CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS E MODIFICAÇÃO MOLECULAR PARA AUMENTAR A CAPACIDADE ANTIOXIDANTE DO ÁCIDO KÓJICO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Orgânica

Autores

Neves, P.A.P.F.G. (UEPA) ; Barbosa, V.A.N. (UFPA) ; Ferreira, L.R. (UFPA) ; Ordoñez, M.E. (UFPA) ; Santos, C.B.R. (UNIFAP) ; Borges, R.S. (UFPA) ; Barros, V.A. (UFPA) ; Morais, R.B. (UFPA)

Resumo

O ácido kójico é um metabólito produzido por algumas espécies de fungos dos gêneros Aspergillus, Acetobacter e Penicillium. Dentre suas propriedades a mais importante é a inibição da tirosinase, uma enzima chave que catalisa a produção de melanina e esta capacidade pode estar relacionada a sua capacidade antioxidante. Com o objetivo de melhorar sua capacidade antioxidante, as características estruturais e eletrônicas do ácido kójico e derivados foram calculadas, tais como potencial de ionização, as energias dos orbitais de fronteira HOMO e LUMO, usando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT). Os resultados mostraram que a presença da porção enólica e de grupos elétron doadores podem ter alguma influência e selecionaram dois compostos mais promissores.

Palavras chaves

ácido kójico; antioxidante; DFT

Introdução

O ácido kójico é um metabólito fúngico produzido a partir da oxidação de glicose por fungos dos gêneros Aspergillus, Acetobacter e Penicillium (ZBOROWSKI; GRYBOS; PRONIEWICZ, 2003). Suas propriedades e aplicações mais importantes resultam da capacidade de inibir a tirosinase, uma enzima chave que catalisa a produção de melanina, o pigmento da pele (SAGHAIE; POURFARZAM; FASSIHI, 2012). A melanina desempenha um papel importante na proteção da pele humana contra os efeitos prejudiciais da radiação UV do sol, mas o acúmulo de uma quantidade anormal de melanina em diferentes partes específicas da pele resultando em manchas mais pigmentadas pode se tornar um problema estético (CHANG, 2009). Assim, vários compostos naturais e sintéticos que atuam como inibidores da tirosinase foram relatados, mas apenas alguns deles são usados como agente de clareamento da pele devido a problemas de segurança, como arbutina e ácido kójico, que apesar de populares, são limitados para uso humano devido aos seus efeitos colaterais graves (OKOMBI et al., 2006). Esta molécula tem sido pouco explorada quanto a suas propriedades teóricas (OKOMBI et al., 2006). Portanto, o presente trabalho tem como objetivo compreender a capacidade antioxidante do ácido kójico e selecionar derivados mais potentes.

Material e métodos

As características estruturais e eletrônicas do ácido kójico e derivados, tais como potencial de ionização (PI), as energias do orbital molecular ocupado de mais alta energia (HOMO) e o do orbital molecular desocupado de mais baixa energia (LUMO), foram determinadas usando a Teoria do funcional de densidade (DFT) (PARR; YANG, 1989). Os cálculos semi-empíricos foram realizados utilizando o método PM3 (STEWART, 1989) e o funcional híbrido B3LYP (BECKE, 1988; LEE; YANG 1988), juntamente com os conjuntos de base 6- 31+G(d, p) (HEHRE et al., 1986), sendo utilizado apenas a conformação mais estável para realizar os cálculos químicos quânticos após uma busca conformacional de geometria. Todos os cálculos foram realizados com o pacote molecular Gaussian 04 (FRISCH et al., 2008).

Resultado e discussão

O derivado 12 apresentou menor valor de GAP (4,53 eV) e a derivado 5 é o valor de GAP mais alto (5,40 eV). O menor valor entre HOMO e LUMO, valor de GAP explicaria uma eventual interação de transferência de carga (ALBUQUERQUE et al., 2015). O baixo valor HOMO para a derivado 12 indicou que esta molécula tinha baixa energia de ionização, sugerindo facilidade em perder elétrons. Estes resultados indicaram que o derivado 12 era potencialmente antioxidante melhor quando comparado aos outros derivados. No entanto, o maior valor de GAP para a derivado 5 indicou que possui uma baixa propriedade antioxidante. Além disso, a capacidade nucleofílica dos derivados 12 e 5 também pode ser expressa pelo valor de potencial de ionização (PI), que é calculado como a energia necessária para a retirar um elétron na molécula (BORGES et al., 2013). Os resultados mostraram que o derivado 12 possui um valor PI de 190,85 kcal, enquanto a derivada 5 possui um valor de PI de 208,64 kcal, tais valores demonstram que a derivado 5 possui maior habilidade para doar elétrons.

Estruturas químicas e numeração do ácido kójico e derivados simplificados.


Estruturas químicas e numeração do ácido kójico e derivados simplificados.

Conclusões

Os resultados mostraram que a presença da porção enólica e de grupos elétron doadores podem ter alguma influência e selecionaram dois compostos mais promissores. A simplificação molecular indicou que ambos os grupos são importantes para a capacidade antioxidante do ácido kójico. No entanto, de acordo com os valores de HOMO, GAP e PI, a estratégia de modificação molecular por bioisoterismo mostrou que a delta-lactona apresenta maior nucleofilicidade e maior capacidade antioxidante quando comparado com os derivados gama-pirona.

Agradecimentos

Referências

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