lívia Nunes Cavalcanti. Natal/RN 2017.

(3) Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede Neri, Jannyely Moreira. Derivados quinoxalínicos substituídos por aminoalcoóis com potencial atividade anticâncer e capacidade de estabilização de nanopartículas de prata / Jannyely Moreira Neri. - 2017. 101 f.: il. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Programa de Pós-graduação em Química. Natal, RN, 2017. Orientador: Prof. Dr. Fabrício Gava Menezes. Coorientadora: Profª. Drª. Lívia Nunes Cavalcanti. 1. Quinoxalina - Dissertação. 2. 2,3-dicloroquinoxalina Dissertação. 3. Síntese orgânica - Dissertação. 4. Funcionalização - Dissertação. 5. Atividade anticâncer - Dissertação. 6. Nanopartículas de prata - Dissertação. I. Menezes, Fabrício Gava. II. Cavalcanti, Lívia Nunes. III. Título. RN/UF/BCZM CDU 547.

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(5) AGRADECIMENTOS. Agradeço a Deus por ter me sustentado até aqui para que esse momento se tornasse possível. Ao meu orientador, Prof. Dr. Fabrício Gava Menezes, pelos ensinamentos tão valiosos, que certamente contribuíram para o meu crescimento acadêmico e do grupo como um todo. Pela oportunidade, confiança, paciência, compreensão, disponibilidade e ajuda nos momentos mais difíceis. À minha coorientadora, Prof. Dra. Lívia Nunes Cavalcanti, pelo incentivo, apoio, companheirismo, disponibilidade sempre que precisamos, e pelas contribuições com o trabalho. Aos professores Kássio Michell Gomes de Lima, Luíz Henrique da Silva Gasparotto e Welman Curi Elias por aceitarem compor a banca examinadora. À professora Renata Mendonça Araújo, pela parceria no laboratório e disponibilidade em realizar as análises de RMN. Ao LAMMEN pelas análises de infravermelho.. Aos colegas do LISCO (laboratório de isolamento e síntese de compostos orgânicos), pela boa convivência e cafezinhos que certamente trazem um momento de descontração. À todos os colegas do LSHMA (Laboratório de síntese de heterociclos e metodologias aplicadas), pelas contribuições e discussões químicas tão enriquecedoras para este trabalho. À todos do LENA (Laboratório de eletroquímica e nanopartículas aplicadas) por abrirem as portas e por me receberem tão bem. Em especial, sou muito grata a Heloíza e a Rayane, por dedicarem seu tempo e paciência a me ajudar com os experimentos envolvendo nanopartículas, pela amizade, ensinamentos, disponibilidade e grande apoio, abdicando de suas próprias atividades. Meu muito obrigada, meninas! Também ao Anderson pela disponibilidade, prontidão e ensinamentos que enriqueceram o trabalho. E a Eryka por compartilhar seus conhecimentos e contribuir com a realização do planejamento experimental. Ao QBQ por disponibilizar equipamentos, como a balança, indispensáveis para realização do trabalho. Ao meu esposo André pelo amor, companheirismo e paciência. E aos meus filhos André filho e Esther por serem meus amores, minha alegria, e o motivo das minhas forças se renovarem a cada dia..

(6) Aos meus pais, João e Mariângela, pela educação, amor, carinho e apoio constante. Assim como meus irmãos e toda família pelo incentivo. Aos meus sogros Ranilson e Ângela pelo carinho e apoio incondicional. À Edileuza, pessoa tão importante, a qual cuida dos meus filhos com muito amor e carinho, nos momentos em que estou ausente. Às minhas amigas, que direcionaram suas orações e apoio constante principalmente nesta etapa da minha vida. Ao instituto de Química da UFRN, pela estrutura oferecida, e a todos os servidores que de alguma forma contribuem com nosso trabalho diariamente. À CAPES pela ajuda financeira em forma de bolsa..

(7) “Quanto maior a dificuldade, tanto maior o mérito em superá-la. ”. (Henry Ward Beecher).

(8) RESUMO O estudo dos compostos heterocíclicos nitrogenados compreende um dos ramos mais interessantes da química orgânica. Dentre as diversas classes de heterociclos nitrogenados relatados, as quinoxalinas possuem papel de destaque por suas relevantes aplicações, notavelmente em áreas biológicas e tecnológicas. Existem diversos protocolos de síntese de derivados quinoxalínicos relatados na literatura, dentre os quais se destacam as reações a partir do precursor sintético 2,3-dicloroquinoxalina (1). O presente trabalho tem como enfoque a atuação do composto 1 como precursor sintético para moléculas relevantes, estando os resultados dividido em duas partes principais. Primeiramente, é apresentado um estudo preparativo focado nas reações da quinoxalina 1 com aminoalcoóis, além de outras. transformações. sintéticas.. Foram. obtidos. produtos. tais. como. 2,3-. dietanolaminoquinoxalina (2), 2-(2,3-diidro-]1,4]oxazino[3,2-b]quinoxal-4-il)etanol (3) a partir de dupla substituição do cloro, além do produto 3-[bis-(2-hidroxi-etil)-amino]1H-quinoxalin-2-ona (4) como fruto da hidrólise do composto (3), dentre outros. Um fator de destaque é que enquanto etanolamina reage via duplo N-ataque nucleofílico, dietanolamina reage via processo de ciclização intramolecular através de N- e O-ataques. Todos os produtos foram devidamente caracterizados por ressonância magnética nuclear de 1H e. 13. C. Os produtos 2 e 3 apresentaram atividade anticâncer através de estudos. citotóxicos em células HT29 (câncer colorretal), a qual pode estar relacionada com a inibição da enzima PI3Kα. Ambas as quinoxalinas impactaram significativamente a viabilidade celular, na menor concentração (3,125µg/mL) já é possível vermos que o crescimento foi retardado. O que pôde também ser constatado por meio de um estudo de docking dos compostos no sítio ativo da enzima PI3Kα, o qual mostrou que a interação acontece fundamentalmente através de ligações de hidrogênio entre as hidroxilas dos ligantes e os aminoácidos valina (Val851) e serina (Ser854), conhecidos por serem cruciais nesse processo inibitório provocado por fármacos. Na última parte do trabalho, foi avaliada a capacidade do composto 2 como agente redutor e estabilizante de nanopartículas de prata (NanoAg), utilizando um planejamento fatorial 22, e também sua atuação apenas como estabilizante em sua concentração mínima conseguida (0,2mmol-1) utilizando o sistema glicerol/NaOH, na qual o derivado 2 foi capaz de estabilizar (NanoAg) em meio básico e neutro (fisiológico). Os resultados apontaram que a referida quinoxalina apresenta capacidade de redução de prata (I) em meio básico, porém em cinética mais lenta, comparado ao seu uso apenas como agente estabilizante. E as análises por espectroscopia na região do ultravioleta/visível (UV-Vis) indicaram formação de.

(9) NanoAg esféricas, assim como o cálculo da largura à meia altura da banda (LMAB) indicaram a formação de nanopartículas mais uniformes para estes ensaios. Portanto, em ambos os testes a atuação do composto 2 frente à formação de NanoAg deixa a possibilidade de aplicações futuras dos sistemas nanoestruturados para terapia do câncer.. Palavras-chave: quinoxalina; 2,3-dicloroquinoxalina; síntese orgânica; funcionalização; atividade anticâncer; nanopartículas de prata..

(10) ABSTRACT The study of nitrogen heterocyclic compounds comprises one of the most interesting branch of the organic chemistry. Among several nitrogen heterocycles reported in literature, quinoxaline derivatives have been attracted great attention due their relevant applications, notably in biological and technological fields. There are several synthetic protocols reported in literature for the synthesis of quinoxaline derivatives, in which calls attention the use of compound 2,3-dichloroquinoxaline (1) as synthetic precursor. The present work focus on the synthesis of relevant quinoxaline from compound 1, with the results being divided in two main parts. Many of the presented reactions lead to quinoxaline derivatives with relevance in several areas, especially due their relevant activities against several pathologies. The second part of the work is focused in the obtainment of quinoxaline derivatives from reactions of building block 1 with aminoalcohol, besides other synthetic transformations. They were obtained interesting quinoxaline derivatives, such as compounds 2,3-diethanolaminoquinoxaline (2), 2-(2,3dihydro-1-oxa-4,9,10-triaza-anthracen-4-yl)-ethanol (3), from the double substitution by the nucleophilic species, compound 3-[bis-(2-hydroxy-ethyl)-amino]-1H-quinoxalin-2one (4) originated from the hydrolysis of compound 3, among others. An important factor is that while ethanolamine reacts via double nucleophilic N-attack, diethanolamine reacts via intramolecular cyclization process through N- and O-attacks. All products were adequately characterized by 1H and. 13. C nuclear magnetic resonance spectroscopies.. Compounds 2 and 3 had presented interesting activity against colon rectal HT29 cancer cells, in which the activity may be associated to the inhibition of enzyme PI3Kα. Both quinoxalines significantly affected cell viability depending on the lower concentration (3.125 μg / mL), it is possible to see that the growth was delayed. This could also be verified by means of a docking study of the compounds in the active site of the enzyme PI3Kα, which showed that the interaction occurs mainly through hydrogen bonds between the hydroxyls of the ligands and the amino acids valine (Val851) and serine ( Ser854), known to be crucial in this drug-induced inhibitory process. Lastly, the ability of compound 2 as a silver nanoparticle reducing agent (NanoAg), using a factorial design 22, and its performance as a stabilizer in its minimum achieved concentration (0.2 mmol / l) using the glycerol / NaOH, in which derivative 2 was able to stabilize (NanoAg) in basic and neutral (physiological) medium. The results showed that quinoxaline has silver (I) reduction capacity in basic medium, but in slower kinetics. And spectroscopy analyzes.

(11) in the ultraviolet / visible (UV-Vis) region indicated a formation of spherical NanoAg, and the bandwidth width calculation indicated the formation of more uniform nanoparticles for these assays. Therefore, in both tests the performance of compound 2 against the formation of NanoAg leaves the possibility of future applications of nanostructured systems for cancer therapy.. Keywords: quinoxaline; 2,3-dicloroquinoxaline; organic synthesis; funcionalization; anticâncer activity; silver nanoparticles..

(12) LISTA DE FIGURAS. Figura 1.1 -. Núcleos heterociclos nitrogenados mononucleares importantes ... 3. Figura 1.2 -. Exemplos de estruturas bicíclicas nitrogenadas privilegiadas ....... 4. Figura 1.3 -. Exemplos de heterociclos nitrogenados comuns no cotidiano: Nicotina (12), hemoglobina (13) e quinina (14) ............................. Figura 1.4 -. 5. Exemplos de compostos heterocíclicos farmacologicamente ativos ............................................................................................... 5. Figura 1.5 -. Unidade heterocíclica 11 e seus isômeros. Adaptada ..................... 7. Figura 1.6 -. Exemplos de derivados da quinoxalina (11) com ação terapêutica. Adaptada ......................................................................................... Figura 1.7 -. Medicamentos padrão Raltegravir (26) e Elvitegravir (27) com atividade anti-HIV ........................................................................... Figura 1.8 -. 9. Exemplos de derivados quinoxalínicos com atividade anticâncer relatados na literatura....................................................................... Figura 1.9 -. 8. 12. Exemplos de compostos heterocíclicos relatados na literatura com atividade anticancerígena contra a linha celular do fígado humano (HEPG2).......................................................................................... Figura 1.10 -. Exemplo de heterociclo como atividade anticâncer relacionada ao glioma.............................................................................................. Figura 1.11 -. 13. Derivado quinoxalínico relatado na literatura que apresentou melhor interação à melanina. Adaptada........................................... Figura 1.12 -. 13. 14. Representação da adequação do composto 1 para reações de substituição nucleofílica e exemplo geral de substituição controlada dos grupos cloro............................................................. Figura 2.1 -. 15. Representação da interação entre WR23 e os aminoácidos Val851 e Ser-854 no interior da enzima PI3Kα. Adaptada .................. 22. Figura 2.2 -. Espectro de RMN 1H de 1 (400 MHz, DMSO-D6) ........................ 29. Figura 2.3 –. Espectro de RMN 13C de 1 (100 MHz, DMSO-D6) ...................... 30. Figura 2.4 -. Espectro de RMN 1H de 2 (500 MHz, DMSO-D6) ........................ 32. Figura 2.5 -. Espectro de RMN 13C de 2 (100 MHz, DMSO-D6) ....................... 33. Figura 2.6 -. RMN de 1H de 3 (400 MHz, CDCl3)............................................... 35. Figura 2.7 -. RMN de 13C de 3 (100 MHz, DMSO-D6) ...................................... 36.

(13) Figura 2.8-. Ilustração Zortep do composto 3 obtida por cristalgorafia de raiosX ..................................................................................................... 37. Figura 2.9 -. RMN de 1H de 4 (500 MHz, DMSO-D6) ...................................... 38. Figura 2.10 -. RMN de 1H de 4 (100 MHz, DMSO-D6) ...................................... 39. Figura 2.11 -. Espectro de infravermelho do composto 4 ..................................... Figura 2.12 -. RMN de 1H de 5 (400 MHz, CDCl3) ............................................. 41. Figura 2.13 -. RMN de 13C de 5 (100 MHz, CDCl3) ............................................ 41. Figura 2.14 -. (a) energia potencial de interação dos resíduos de aminoácidos da. 40. PI3Kα com os compostos 2 e 3; (b) composto 2 se ligando na cavidade enzima PI3Kα; (c) composto 3 se ligando na cavidade da enzima PI3Kα; (d) representação da superfície potencial da cavidade da PI3Kα contendo o composto 2; (e) representação da superfície potencial da cavidade da PI3Kα contendo o composto 3 ...................................................................................................... 43 Figura 2.15 -. Inibição de crescimento das células HT29 por ação dos compostos 2 (a) e 3 (b), em diferentes concentrações variando de 3.125 a 200µg/mL. *** p <0,0001, # p> 0,05............................................... 45. Figura 3.1 -. Vitral medieval decorado com nanopartículas de ouro e nanopartícula de prata..................................................................... 50. Figura 3.2 -. Ilustração da RPS em nanopartículas metálicas. Adaptada............. 50. Figura 3.3 -. Mecanismo de atuação do NaBH4 atuando como agente redutor e estabilizante na obtenção de nanopartículas de prata (NanoAg). Adaptada.......................................................................................... Figura 3.4 -. 52. (A) Processo de pulverização e (B) Etapa de aquecimento em banho-maria da metodologia para a solubilização do composto 2 ......................................................................................................... Figura 3.5 -. 58. Espectros de absorção no UV-vis do composto 2 (a), do composto 2 em pH 6,80, 12,10 e 2,76 (b) e do AgNO3 em água pura (c) ......................................................................................................... Figura 3.6 -. 62. Espectro de absorção no Uv-vis obtidos dos ensaios 1-10 após 3 minutos, 1 hora, 4, 19, 24 e 31 horas das sínteses em que 2 é utilizado como agente redutor e estabilizante ................................ 64.

(14) Figura 3.7 -. Fotos das soluções obtidas dos ensaios 1-10 utilizando o composto 2 como agente redutor e estabilizante simultaneamente após 1 hora (a) e 24 horas (b) ..................................................................... 65. Figura 3.8 -. Gráfico de superfície de resposta mostrando o efeito das variáveis (concentração de Ag+ e do composto 2) na dispersão das nanopartículas de prata.................................................................... 66. Figura 3.9 -. Efeitos principais dos fatores x1 (Ag+) e x2 (composto 2) obtido a partir planejamento fatorial 2² da síntese utilizando o composto 2 como agente redutor e estabilizante simultaneamente ................ 67. Figura 3.10 -. Diagrama de Pareto com os valores dos efeitos referentes aos níveis X1 (Ag+) e X2 (composto 2) obtido a partir planejamento fatorial 2² da síntese utilizando o composto 2 como agente redutor e estabilizante simultaneamente ..................................................... 67. Figura 3.11 -. Fotos das soluções obtidas logo após cada ensaio utilizando o composto 2 como agente estabilizante com concentrações de Ag+ 0,05, 0,1 e 0,2 mmol. l-1.................................................................. 68. Figura 3.12 -. Acompanhamento cinético dos seguintes ensaios: I referente a concentração de Ag+ 0,05 mmol L-1; II referente a concentração de Ag+ 0,10 mmol L-1; III referente a concentração de Ag+ 0,20 mmol L-1 ......................................................................................... 69. Figura 3.13 -. Espetros no UV-vis antes e depois do ajuste do pH dos seguintes ensaios: I referente a concentração de Ag+ 0,05 mmol L-1; II referente a concentração de Ag+ 0,10 mmol L-1; III referente a concentração de Ag+ 0,20 mmol L-1 ............................................... 71.

(15) LISTA DE ESQUEMAS. Esquema 1.1 -. Exemplos de metodologias sintéticas clássicas para a obtenção. 8. de quinoxalinas relatadas na literatura ....................................... Esquema 1.2 -. Rota sintética para o preparo do composto 1 ............................... 15. Esquema 2.1 -. Protocolo de síntese de bloco de construção 1........................... 28. Esquema 2.2 -. Proposta do mecanismo de formação do composto 1 ................ 28. Esquema 2.3 -. Reações. 31. do. substrato. 1. com. etanolamina. e. dietanolamina............................................................................. Esquema 2.4 -. Mecanismo da reação do composto 1 com etanolamina ............. 32. Esquema 2.5 -. Proposta mecanística para reação de 1 com dietanolamina via. 34. SNAr (adição-eliminação) ......................................................... Esquema 2.6 -. Propostas de funcionalização do composto 3 ............................ 37. Esquema 2.7 -. Proposta de mecanismo de hidrólise do composto 3 ................. 38. Esquema 2.8 -. Proposta mecanística para cloração de 3.................................... 40. Esquema 3.1 -. Esquema utilizado para a possível obtenção de nanopartículas. 58. de prata com a ação redutora e estabilizante do composto 2 .... Esquema 3.2 -. Esquema utilizado para a possível obtenção de NanoAg com a. 60. ação estabilizante do composto 2 ............................................... Esquema 3.3 -. Mecanismo generalístico de redução de íons prata pelo composto 2 em meio básico ........................................................ 63.

(16) LISTA DE TABELAS. Tabela 1.1 -. Resultados de docking de derivados quinoxalínicos e medicamentos padrão, obtidos usando o software GOLD, reportado na literatura. Adaptada. ............................................. Tabela 1.2 -. 10. Compostos quinoxalínicos (relatados na literatura) que apresentaram atividade antibacteriana in vitro comparado com o medicamento padrão ciprofloxacino, em função dos valores de concentração inibitória mínima (MIC) contra bactérias gram-positivas e gram-negativas................................................ Tabela 2.1 -. Dados de RMN de 1H e de. 13. C do material de partida 1. comparado com os dados da literatura [12]............................... Tabela 2.2 -. 30. Dados RMN de 1H do composto 2 (500 MHz, DMSO-D6) e RMN de 13C (100 MHz, DMSO-D6 ......................................... Tabela 2.3 -. 12. 33. Mostra os dados de RMN de 1H (400 MHz, CDCl3) e de 13C (100 MHz, DMSO-D6) do composto 3 comparado com os dados da literatura [12]............................................................... Tabela 2.4 -. Dados de RMN de 1H (400 MHz, DMSO-D6) e de. 13. 36. C (100. MHz, DMSO-D6) do composto 4. RMN 1H (400 MHz, CDCl3) e RMN 13C (100 MHz, CDCl3) do composto 5 ........... Tabela 3.1 -. 42. Níveis codificados e valores reais para todos os ensaios que compõe o planejamento fatorial 22 para o experimento utilizando o composto 2 como agente redutor e estabilizante ao mesmo tempo ........................................................................ Tabela 3.2 -. 59. Concentrações finais dos reagentes utilizados na investigação de obtenção NanoAg utilizando o composto 2 como agente estabilizante ............................................................................... Tabela 3.3 -. 60. Relação dos valores da LMAB dos ensaios I (Ag+ 0,05 mmol l-1); II (Ag+ 0,1mmol l-1); III (0,20 mmol l-1) antes e depois do ajuste do pH .......................................................................... 72.

(17) LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS. BPS. Banda de plasmon de superfície. CCD. Cromatografia de camada delgada. CDCl3. Clorofórmio deuterado. DMC. Dinâmica molecular clássica. DMSO. Dimetilsulfóxido. DMSO-d6. Dimetilssulfóxido deuterado. DMF. Dimetilformamida. IV. Infravermelho. LMAB. Largura à meia altura da banda. LENA. Laboratório de eletroquímica e nanopartículas aplicadas. LISCO. Laboratório de síntese e isolamento de compostos orgânicos. LSHMA. Laboratório de síntese de heterociclos e metodologias aplicadas.. NanoAg. Nanopartículas de prata. NanoAu. Nanopartículas de ouro. NPs. Nanopartículas. Pf. Ponto de fusão. PI3K. Fosfatidilinositol 3-quinase. Ppm. Partes por milhão. PVA. Poli (vinilálcool). PVP. Poli (vinilpirrolidona). QBQ. Química biológica e Quimiometria. RMN 13C. Ressonância magnética nuclear de carbono-13. RMN 1H. Ressonância magnética nuclear de hidrogênio. RPS. Ressonância de Plasmon de Superfície.. UV-vis. Espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível.

(18) SUMÁRIO. APRESENTAÇÃO ...................................................................................................... 1. 1 CAPÍTULO: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................ 3 1.1 Compostos heterocíclicos nitrogenados .............................................................. 3 1.2 Derivados quinoxalínicos ...................................................................................... 6. 1.2.1 Derivados quinoxalínicos e atividade anticâncer ................................................. 11. 1.2.2 O composto 2,3-dicloroquinoxalina (1) como precursor sintético ...................... 14 REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 2. CAPÍTULO:. REAÇÕES. DE. 2,3-DICLOROQUINOXALINA. 16. COM. AMINOALCOÓIS E OUTRAS FUNCIONALIZAÇÕES ALMEJANDO COMPOSTOS COM ATIVIDADES ANTICÂNCER 2.1 Introdução ……………………………………………………………………….. 21. 2.2 Justificativa ............................................................................................................ 21. 2.3 Metodologia ........................................................................................................... 23 2.3.1 Materiais e reagentes ............................................................................................ 23. 2.3.2 Procedimento Experimental ................................................................................. 24. 2.3.2.1 Preparo do composto 1,4-dihidroquinoxalina-2,3-diona (35) ........................... 24. 2.3.2.2 Preparo do composto 2,3-dicloroquinoxalina (1) ............................................. 24 2.3.2.3 Preparo do composto 2,3-dietanolaminaquinoxalina (2) .................................. 25 2.3.2.4 Preparo do composto 2-(2,3-diidro-]1,4]oxazino[3,2-b]quinoxal-4-il)etanol (3). (3) ...................................................................................................................... 25. 2.3.2.5 Preparo do composto 3-[bis-(2-hidroxi-etil)-amino]-1H-quinoxalin-2-ona (4). 26. 2.3.2.6 Preparo do composto 4-(2-cloro-etil)-3,4-diidro-2H-1-oxa-4,9,10-triaza-. 27. antraceno (5) ..................................................................................................... 2.4. Resultados e discussões ................................................................................... 27. 2.4.1 Preparo do 2,3-dicloroquinoxalina (1) .............................................................. 27 2.4.2 Reações de 2,3-dicloroquinoxalina (1) com etanolamina e dietanolamina ........ 30 2.4.3 Avaliação das atividades anticâncer dos compostos 2 e 3 ................................ 37 2.5. Conclusões ........................................................................................................ 45. REFERÊNCIAS ……………………………………………………………….......... 47.

(19) 3 CAPÍTULO: FUNCIONALIZAÇÃO DE NANOPARTÍCULA DE PRATA COM DERIVADO DE QUINOXALINA 3.1 Introdução .............................................................................................................. 49. 3.1.1 Nanotecnologia e suas principais características ............................................... 49 3.1.2 Métodos de obtenção de nanopartículas metálicas ............................................ 51 3.1.3 Aplicação das NanoAg na área medicinal ......................................................... 53 3.1.4 Obtenção de nanopartícula de prata funcionalizadas com derivados 55 quinoxalínicos ................................................................................................... 3.2 Objetivos ................................................................................................................ 56 3.2.1 Objetivo Geral ................................................................................................... 56 3.2.2 Objetivos específicos ........................................................................................ 56 3.3 Metodologia ......................................................................................................... 57 3.3.1 Reagentes e Instrumenção ................................................................................. 57 3.3.2 Procedimento experimental ............................................................................... 57. 3.3.2.1 Limpeza das vidrarias para realizações dos ensaios ........................................ 57 3.3.2.2 Preparo das soluções estoques ......................................................................... 57 3.3.2.3 Investigação da ocorrência de NanoAg utilizando o 2,3-dietanolamina- 58 quinoxalina. (2). como. agente. redutor. e. estabilizante. concomitantemente.......................................................................................... 3.3.2.4 Síntese de NanoAg utilizando o 2,3-dietanolaminaquinoxalina (2) como 60 agente estabilizante ........................................................................................... 3.4 Caracterização...................................................................................................... 61. 3.4.1 Espectroscopia na região do UV-visível ............................................................ 61 3.5 Resultados e discussões ....................................................................................... 61 3.5.1 Investigação da ocorrência de nanopartículas de prata (NanoAg) 61 funcionalizadas pelo derivado quinoxalínico 2,3-dietanolamina (2) ................. 3.5.1.1 Influência do meio nos espectros UV-Vis da quinoxalina 2 ............................. 61 3.5.1.2 Obtenção de NanoAg utilizando a quinoxalina 2 como agente redutor e 63 estabilizante concomitantemente ...................................................................... 3.5.1.3 Investigação da ação do composto 2 como agente estabilizante de NanoAg 68 proveniente da redução de íons prata pelo sistema glicerol/NaOH .................... 3.5.1.4 Influência do pH na estabilidade das nanopartículas ........................................ 70 3.6 Conclusões .............................................................................................................. 72.

(20) REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 73 4 CAPÍTULO 4.1 Considerações gerais e perspectivas ..................................................................... 81.

(21) 1 APRESENTAÇÃO. O principal foco da presente dissertação de mestrado consiste na exploração do composto 1 como bloco de construção. No primeiro Capítulo, será apresentada uma revisão bibliográfica abordando os compostos heterocíclicos nitrogenados, notadamente as quinoxalinas, com destaque especial ao composto 2,3-dicloroquinoxalina e suas aplicações em diferentes áreas, sobretudo para atividade anticâncer. No Capítulo 2 serão apresentados os resultados experimentais que irão fazer parte do corpo da presente dissertação, os quais consistem nas reações do composto 1 com nucleófilos selecionados com base em compostos relatados na literatura que mostraram atividade anticâncer por conta de interação com a enzima PI3Kα da classe das fosfatidilinositol-3-cinases. Foram obtidos produtos das reações de 1 com etanolamina e dietanolamina, que culminaram em 2,3-dietanolaminoquinoxalina (2) e 2-(2,3-diidro]1,4]oxazino[3,2-b]quinoxal-4-il)etanol (3), que sendo 2 inédito. Também foram realizadas derivatizações do composto 3, incluindo as reações de hidrólise e cloração para formação de 3-[bis-(2-hidroxi-etil)-amino]-1H-quinoxalin-2-ona (4) e 4-(2-cloro-etil)3,4-diidro-2H-1-oxa-4,9,10-triaza-antraceno (5), respectivamente, além de propostas para outras transformações sintéticas. Os compostos 2 e 3 foram selecionados para alguns testes de atividade anticâncer em células HT29 e também para estudo de modelagem molecular envolvendo docking na enzima PI3Kα, sendo que se mostraram promissores para o referido propósito. No Capítulo 3 será apresentado um estudo sobre o uso de um derivado quinoxalínico (2) na obtenção de nanopartículas de prata objetivando uma futura aplicação na área medicinal. Inclusive, este capítulo se justifica em função de aplicações visadas no presente trabalho. Por fim, as considerações finais serão apresentadas no Capítulo 4. Os resultados obtidos a partir do presente trabalho estão presentes em artigos científicos que foram submetidos para periódicos indexados ou estão em fase de escritas. Dada às aplicações sintéticas do composto 2,3-dicloroquinoxalina, foram escritos dois artigos de revisão explorando esse potencial do referido bloco de construção em síntese orgânica. O primeiro trata das reações de substituição nucleofílica aromática (já publicado) enquanto o segundo de reações de acoplamento cruzado (em fase de revisão), e ambos os trabalhos estão em fase de revisão. Em outro trabalho, o derivado 3 foi avaliado como inibidor de corrosão em meio salino e o trabalho está em fase de revisão. Por fim, os compostos 2 e.

(22) 2 3 foram verificados como agentes estabilizantes de nanopartículas de ouro. Esse trabalho está em fase de escrita..

(23) 3 1. CAPÍTULO: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 1.1 Compostos heterocíclicos nitrogenados Pode-se definir heterociclo como uma classe de compostos cíclicos contendo um ou mais heteroátomos, os quais podem ser comumente nitrogênio, oxigênio e enxofre fazendo parte do anel. Dentre diversas unidades heterocíclicas conhecidas os compostos N-heterocíclicos têm sido relevantemente relatados na literatura como estruturas privilegiadas em função de seus interessantes aspectos estruturais, os quais possibilitam diversas aplicações em áreas biológicas e tecnológicas [1,2]. Diante disto, alguns exemplos de núcleos heterocíclicos estão apresentados na Figura 1.1, os quais fazem parte de moléculas importantes dentro do contexto biológico, e podem ser divididos em dois tipos fundamentais: os que contém seis e cinco membros, na qual estão listados a piridina (6), pirimidina (7), pirazina (8), pirrol (9), imidazol (10) e pirrolidina (11).. Figura 1.1 - Núcleos heterociclos nitrogenados mononucleares importantes.. Fonte: Autoria própria, 2017. Constantemente nos grupos de pesquisa diversos métodos convencionais estão sempre sendo aprimorados. Sendo assim, a preparação de heterociclos continua sendo um desafio para químicos orgânicos que buscam sempre por métodos mais vantajosos para o acesso a moléculas úteis como produtos químicos [3]. E sendo assim é inacabável a busca por moléculas biologicamente relevantes. Para isto diversas são as opções disponíveis, uma delas pode ser a investigação a partir de uma biblioteca de compostos comercialmente disponíveis, entretanto, nem sempre possuem uma diversidade suficiente para os alvos de interesse, sendo, portanto, limitados. Logo, continua a ser desafiador a busca por moléculas que apresentem atividade biológica em potencial, e também propriedades farmacocinéticas e toxicológicas específicas, que seja possível a atuação como um fármaco [4]. E a busca por heterociclos aromáticos bicíclicos tem sido um alvo promissor. A Figura 1.2 apresenta alguns exemplos no qual os nitrogenados, como por.

(24) 4 exemplo: quinolina (12), quinazolina (13), indol (14), benzimidazol (15) e quinoxalina (16) estão inseridos na classe dos mais relevantes. Estas estruturas são ditas privilegiadas, pois sistemas heteroaromáticos policíclicos rígidos são conhecidos capazes de orientar um vasto universo de substituintes em um espaço tridimensional adequado e definido [5].. Figura 1.2 - Exemplos de estruturas bicíclicas nitrogenadas privilegiadas.. Fonte: Autoria própria, 2017. Atualmente, é bem estabelecido que vários processos metabólicos são governados por espécies heterocíclicas nitrogenadas, as quais são consideradas constituintes-chave de ácidos nucléicos (e.g. DNA e RNA), de coenzimas derivadas da nicotinamida (e.g. NAD/NADH) e flavina (e.g. FAD/FADH/FADH2), também da hemoglobina, apenas para citar alguns poucos exemplos [6]. Tendo a natureza como ponto de partida, a química dos compostos heterocíclicos nitrogenados tem sido peça-chave em diversos trabalhos científicos reportados nas últimas décadas, destacadamente por conta de uma enorme gama de atividades biológicas frente variadas patologias. Adicionalmente, diversas características biológicas podem ser consideradas base para estudos, envolvendo aspectos supramoleculares, química de coordenação, propriedades ópticas, entre outros, porém é incontestável no que se refere ao uso como medicamentos. Provavelmente, as espécies heterocíclicas nitrogenadas mais conhecidas sejam piridina (6), pirrol (9) e quinolina (12), por estarem presentes em moléculas comuns do cotidiano, tais como nicotina (13) [7]; hemoglobina (14), envolvida no processo que fornece oxigênio para os tecidos, sendo responsável pela manutenção da respiração [8]; e a quinina (15), usada na prevenção e tratamento da malária [9], respectivamente (Figura 1.3)..

(25) 5 Figura 1.3 – Exemplos de heterociclos nitrogenados comuns no cotidiano: Nicotina (12), hemoglobina (13) e quinina (14).. Fonte: Autoria própria, 2017.. Todavia, essa escolha se mostra arriscada tendo em vista a enorme gama de unidades heterocíclicas nitrogenadas documentadas na literatura, sobretudo, porque muitos deles são fármacos já conhecidos no mundo todo com diferentes atividades farmacológicas, os quais são constituídos por alguns dos anéis heterocíclicos já citados. Fazendo um breve levantamento de alguns heterociclos com as mais diversas aplicações, podemos ver na Figura 1.4, a sulfapiridina (16), o primeiro antibiótico sintetizado em 1938 [10]; a conhecida dipirona (17), que atua como um importante analgésico e anti-inflamatório; a antitumoral carbamato de fluorouracila (18) [11]; e mais atualmente a sildenafila (viagra), utilizado na disfunção erétil (19) [12]. Figura 1.4 – Exemplo de compostos heterocíclicos farmacologicamente ativos.. Fonte: Autoria própria, 2017..

(26) 6 Um olhar simples no banco de dados da Food and Drug Administration (FDA), órgão regulamentador dos EUA, é possível compreender o significado estrutural dos heterociclos. nitrogenados, com quase 60% dos produtos farmacêuticos contendo os referidos anéis [13]. Em 2014, Vitaku e colaboradores compilaram e categorizaram 640 fármacos, onde reportaram a diversidade estrutural, os padrões de substituição e a frequência de heterociclos de nitrogênio entre os compostos aprovados no FDA [14]. No entanto, além dos medicamentos já utilizados e consumidos mundialmente, há muitos outros ainda sob investigação por suas atividades promissoras contra várias doenças malignas. Sendo assim outra unidade que vem chamando a atenção nos últimos anos é a quinoxalina (16), a qual está entre os mais versáteis sistemas heterociclos conhecidos, atuando como um precursor sintético para a construção de novos compostos com diferentes aplicações. Dentro da indústria farmacológica podem atuar contra bactérias, fungos, vírus, leishmania, tuberculose, malária, câncer, depressão, atividades neurológicas, entre outras [15-22]. Compostos a base de quinoxalina compõem a base de fungicidas e herbicidas, além disso, a quinoxalina sintética está presente em alguns antibióticos tais como equinomicina, levomicina e actinomicina, conhecidos por serem inibidores do crescimento de bactérias Grampositivas, assim como atua contra vários tumores transplantáveis [23]. Também são referências na aplicação como materiais eletroluminescentes, tais como para aplicações como diodos orgânicos emissores de luz e células fotovoltaicas semicondutores orgânicos [24-29]. Derivados quinoxalínicos também são potencialmente aplicáveis como corantes [30] e como quimiossensores para espécies iônicas [31]. Contudo, em particular na área da oncologia, a aplicação como anticancerígeno é promissora. A seguir estarão apresentados algumas características desta unidade (16) e alguns exemplos relevantes de aplicações no âmbito terapêutico, as quais as quinoxalinas têm se destacado.. 1.2 Derivados quinoxalínicos. Quinoxalinas são uma importante classe dos compostos heterocíclicos, as quais podem. ser. também. denominadas. como. benzoparadiazinas,. 1,4-benzodiazina,. benzopirazina, 1,4-diazanaftaleno, fenopiazina, fenpiazinsa ou benzo(a)pirazinas. A estrutura da molécula 16 é composta de um anel benzeno acoplado a um anel pirazina (8), possuindo a fórmula molecular C8H6N2, como mostra a Figura 1.5. O composto quinoxalínico (16) possui uma massa molar referente a 130,15 g.mol-1, é um sólido.

(27) 7 branco, em condições padrão apresenta ponto de fusão entre 29ºC-32ºC, ponto de ebulição 220-223ºC, densidade 1,124 g/mL a 25ºC e é uma base fraca, com um pka em torno de 0,56. É isômero da quinazolina (20), ftalazina (21) e cinolina (22) [32]. Figura 1.5 – Unidade heterocíclica 16 e seus isômeros.. Fonte: adaptada de [32]. Devido à sua grande variedade de aplicações biológicas, a porção quinoxalina recebeu grande atenção em relação à sua síntese. No entanto, o composto 3 é um composto incolor e solúvel em água, é de alto custo e não está prontamente disponível, portanto é inviável sua utilização como material de partida para o preparo do seu derivado. Nesse contexto, diversos métodos sintéticos têm sido abordados na literatura. Os primeiros relatos forão há mais de um século [33,34] mas ainda assim, atualmente os pesquisadores continuam investigando diferentes metodologias para obtenção do composto. Os principais métodos de síntese de derivados quinoxalínicos estão apresentados no Esquema 1.1. A quinoxalina, propriamente dita, é obtida da reação de ofenilenodiamina (23) com glioxal, na presença de um catalisador ácido, e quando αdicetonas ou α-cetoaldeídos passam a ser substrato, são obtidas quinoxalinas 2substituídas e 2,3-dissubstituídas por diversos grupos funcionais, possibilitando a obtenção de uma gama de compostos estruturalmente interessantes [32]. Quinoxalinas também podem ser obtidas a partir da reação de o-diaminas aromáticas com αhalocetonas, seguido de um processo de oxidação espontânea [35]..

(28) 8 Esquema 1.1 - Exemplos de metodologias sintéticas clássicas para a obtenção de quinoxalinas relatadas na literatura.. Fonte: Autoria própria, 2017. Apesar dos métodos sintéticos clássicos, um crescente esforço é observado com o passar do tempo, pois o núcleo 16 tem sido especialmente explorado. A literatura revela um crescente interesse em seus derivados nos últimos anos, pois sua estrutura tem ganho destaque devido à sua grande variedade em função das atividades terapêuticas que apresentam, incluindo anti-HIV, (24a,b), anti bacteriana (25, 26) e anticâncer (27) [2136-38]. As atividades biológicas referidas são bastante encorajadoras para os pesquisadores, bem como para a humanidade que se beneficiarão com os novos tratamentos terapêuticos. Alguns exemplos estão apresentados na Figura 1.6, a fim de retratar a importância na área terapêutica. Figura 1.6 - Exemplos de derivados da quinoxalina (16) com ação terapêutica.. Fonte: Adaptada de [33-35].

(29) 9 Os compostos 24a e 24b foram estudados por Patel em 2016 e foram constatados os mais relevantes dentre os demais estudados para a referida atividade de inibição da enzima integrase do HIV (vírus da imunodeficiência humana), o qual é o agente causador da síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS). A necessidade emergencial para este alvo terapêutico provém dos efeitos colaterais associados, com a toxicidade, e sem contar com o desenvolvimento do vírus da resistência com o uso dos medicamentos disponíveis, como os conhecidos Raltegravir (28) e Elvitegravir (29) (Figura 1.7) [21]. Figura 1.7 – Medicamentos padrão Raltegravir (28) e Elvitegravir (29) com atividade anti-HIV.. Fonte: autoria própria, 2017.. Embora o 28 tenha sido o primeiro medicamento com este mecanismo de ação (inibidor de integrase de HIV-1) a ser aprovado pelo FDA, onde a pujante atividade antiviral forneceu evidência de eficácia in vivo para inibidores de integrase em infecções retrovirais utilizando macacos rhesus infectado com SHIV-89.6P [39], a resistência a estes conhecidos medicamentos já foi relatada [40,41]. Fazendo uma breve comparação, a Tabela 1.1 mostra os resultados de docking de dois dos compostos (24a e 24b) dentre os derivados de quinoxalina selecionados para avaliação da referida atividade, os compostos. projetados. apresentaram. interações. importantes. semelhante. aos. medicamentos padrão. Anteriormente já relatado na literatura, a síntese racional foi baseada nos padrões de substituição do anel quinoxalínico, no qual foi identificado que grupos eletronegativos, volumosos e hidrofóbicos incorporados nas posições 6 e 7 do anel 16 iria melhorar a atividade inibitória. Os resultados foram promissores e podem ser considerados como base para desenvolver mais inibidores potenciais do HIV. Além disso, o procedimento sintético do composto 28, por exemplo, ocorreu em duas etapas em tempo de reação prolongado (aproximadamente 17 h) e rendimento de 70%. Enquanto os.

(30) 10 derivados 24a e 24b foram obtidos em 2,5h com 82% e 83% de rendimento, respectivamente.. Tabela 1.1 - Resultados de docking de derivados quinoxalínicos e medicamentos padrão, obtidos usando o software GOLD, reportado na literatura. Composto Raltegravir (28) 24a Elvitegravir (29) 24b. Nº de ligações de H 3 9 8 7. Interação aminoácido Asp64, Cys65, Gln148 Asp64, Cys65, His67, Glu92 Asp64, Cys65, Gln148 Asp64, Cys65, His67, Gln148. Fonte: Adaptada de [21]. A Tabela 1.1 tem os melhores derivados quinoxalínicos com base no resultado de docking usando o software GOLD (versão 5.2) e no padrão de fármacos juntamente com o número de ligações de hidrogênio formadas com os respectivos aminoácidos, mostrando que o composto derivado de quinoxalina 24a chega a fazer nove interações por meio de ligação de hidrogênio com os referidos aminoácidos. Comumente como outros heterociclos nitrogenados, o heterociclo 16 mostra atividade em diversos sistemas biológicos. Dentre um grande número de moléculas que incorpora este sistema, diferentes tipos de derivados quinoxalínicos tem ganho destaque como agente antibacteriano [42], como mostrado na Figura 1.6, o composto 25 reportado por Skarin e colaboradores, mostrou-se ativo como agente quimiopreventivo em modelos experimentais de tumor, demonstrou atividade moderada contra microorganismos grampositivos e elevada contra os gram-negativos [36], porém em 2008, Taiwo e seus colaboradores reportaram um derivado de quinoxalina (26) o qual apresentou uma melhor resposta quanto a atividade antibacteriana in vitro, apresentando bons resultados quando comparado com o padrão ciprofloxacino [37]. A concentração inibitória mínima (MIC) esta apresentada na Tabela 1.2, no qual significa a mais baixa concentração dos compostos testados que inibe o crescimento visível do organismo ao fim de 24 h a 37 ° C. [37,43]..

(31) 11 Tabela 1.2 – Compostos quinoxalínicos (relatados na literatura) que apresentaram atividade antibacteriana in vitro comparado com o medicamento padrão ciprofloxacino, em função dos valores de concentração inibitória mínima (MIC) contra bactérias gram-positivas e gramnegativas. MIC a µg/mL Micoorganismo 1–2 Composto 24 25 Ciprofloxacino. 1: Staphylococcus aureus VGH 84-87 (Gram-positive) 2,5 0,5 0,5. 2: Peseudomonas aeruginosa VGH 84-4 (Gram-negative) 2,0 1,0 0,25. Fonte: Adaptada de [37,43]. No âmbito terapêutico, se destaca a aplicação de derivados de 16, como o composto Sulfonamida de cloroquinoxalina (27), no combate às células tumorais, no qual é necessário ressaltar a aplicação anticâncer. É relatado como um agente antitumoral eficiente contra carcinomas de mama, pulmão, melanoma e ovário causando prisão do ciclo celular na fase G1 [38]. Podemos ver no próximo tópico alguns destaques na literatura acerca desta temática. 1.2.1. Derivados quinoxalínicos e atividade anticâncer. O câncer é uma das doenças não comunicáveis mais frequentes do século 21, sendo responsável por um número acentuado de mortes em todo mundo. A síntese orgânica tem sido uma peça-chave para o desenvolvimento de novos fármacos, incluindo aqueles com ação anticâncer, e neste contexto, os derivados quinoxalínicos tem se destacado. Na literatura diversos trabalhos abordam essa temática e o uso dos derivados quinoxalínicos para o referido propósito. Na Figura 1.8 podemos ver dois exemplos importantes..

(32) 12 Figura 1.8 - Exemplos de derivados quinoxalínicos com atividade anticâncer relatados na literatura.. Fonte: Adaptada de [44]. Em 2012 Ghorab e seu grupo investigaram a atuação de derivado de quinoxalina sulfonamida frente a atividade anticancerígena contra a linha celular do fígado humano (HEPG2). O parâmetro de resposta foi o valor IC50 (metade da concentração máxima de inibição), a qual corresponde a medida da efetividade da substância em inibir uma função biológica ou bioquímica. Os compostos (30, 31) obtiveram êxito, com IC50 igual a 4,29 e 11,27 μM, respectivamente, e tiveram sua atividade comparada ao medicamento padrão 5-fluorouracil (IC50 = 40 μM), que é um dos mais eficazes contra o câncer. No estudo foi concluído que os compostos que contém porções heterocíclicas como substituintes eram mais ativos que o medicamento de referência [44]. O composto 32 (Figura 1.9) foi reportado por Lee e seus colaboradores [45], para a referida atividade anticâncer, contra várias linhagens de células. Quanto a linha de células HEPG2 eles obtiveram um resultado animador, inibindo a proliferação desta linhagem apresentando valores de IC50 entre 0,081-0,017 μM. O fator determinante foi o padrão de substituição dos compostos, onde o composto 32 possui o grupo metóxi no C8 do anel quinoxalínico e nas posições 3 e 5 do grupo dimetoxifenil-piperazina, por esta razão foi considerado o composto mais ativo. No entanto, ele apresenta apresenta um baixo nível de biodisponibilidade oral, enquanto o composto 33 apresentado em um estudo anterior, apesar de um IC50 = 0,0035 μM, ele apresenta um alto nível de biodisponibilidade oral (83,4%) [46]..

(33) 13 Figura 1.9 - Exemplos de compostos heterocíclicos relatados na literatura com atividade anticancerígena contra a linha celular do fígado humano (HEPG2).. Fonte: Adaptada de [45, 46]. No combate às células tumorais relacionadas ao glioma, os quais são os tumores mais comuns e devastadores do sistema nervoso central (SNC), Mielcke a colaboradores [47] sintetizaram novos compostos sintéticos quinoxalínicos/chalcônicos que se mostraram eficazes na inibição seletiva da PI3Kγ. E o composto 34 (Figura 1.10) apresentou o perfil mais favorável, quando comparado as baixas taxas inibitórias obtidas pela quimioterapia e medicamento de referência, tais como cisplatina e doxorrubicina [48]. Na linhagem de célulaas de glioma em humanos, uma concentração de 16 mM do referido composto 34 exibiu inibição de 36% para viabilidade e 87% para proliferação. A viabilidade celular foi diminuída e é viável sugerir que está associada à parada do ciclo celular na fase G1.. Figura 1.10 - Exemplo de heterociclo como atividade anticâncer relacionada ao glioma.. Fonte: Adaptada de [47]. Em outra linha, Aissi e colaboradores (2014) [49] documentaram um derivado de quinoxalina (35) com afinidade pela melanina, como modelo para novos sistemas de liberação controlada de fármacos (Figura 1.11)..

(34) 14 Figura 1.11 – Derivado quinoxalínico relatado na literatura que apresentou melhor interação à melanina.. Fonte: Adaptada de [52]. O referido derivado quinoxalínico foi radiomarcado com iodo-125, e apresentou alta captação do tumor-melanoma. O diagnóstico do melanoma está relacionado com estruturas capazes de se ligar à melanina, para isso o ligante deve conter uma porção aromática juntamente com um grupo amino, para interagir via interação iônica e conjugação pi estendido. Sendo assim, o composto 35 pode ser utilizado como um precursor sintético relevante para novos sistemas de fármacos seletivos de melanoma. Portanto, a busca por compostos que possam atuar como bloco de construção, capazes de sofrer modificações em suas estruturas e terem seus mecanismos de atuação mais acentuado, é um papel relevante na pesquisa científica. 1.2.2 O composto 2,3-dicloroquinoxalina (1) como precursor sintético Apesar dos métodos apresentados no Esquema 1.1 serem de alta relevância, os mesmos se mostram limitados, especialmente pelo fato de não culminarem na formação de quinoxalinas funcionalizadas por heteroátomos (tais como oxigênio, nitrogênio e enxofre) ligados diretamente aos carbonos 2 e 3. Como forma de obter derivados desta natureza, uma estratégia que se mostra bastante promissora consiste na utilização do composto 2,3-dicloroquinoxalina (1) como precursor sintético em reações de substituição nucleofílica aromática, sendo que essa metodologia tem sido empregada na obtenção de compostos de relevância em diversas áreas. O composto 1 é obtido em duas etapas, a partir da reação de o-fenilenodiamina (23) com ácido oxálico (36) em meio ácido, gerando quinoxalina-2,3-diona (37) que é clorado pela ação de cloreto de tionila (Esquema 1.2). Esta metodologia de síntese já é bem estabelecida nos trabalhos que vem.

(35) 15 sendo realizados no laboratório de síntese de heterociclos e metodologias aplicadas (LSHMA). Esquema 1.2 – Rota sintética para o preparo do composto 1. Fonte: Autoria própria, 2017. O composto 1 se mostra altamente versátil para obtenção de quinoxalinas funcionalizadas, especialmente pela presença de dois cloros, que podem ser substituídos de forma controlada, e sob suaves condições pois são adequadamente ativados pelo anel quinoxalínico de natureza elétron-deficiente (Figura 1.12).. Figura 1.12 - Representação da adequação do composto 1 para reações de substituição nucleofílica e exemplo geral de substituição controlada dos grupos cloro.. Fonte: Autoria própria, 2017.. Reações de substituição nucleofílica em sistemas aromáticos têm sido extensivamente relatadas na literatura, e tendo como principais substratos destes estudos os halonitrobenzenos, onde o halogênio atua como grupo de saída, e o nitro, altamente retirador de elétrons, como ativador [50-52]. Embora as reações de substituição nucleofílica em benzeno adequadamente substituídos sejam bem estudadas, sistemas heteroaromáticos ainda são bastante ausentes de detalhes mecanísticos e padrões de reatividade. Neste contexto, o derivado quinoxalínico 1 tem sido observado um substrato.

(36) 16 bastante versátil e valioso para obtenção de novos derivados de quinoxalina via substituição nucleofílica.. REFERÊNCIAS [1] BROWN, D.J. The pyrazines (Suplement I). New York: John Wiley & Sons, 2002.B [2] MIRANDA, F.S.; MENEZES, F.G; VICENTE, J.; BORTOLUZZI, A.J.; ZUCCO, C.; NEVES, A.C; GONÇALVEs, N.S. J.Mol. Struct. v. 1, p 938, 2009. [3] JOULE, J.A.; MILLS, K. Heterocyclic Chemistry, 5.ed. UK: Wiley, 2010. [4] JANG, Miyeon, Synthesis and biological evaluation of bicyclic Heterocycles. 2009. 164f. Tese. Doutorado - Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, 2009. [5] EVANS, B. E.; RITTLE, K. E.; BOCK, M. G.; DIPARDO, R. M.; FREIDINGER, R. M.; WHITTER, W. L.; LUNDELL, G. F.; VEBER, D. F.; ANDERSON, P. S.; CHANG, R. S. L.; LOTTI, V. J.; CERINO, D. J.; CHEN, T. B.; KLING, P. J.; KUNKEL, K. A.; SPRINGER, J. P.; HIRSFIELDT, J. Methods for Drug Discovery: Development of Potent, Selective, Orally Effective Cholecystokinin Antagonists, J. Med. Chem., v.31, p. 2235-2246, 1988. [6] WALSH, C.T. Nature loves nitrogen heterocycles. Tetrahedron Letters, p. 3075 3081, 2015. [7] BLUM, Angela P., LESTER, Henry A., Dougherty, Dennis A. Nicotinic pharmacophore: The pyridine N of nicotine and carbonyl of acetylcholine hydrogen bond across a subunit interface to a backbone NH. PNAS, v. 107, n.30, p. 13206–13211, 2010. [8] Dietz, Emma M. CHLOROPHYLL and HEMOGLOBINTWO NATURAL PYRROLE PIGMENTS. Journal of chemical education, p. 208-216, 1935. [9] KAUR, Kirandeep, JAIN, Meenakshi, REDDY, Ravi P., JAIN, Rahul Jain. Quinolines and structurally related heterocycles as antimalarials. European Journal of Medicinal Chemistry, v. 45, p. 3245-3264, 2010. [10] SILVA, L. E. da. Heterociclos Aromáticos Nitrogenados: Síntese e Potencial Quimioterápico, 2006. 183 f. Tese (Doutourado em Química) - Universidade Federal de Santa catarina, Florianópolis, 2006. [11] MELO, Júlio O. F.; DONNICI, Claúdio L.; RODINEI, Augusti.; … CUNHA, A. C. Heterocilocs 1,2,3- tiazólicos: Histórico, métodos de preparação, aplicações e atividades farmacológicas. Química Nova, v. 29, n. 3, p. 569–579. 2006. [12] M, Boolell, MJ, Allen, AS, Ballard, S., Gepi-Attee; GJ., Muirhead, AM, Naylor; IH, Osterloh, C., Gingell, Sildenafil: an orally active type 5 cyclic GMP-specific.

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(41) 21 2. CAPÍTULO:. AMINOALCOÓIS. REAÇÕES E. DE. OUTRAS. 2,3-DICLOROQUINOXALINA FUNCIONALIZAÇÕES. COM. ALMEJANDO. COMPOSTOS COM ATIVIDADES ANTICÂNCER 2.1 Introdução O presente Capítulo traz uma série de reações utilizando o composto 2,3dicloroquinoxalina (1) como precursor sintético nas sínteses com aminoálcoois e outras funcionalizações. Este trabalho não teve como foco a otimização das reações, mas foram baseados em uma revisão da literatura. Portanto o objetivo principal está centrado em almejar compostos com atividades biológicas promissoras, sobretudo anticâncer. Sendo assim, serão abordados reações de substituição nucleofílica aromática envolvendo o 2,3dicloroquinoxalina (1) com os aminoálcoois etanolamina e dietanolamina e foram avaliadas à formação dos possíveis produtos de mono- e di-substituição, assim como foram apresentadas as propostas dos mecanismo nas reações envolvidas. E finalmente, será dado destaque as aplicações dos compostos obtidos, notadamente à atividade anticâncer. 2.2 Justificativa O câncer continua a ser um grave problema de saúde pública, e uma das patologias que mais causam morte. E apesar dos grandes avanços nos métodos terapêuticos, o compromisso em descobrir novos agentes anticancerígenos mantem-se como tarefa de extrema importância. A sua sinalização por meio da compreensão do mecanismo molecular tem sido um aliado no desenvolvimento de novos agentes anti proliferantes com maior nível de seletividade de células cancerosas [1], sendo assim visam proteínas específicas para parar ou interromper a proliferação das células tumorais [2]. Na tentativa incessante dos pesquisadores em novas abordagens para o tratamento da referida patologia, um exemplo interessante foi estudado por Weiner e colaboradores, destacando características importantes de anticorpos monoclonais, com foco em como esses anticorpos promovem mecanismos efetivos para controlar o crescimento tumoral, possibilitando o desenvolvimento de novas substâncias afinidade com um sítio ativo da proteína e, assim, inibir sua ação [3]. Contudo, a produção destes anticorpos é uma tecnologia árdua e demorada. Sendo assim, os derivados da quinoxalina atraíram considerável atenção,.