SÍNTESE DE ANÁLOGOS DE PEPTÍDEOS COM ALTA FUNCIONALIDADE INCORPORANDO ÓXIDO DE GRAFENO MAGNÉTICO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Orgânica

Autores

Perini, M.C. (CENTRO UNIVERSITARIO FRANCISCANO) ; Azzolin, V.F. (CENTRO UNIVERSITARIO FRANCISCANO) ; Reimann, M.T.W. (CENTRO UNIVERSITARIO FRANCISCANO) ; Mortari, S.R. (CENTRO UNIVERSITARIO FRANCISCANO) ; Rhoden, C.R.B. (CENTRO UNIVERSITARIO FRANCISCANO)

Resumo

O óxido de grafeno (GO) é uma forma altamente oxidada de grafeno, podendo ser obtido através da esfoliação química do grafite. O GO pode ser empregado como oxidante de Fe²⁺ em nanopartículas de óxido de ferro (Fe₃O₄), onde o óxido de ferro é depositado simultaneamente na superfície do GO, causando comportamento magnético. O trabalho aplica o óxido de grafeno magnético previamente sintetizado em reações multicomponentes, mais especificamente a reação de UGI 4-componentes (UGI-4CR), empregando o GO magnético como uma das funcionalidades e obtendo assim derivados peptídeos, com possibilidade de alta diversidade estrutural e tendo apenas água como subproduto.

Palavras chaves

UGI 4-Componentes; Esfoliação química; Agitação magnética

Introdução

O óxido de grafeno (GO) é considerado um material promissor para aplicações biológicas devido a sua funcionalidade superficial e excelente processabilidade aquosa. Essas propriedades são derivadas principalmente da estrutura química composta por carbonos sp3 e sp2 e uma grande variedade de grupos funcionais como epóxi, hidroxila, carbonila e carboxila. (LOH et al,. 2010). Devido sua estrutura química e larga área superficial, são possíveis diversas alterações químicas e suas funcionalizações fazem do óxido de grafeno uma excelente plataforma para conduzir nanopartículas magnéticas. (KASSAEE M. Z. et al,. 2011). O GO pode ser utilizado para oxidação de íons metálicos ou não metálicos. Reações multicomponentes vêm atraindo a atenção de pesquisadores podendo ser acopladas a sistemas enzimáticos para a obtenção de compostos biologicamente ativos, bem como aplicadas em novas linhas de pesquisa tais como a nanotecnologia. Tem amplo espectro de possibilidades farmacêutico e medicinal, sendo internacionalmente reconhecida como ferramenta efetiva em química combinatória para a obtenção de diversidade química de forma rápida, eficientes e de baixo custo (RHODEN et al, 2009). Uma estratégia para a síntese de pseudopeptídeos largamente empregada e com grandes possibilidades para acesso a elevada diversidade estrutural em apenas uma etapa reacional é conhecida como Reação UGI 4-Componentes (UGI- 4CR) (WESSJOHANN et al, 2010). Nesta reação, na qual um composto amino, um carbonílico, um ácido carboxílico e um isocianeto reagem simultaneamente gerando como produto um análogo peptídico. O objetivo do referente trabalho é a funcionalização do óxido de grafeno magnético com a reação de UGI-4CR.

Material e métodos

A técnica visa a incorporação de componentes ao óxido de grafeno (GO) magnético, sendo realizado em três etapas, a síntese do óxido de grafeno, a magnetização e a funcionalização do mesmo. Para a síntese do GO foi utilizada uma modificação no método de Hummers. Uma mistura de grafite e de nitrato de sódio foi oxidada, utilizando uma solução concentrada de ácido nítrico e ácido sulfúrico, sendo mantido em banho de gelo sob agitação magnética. Adiciona-se permanganato de potássio e mantem- se sob agitação. A solução é levada ao banho de aquecimento e adiciona-se peróxido de hidrogênio, ácido clorídrico 10% e água purificada, e a mistura é levada a refrigeração. O GO é separado por centrifugação. Para a magnetização do GO, foi utilizada água ultrapura em sistema Milli-Q® previamente desoxigenada, óxido de grafeno, óxido de ferro II e hidróxido de amônio. A mistura é submetida a irradiação ultrassônica. Após esse processo o GO já está magnético, então utiliza-se um imã para facilitar a extração, a mistura é extraída com acetona e metanol e levado a estufa para a evaporação dos solventes restantes. Para a reação de UGI 4-CR utilizou-se o óxido de grafeno magnetizado, água ultrapura em sistema Milli-Q®, ciclohexilisocianeto, acetoaldeído, metilamina e metanol. Foi adicionada a água ultrapura, o GO magnético e a metilamina, conduzido a sonicação por 30 minutos. Após foi adicionado o ciclohexilisocianeto, o acetoaldeído e o metanol, conduzido novamente a sonicação por 120 minutos. Posteriormente, foi dirigido ao agitador magnético com aquecimento, por aproximadamente 1440 minutos. Assim foi extraída a amostra com acetona e metanol e levada para a estufa de esterilização para secagem.

Resultado e discussão

Com a Espectroscopia de Infravermelho (FTIR) é possível identificar a presença dos grupos funcionais na estrutura orgânica. A região de maior utilidade é o Infravermelho médio, região que compreende os comprimentos de onda entre 4000 – 400 cm-1. (RAMANATHAN et al, p. 1290, 2005). A figura 1 apresenta os resultados FTIR (Spectro One, Perkin Elmer, com pastilha de KBr) obtidos para o GO funcionalizado, tendo uma banda expressiva em aproximadamente 3460 cm-1, mostrando a presença do grupo –OH na superfície do material, referindo-se a deformação axial do grupo hidroxila. A banda situada em aproximadamente 1636 cm-1 indica a presença do estiramento C-N referente ao grupo amida. A frequência em torno de 1625 cm-1 indica a presença de ácidos carboxílicos comprovando o estiramento de dupla ligação carbono-oxigênio (R2C=O), bandas remanescentes entre 1497 e 1452 cm- 1 relacionadas a deformação axial de ligações C=C e aparecimentos de banda em aproximadamente 600 cm-1 originado por vibrações de Fe-O do grupo Fe3O4 que foram incorporadas ao óxido de grafeno. A espectroscopia Raman por ser um método eficiente e não destrutivo, é uma das técnicas mais utilizadas para caracterização de materiais de carbono e na determinação das propriedades eletrônicas e estruturais. Ao mesmo tempo, todas as formas alotrópicas de carbono são ativo na espectroscopia Raman, permitindo a diferenciação entre fulerenos, grafite, NTC, diamantes e carbono amorfo. A figura 2 apresenta os resultados da espectroscopia Raman (Renishaw, Laser 532 nm), onde verifica-se a presença de duas fortes bandas (Banda G) em 1571 cm-1 e (Banda D) em 1340 cm-1, indicando defeitos estruturais gerados no processo de oxidação, no qual os grupos orgânicos funcionais se ligam aos átomos de carbono da estrutura do grafeno.

Espectroscopia de Infravermelho do Óxido de Grafeno magnético funcionalizado em reação de UGI 4-Componentes.


Espectroscopia Raman do Óxido de Grafeno magnético funcionalizado em reação de UGI 4-Componentes.

Conclusões

Através dos resultados obtidos por espectroscopia Raman e Espectroscopia de Infravermelho, conclui-se que a rota sintética proposta no referente trabalho foi realizada como o esperado, ou seja, a incorporação dos análogos de peptídeos por meio da reação de UGI 4-CR ao óxido de grafeno magnético ocorreu de maneira simples e eficaz.

Agradecimentos

Referências

LOH K.P., BAO Q., EDA G., CHHOWALLA M.; Graphene oxide as a chemically tunable platform for optical applications. Nature Chemistry. v. 2, p. 1015-1024, 2010.
KASSAEE M. Z., MOTAMEDI E, MAJDI M.; Magnetic Fe3O4-graphene oxide/polystyrene: Fabrication and characterization of a promising nanocomposite. Chem. Eng. J. v. 172, p. 540-549, 2011.
RHODEN C. R. B., Rivera D. G., KREYE O., BAUER A. K., WESTERMANN B., WESSJOHANN L. A.; Rapid Access to N-substituted diketopiperazines by one-pot Ugi-4CR/deprotection+ activation/cyclization (UDAC). Journal of combinatorial chemistry, v. 11, n. 6, p. 1078-1082, 2009.
WESSJOHANN L. A., RHODEN C. R. B., RIVERA D. G., VERCILLO O. E.; Cyclic peptidomimetics and pseudopeptides from multicomponent reactions. In: Synthesis of Heterocycles via Multicomponent Reactions I. Springer Berlin Heidelberg, p. 199-226, 2010.
RAMANATHAN T., FISHER F. T., RUOFF, R. S., BRINSON, L. C.; Amino-Functionalized Carbon Nanotubes for Binding to Polymers and Biological Systems. V. 17(6), p. 1290-1295, 2005.