Otimização da síntese da 3-N-piridilporfirina de interesse para o desenvolvimento de sistemas biomiméticos.

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Inorgânica

Autores

Maria Barbosa da Silva, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA) ; Gomes de Carvalho Maia, C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA) ; Nogueira Peixoto, I. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA) ; Santos Rebouças, J. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA)

Resumo

A 3-N-piridilporfirina representa uma plataforma de preparação de modelos biomiméticos de enzimas e agentes terapêuticos redox-ativos. Neste contexto, complexos de Mn(III) derivados de 3-N-alquilpiridilprofirinas têm sido empregados como mímicos de citocromos P450 e enzimas superóxido dismutases. A limitação sintética do desenvolvimento desses complexos é associada à obtenção da porfirina precursora meso-tetraquis(3-piridil)porfirina (H2T-3- PyP), cujos rendimentos na literatura são em torno de 10%. Diante disso, este trabalho contempla os primeiros esforços na otimização quimiométrica da síntese da H2T-3-PyP, usando planejamentos fatoriais fracionários. Os rendimentos foram quantificados espectrofotometricamente pelo Método de Adição de Padrão alcançaram, na melhor condição, 35%.

Palavras chaves

Otimização quimiométrica; Porfirinas; Sistemas biomiméticos

Introdução

As Mn-porfirinas catiônicas derivadas das N-piridilporfirinas têm sido amplamente empregadas como modelos biomiméticos de metaloenzimas, tais como citorcromos P450 e superóxido dismutases (SOD), e agentes terapêuticos redox-ativos em doenças relacionadas ao estresse oxidativo (BATINIĆ-HARBELE et al., 1998; 2011, 2016). Apesar dos iômeros orto das N-piridilporfirinas (H2T-2-PyP) já estarem estabelecidos como mímicos SOD potentes in vivo, os estudos dos derivados dos isômeros meta H2T-3-PyP (Fig. 1) também têm se intensificado recentemente. Os isômeros meta, diferem-se dos isômeros orto por terem um menor potencial de redução Mn(III)/Mn(II) e uma menor atividade SOD. No entanto, têm maior lipofilia e menor volume (efeito estéreo) levando a um maior acúmulo celular (biodisponibilidade), compensando a menor potência antioxidante e tornando-os tão eficientes nos testes in vivo quanto os isômeros orto (KOS et al., 2009). De modo geral, a síntese das Mn-porfirinas catiônicas envolve a alquilação da H2T-3-PyP, seguida de uma purificação e posterior metalação com Mn(III), levando a rendimentos maiores que 90% (BATINIĆ-HABERLE et al., 1999). O gargalo sintético encontra-se, no entanto, na síntese do precursor H2T3-PyP, via condensação do pirrol e do 3-piridinacarboxaldeído em meio ácidocarboxílico como solvente e catalisador (ADLER, A. D. et al., 1967), onde o rendimento isolado não ultrapassa 10%. O presente estudo visa a otimização experimental da síntese do percursor H2T-3-PyP via método de Adler-Longo utilizando técnicas quimiométricas.

Material e métodos

Os reagentes e solventes utilizados foram pirrol (Sigma-Aldrich); 3- piridinacarboxaldeído (Sigma-Aldrich); ácido acético (Tedia); ácido clorídrico (Química Moderna); Peróxido de hidrogênio (Alphatec). A H2T-3-PyP (≥ 97%) utilizada para produção das soluções-padrão foi adquirida da Frontier Scientific Inc. A rota de síntese da H2T-3-PyP e sua quantificação foi adaptada de estudos anteriores (PEIXOTO, 2012; MAIA, 2015). Foram avaliados 5 fatores, a saber, concentração de pirrol (A), relação molar aldeído/pirrol (B), temperatura (C), tempo de reação (D) e concentração de água (E), em 2 níveis por meio de um planejamento fatorial fracionário 2^(5-1) de resolução V, com réplicas no ponto central. O planejamento e análise dos experimentos foram feitos a partir do programa estatístico MINITAB. A síntese consistiu na adição, em um tubo de ensaio de com tampa, do pirrol, 3-piridinacarboxaldeído, água e ácido acético até o volume de 3 mL, conforme planejamento fatorial. O tubo foi imerso em banho de óleo em uma temperatura pré-estabelecida. Após determinado tempo de reação, o tubo foi retirado do banho e resfriado. Em seguida, foram adicionados à mistura reacional uma alíquota de H2O2 a 11 mol/L e o tubo foi deixado em repouso por 30 min. Para quantificação espectrofotométrica do rendimento de síntese em cada condição de reação, foi empregado o “Método de Adição de Padrão”, sendo utilizado HCl (1 mol/L) como solvente. A concentração e os rendimentos de H2T-3-PyP foram determinados a partir de uma curva analítica para cada reação.

Resultado e discussão

Para a otimização do rendimento da H2T-3-PyP, 17 ensaios foram realizados conforme um planejamento fatorial fracionário 2^(5-1) de resolução V gerado a partir de 5 fatores (A - E), a 2 níveis cada, com 4 réplicas no ponto central. Os níveis escolhidos foram determinados a partir das condições inicialmente estudadas (PEIXOTO, 2012). Para este planejamento foi realizada a análise dos efeitos dos fatores principais e suas interações por meio de análises de regressão e gráfico normal para os efeitos (Fig. 2).Todas as interações de segunda ordem (e ordens superiores) apresentaram-se não significativos; apenas os efeitos principais temperatura (C) e tempo de reação (D) se mostraram significativos (a um nível de significância alfa de 5%). Os melhores rendimentos obtidos, em torno de 35%, foram associados ao ponto central do planejamento, caracterizando claramente uma curvatura na superfície da região experimental investigada. Experimentos adicionais devem ser realizados para uma melhor descrição do sistema por modelos polinomiais quadráticos usando técnicas de Superfície de Resposta.

Isômero meta da N-piridilporfirina, H2T-3-PyP.


Gráfico normal dos efeitos para o Planejamento Fatorial 2^5-1 da síntese da H2T-3-PyP.

Conclusões

A otimização quimiométrica da síntese da H2T-3-PyP utilizando ferramentas quimiométricas, como o planejamento fatorial fracionário, resultou em um rendimento da H2T-3-PyP de aproximadamente 35%. Na região experimental investigada, os fatores temperatura e o tempo de reação apresentaram efeitos principais significativos para a síntese.

Agradecimentos

Agradeço ao Professor Júlio pela oportunidade, a Clarissa por todo o apoio, a CNPq e UFPB pela bolsa concedida, minha família, namorado e amigos.

Referências

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MAIA, C. G. Otimização da síntese da meso-tetraquis(2-piridil)porfirina e estudos de Mn e Fe-porfirinas como modelos biomiméticos da enzima catalase. precursoras de modeladores redox de estresse oxidativo. Dissertação de Mestrado: Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal da Paraíba. 2015.
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