ISBN 978-85-85905-15-6
Área
Química Orgânica
Autores
Mendonça, M.A.G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Andrade, C.C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Mendonça, T.L.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Costa, M.B. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS)
Resumo
A busca por substâncias com potencial biológico é um grande desafio para a ciência, principalmente devido ao aumento da resistência de agentes etiológicos aos medicamentos. Visando obter novos fármacos, este trabalho objetivou aplicar uma metodologia sintética para produzir compostos heterocíclicos funcionalizados, através de reações de condensação tri-componente. Avaliou- se a proposta a partir da reação entre a guanidina N-{bis[(4- metoxifenil)amino]-metilideno}-benzamida (1), dimedona (2) e o benzaldeído (3), para a formação do composto, N-[3,4,5,6,7,8-hexaidro-1,3-bis-(4- metoxifenil)-5-oxo-4-fenilquinazolin-2-(1H)-ilideno]-benzamida (4), com rendimento de 63%. Todos os compostos sintetizados foram caracterizados por técnicas espectroscópicas, que indicaram o sucesso da metodologia.
Palavras chaves
guanidina; tri-componente; heterociclos
Introdução
O advento e uso dos antibióticos, iniciado na década de 30 causou mudança extrema na forma como a terapia médica passou a ser encarada. Em momentos anteriores, o diagnóstico era feito, contudo, não havia maneiras eficazes de intervir e as complicações eram inevitáveis. Após a inserção destes medicamentos na vida das pessoas, o foco do tratamento deixava de ser algo utópico ou impossível e passava a ser encarado como uma possibilidade real de salvar vidas de pessoas infectadas [1]. O grupo funcional “guanidina” é encontrado em várias substâncias naturais isoladas de algas, esponjas e micro-organismos. Além disso, é responsável pela atividade biológica de muitos compostos farmacêuticos [2]. Em baixas concentrações, apresentaram atividade bactericida contra patógenos humanos, tanto em bactérias gram-positivas quanto gram-negativas [3]. Guanidinas, classificadas como bases orgânicas, apresentam um grupo funcional centrado em um esqueleto protonado denominado “Aromaticidade Y”, ou seja, ressonância por meio de três formas canônicas. Por isso, as guanidinas apresentam boa estabilidade e natureza altamente básica (corroborada pelo pH do ácido conjugado de aproximadamente 13) [3]. Estes compostos nitrogenados podem ser empregados como catalisadores, componentes de líquidos iônicos, miméticos de nucleotídeos e peptídeos, contra-íons em química de receptores aniônicos, bases, transportadores moleculares, sondas radioativas e fluorescentes, vias de sinalização do ácido retinóico e fixação de gás carbônico [4]. Apesar das características interessantes geradas pela aromaticidade Y, as guanidinas possuem alguns problemas relacionados à biodisponibilidade oral. Desta forma, o desenvolvimento de novas estratégias que favoreçam a absorção pelo trato gastrointestinal de moléculas cujo núcleo é guanidínico tem sido priorizado [5]. Uma das formas de otimizar a funcionalidade do grupo guanidínico é a formação de sistemas heterocíclicos condensados ou lineares, que têm mostrado um vasto potencial de atividades biológicas, rendimentos de reações relativamente altos apesar de sua complexidade e sínteses resumidas em apenas uma etapa [6]. M. Syamala (2009) [7], por exemplo, reportou um estudo bastante sistematizado das principais reações estudadas envolvendo reações tri-componentes concluindo a viabilidade de sínteses dessa natureza e, muitas delas, envolvendo grupos nitrogenados. Com o intuito de melhorar a biodisponibilidade oral do núcleo guanidínico, bem como as propriedades antibacterianas relacionadas a ele e impulsionar a terapia antimicrobiana, este trabalho objetivou a síntese completa e caracterização de um sistema heterocíclico contendo o grupo funcional guanidina quando reagido com dimedona e benzaldeído em meio reacional de dioxano de maneira otimizada e em uma única etapa reacional.
Material e métodos
A parte experimental foi executada na Universidade Estadual de Goiás - Campus de Ciências Exatas e Tecnológicas - Henrique Santillo (UEG-CCET). Os reagentes e solventes P. A. (E. Merck, Aldrich Chemical Co., Fluka, Grupo Química, Vetec, Ecibra e Quimex) foram utilizados sem purificação prévia. Síntese da Tioureia N-[(4-metoxifenil)-carbamotioil]-benzamida – A uma solução de p-anisidina (3,264 g; 20 mmol) em cloreto de metileno (60,0 mL) resfriada a 0°C foi adicionado isotiocianato de benzoíla (2,69 mL; 20 mmol) gota a gota. O sistema foi retirado do gelo e a reação continuou em temperatura ambiente por 24 horas. Após a evaporação do solvente em evaporador rotativo, observou-se a formação de um sólido esverdeado com ponto de fusão de 146,2 – 147,1 °C em 97,5 % de rendimento (5,5772 g; 20 mmol). Para melhor purificação, submeteu-se o produto à recristalização em clorofórmio quente. À solução, adicionaram-se seis gotas de éter de petróleo que, posteriormente, foi colocada em freezer por 24 horas. Os cristais foram filtrados à vácuo em funil sinterizado sobre papel de filtro. Síntese da Guanidina N-{bis[(4-metoxifenil)amino]-metilideno}-benzamida (1) - À solução de tiouréia (0,858 g; 3,0 mmol) em 15 mL de DMF, adicionou-se p- anisidina (0,37 g; 3,0 mmol), trietilamina (0,835 mL; 6,0 mmol) e cloreto de mercúrio (0,8145g; 3,0 mmol) com agitação magnética vigorosa e banho de gelo nos primeiros minutos. A reação procedeu-se por 48 horas em temperatura ambiente. Após, adicionou-se 30 mL de acetato de etila e procedeu-se com filtração à vácuo em funil sinterizado sob celite. Utilizou-se mais 30 mL de acetato de etila para lavar a celite. Sequencialmente, o filtrado foi lavado com água destilada (2 X 50 mL), salina (1 X 25 mL), seco em sulfato de sódio anidro e concentrado em evaporador rotativo. O produto bruto foi submetido à coluna cromatográfica por gravidade, empacotada com sílica gel 230-400 mesh e eluída com hexano/acetato de etila 25%. Após purificação, o ponto de fusão foi de 122,9 – 123,4 °C e rendimento de 86%. Síntese do N-[3,4,5,6,7,8-hexaidro-1,3-bis-(4-metoxifenil)-5-oxo-4- fenilquinazolin-2-(1H)-ilideno]-benzamida (4) – Para a síntese do composto 4, inicialmente, promoveu-se a dissolução do composto guanidínico (1) (0,94 g; 2,5 mmol) em 10 mL de dioxano. Em seguida, adicionou-se a dimedona (2) (0,35g; 2,5 mmol) e, logo após, o benzaldeído (3) (0,28 mL; 2,75 mmol). O meio reacional foi submetido a refluxo em banho de silicone de 60°C-70°C por 3 horas e acompanhada por cromatografia em camada delgada (CCD). Após 3 horas sob refluxo, o aquecimento foi retirado e o sistema manteve-se em agitação até atingir temperatura ambiente. A reação foi armazenada a -18°C para precipitação do produto, que foi filtrado e lavado com dioxano gelado. O ponto de fusão foi de 133,4 °C e rendimento de 63%. Os compostos foram submetidos à caracterização por espectroscopia na região do infravermelho (IV - KBr) e ressonância magnética nuclear – RMN 1H e 13C.
Resultado e discussão
O primeiro composto sintetizado, a tiouréia N-[(4-metoxifenil)-
carbamotioil]-benzamida, foi obtido através de uma síntese relativamente
simples, no qual o grupo amino da p-anisidina promove um ataque nucleofílico
no carbono eletrofílico do grupo isotiocianato, com a formação inicial de um
intermediário imínico. A tiouréia é sequencialmente formada após etapa de
prototropismo. A elucidação do produto foi realizada a partir de técnicas
espectroscópicas, e os dados foram coerentes com os teóricos descritos na
literatura por CUNHA et al., 2001 [8].
A partir da tiouréia, reações de guanilação foram aplicadas para produzir a
guanidina N-{bis[(4-metoxifenil)amino]-metilideno}-benzamida (1). Diversos
são os catalisadores utilizados em reações de guanilação, que favorecem a
formação do intermediário carbodiimida, proveniente do ataque nucleofílico
de amina (primária ou secundária) no centro eletrofílico da ligação C=S da
tiouréia. Dentre eles podemos citar o HgCl2 e o Bi(NO3)3.5H2O [9]. Apesar de
ser um reagente tóxico, o HgCl2 foi empregado neste trabalho pela
disponibilidade e por apresentar tempo reacional menor do que com o emprego
de outros catalisadores. A elucidação do produto foi realizada a partir de
técnicas espectroscópicas, e os dados foram coerentes com os teóricos
descritos na literatura CUNHA et al., 2001 [8].
O composto guanidínico obtido na síntese anterior foi utilizado na reação de
condensação tri-componente para gerar o composto alvo deste trabalho, de
acordo com a síntese esquematizada no esquema 1.
O ponto de fusão do composto foi obtido na faixa de 129,7-130,0 °C. Esta
faixa também é bastante estrita indicando a formação de um produto com
considerável grau de pureza. A aparência do produto é a de um sólido
cristalino branco, inodoro e solúvel em metanol e dimetilsulfóxido. O
composto apresentou-se com baixa solubilidade em água. O rendimento da
síntese foi de 63,0%.
O espectro de infravermelho mostra bandas características de tal composto.
Em 3400-3000 cm-1 há a banda de estiramento para o grupo funcional amida. Em
3100 e 2900 cm-1 o estiramento da ligação C-H em carbonos com hibridização
sp2 e sp3, respectivamente. Em 1600 cm-1 apresenta-se a banda de estiramento
da ligação C=O em cetonas superposta com o estiramento da ligação C=C. Em
1580 cm-1 há a banda de estiramento da carbonila da amida e em 1550-1500 cm-
1 a referência aos aromáticos.
O espectro de RMN 1H mostra diversos picos multipletos na região de 8,2-6,9
ppm. Esta região é típica de hidrogênios aromáticos presentes na estrutura
proposta. Em 3,9 ppm há um singleto referente ao (CH) com hidrogênio α ao
átomo de nitrogênio no ciclo central. Um simpleto em 3,7 ppm característico
de grupos metoxilas, e um simpleto em 3,0 ppm e um multipleto em 1,8-1,7 ppm
característico de grupos CH2 presentes no anel carbonílico α,β-insaturado..
O espectro de RMN 13C confirma a presença de grupos: OCH3 (67 ppm); C=O
(cetônico – 195 ppm) C=O (amidíco – 178 ppm); C=N (160 ppm); (C-Aromáticos –
120 a 132 ppm); (C=C – 112 ppm e N-C=C – 138 ppm); CH - com hidrogênio α ao
átomo de nitrogênio no ciclo central em 56 ppm.
Desta forma, é possível inferir pelos dados espectroscópicos que a reação
realmente foi satisfatória e o composto sugerido foi corroborado pelas
técnicas de elucidação.
Síntese do composto N-[3,4,5,6,7,8-hexaidro-1,3- bis-(4-metoxifenil)-5-oxo-4-fenilquinazolin-2- (1H)-ilideno]-benzamida
Conclusões
O desenvolvimento de fármacos eficazes para o tratamento de infecções bacterianas é uma realidade iminente em um contexto marcado pelo crescimento acelerado de mecanismos de resistência microbiana aos medicamentos disponíveis no mercado. O processo de condensação tri-componente com grupo guanidínico é possível e com rendimento bastante relevante para um mecanismo complexo. Compostos obtidos desta maneira já foram reportados na literatura como detentores de atividades biológicas. Desta maneira, esforços em otimizar tal processo e submeter moléculas inéditas a esta reação é uma tentativa plausível de desenvolvimento de um potencial antibacteriano. Neste trabalho, sintetizaram-se as principais moléculas que serviram como reagentes para a síntese final, uma vez que os reagentes utilizados ainda não foram sistematicamente reportados na literatura. Os espectros de infravermelho e RMN de hidrogênio e carbono apontaram para a estrutura proposta na reação principal e em todas as reações prévias. Apesar de se tratar de moléculas reagentes grandes e com alta probabilidade de impedimento estérico no centro reacional, as reações tiveram bons rendimentos e produtos com considerável grau de pureza. Além disso, todos os procedimentos de síntese na bancada envolveram etapas bastante simples, com aparatos e equipamentos comuns. Desta forma, uma possível transposição para nível industrial com custo-benefício interessante é bastante plausível. Finalizada a síntese, os próximos passos envolvem os testes biológicos com o composto formado. Assim, serão executados testes preliminares de toxicidade utilizando-se "Artemia salina". Uma vez que os resultados indicarem atividade biológica interessante, o composto será testado em bactérias gram- negativas importantes na prática clínica: "E. coli" e "P. aeruginosa".
Agradecimentos
À UEG pelo Programa de Pós-Graduação, ao corpo docente e de técnicos de laboratórios pela orientação na execução dos experimentos. À CAPES pelo apoio financeiro.
Referências
[1] FACTS ABOUT ANTIBIOTIC RESISTANCE, disponível em http://www.idsociety.org/AR_Facts/, Acesso: 27/06/2015.
[2] CHEN, C. Y.; LIN, H. C.; HUANG, Y. Y.; CHEN, K. L.; HUANG, J. J.; YEH, M. Y.; WONG, F. F. ‘One-flask’ transformation of isocyanates to guanidines hydrochloride by using sodium bis(trimethylsilyl)amide. Tetrahedron, v. 66, p. 1892-1897, 2010.
[3] SACZEWSKI, F.; BALEWSKI, L. Biological activities of guanidine compounds. Expert Opinion Therapeutics Patents, v.19, p. 1417-1448, 2009.
[4] BERLICK, R.G.S.; TRINDADE-SILVA, A. E.; SANTOS, M.F.C., The chemistry and biology of organic guanidine derivatives. Natural Product Reports, v. 29, p.1382-1406, 2012.
[5] RAULF, M.K.; DIN, I.; BADSHAH, A. Novel approaches to screening guanidine derivatives. Expert opinion drug discovery, v.8, p. 1-15, 2013.
[6] POTAPOV, A.Y,; SHIKHALIEV, H. S.; KRYLSKY, D.V.; KRISIN, M.Y., Three-component condensation of hetarylguanidines with aldehydes (ketones) and dicarbonyl compounds. Chemistry of Heterocyclic Compounds, v. 42, p. 1338-1342, 2006.
[7] SYAMALA, M., Recent Progress in Three-Component Reactions. An Update,
Organic Preparations and Procedures International: The New Journal for Organic Synthesis, v. 41:1, p. 1-68, 2009.
[8] CUNHA, S.; COSTA, M.B.; NAPOLITANO, H.B.; LARIUCCI, C.; VENCATO, I., Study of N-benzoyl-activation in the HgCl2-promoted guanylation reaction of thioureas. Synthesis and structural analysis of N-benzoyl-guanidines. Tetrahedron, v. 57, p. 1671-1675, 2001.
[9] CUNHA, S.; RODRIGUES JR, M. T., The first bismuth (III)-catalyzed guanylation of thioureas, Tetrahedron Letters, v. 47, p. 6955-6956, 2006.
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