Uso de sais complexos de zinco derivados de ditiocarbimatos para o controle de Botrytis cinerea

ÁREA

Química Orgânica

Autores

Rabello, A.S. (UFV) ; Rubinger, M.M.M. (UFV) ; Albuini-oliveira, N.M. (UFV) ; Zambolim, L. (UFV)

RESUMO

Oito sais complexos de zinco (1A-D e 2A-D), derivados de N-R- sulfonilditiocarbimatos de potássio, foram preparados e caracterizados por espectroscopias no infravermelho e de RMN ¹H e ¹³C, análises elementares de C, H, N e Zn e pontos de fusão. Os dados de RMN mostram todos os sinais esperados para os compostos e os resultados das análises elementares e pontos de fusão indicam alto grau de pureza. Estes compostos foram submetidos a teste in vitro, frente ao fungo fitopatogênico Botrytis cinerea, agente causador de doenças em diversas culturas. Os resultados demonstram que em doses muito baixas, os compostos apresentam boa atividade antifúngica, com destaque para o composto 2D que, a 150 µmol/L, inibiu 98% do crescimento micelial.

Palavras Chaves

Ditiocarbimato; Botrytis cinerea; Antifúngico

Introdução

Doenças de plantas podem ser causadas por organismos patogênicos como bactérias, vírus e fungos (EMBRAPA, 2007). A importância do controle dessas doenças cresce com o regime de monocultura associado ao crescimento demográfico e consequente demanda por alimentos. O controle químico das doenças é necessário na maioria das situações e sua associação a um manejo integrado com estratégias como rotação de culturas e controle biológico, por exemplo, reduz significativamente os riscos ambientais (ZAMBOLIM et al, 2008). Micro-organismos podem desenvolver resistência quando expostos continuamente a defensivos que apresentam o mesmo modo de ação (BRENT e HOLLOMON, 2007; HAHN, 2014; SAITO et al, 2019) o que justifica a pesquisa constante por agroquímicos com o objetivo de produzir novos compostos ativos eficazes. Uma das classes de agroquímicos mais usada é a dos ditiocarbamatos. Essas substâncias são eficientes fungicidas protetores para o controle de ampla gama de doenças de plantas (GULLINO et al, 2010). Os ditiocarbimatos se assemelham estruturalmente aos ditiocarbamatos. Apesar de algumas publicações já demostrarem que derivados de ditiocarbimatos apresentam atividade antifúngica (ALBUINI-OLIVEIRA et al, 2020; ALVES et al, 2009; BOTTEGA et al, 2013; VIDIGAL et al, 2019), estes são menos estudados e ainda não existem aplicações comerciais para seus derivados. A utilização de compostos dessa classe como agroquímicos seria vantajosa por não formarem produtos de decomposição tóxicos como etilenotiureia e nitrosaminas que se verificam com alguns ditiocarbamatos comerciais. Este trabalho teve como objetivos a síntese de oito sais complexos de zinco, derivados de ditiocarbimatos e o estudo in vitro destes compostos frente ao fungo fitopatogênico Botrytis cinérea.

Material e métodos

N-R-sulfonilditiocarbimatos de potássio (Esquema 1) foram preparados a partir das sulfonamidas (Sigma-Aldrich) em reação com um equivalente de dissulfeto de carbono e dois de hidróxido de potássio (VETEC) em dimetilformamida (CUNHA et al, 2012). Para a preparação dos novos sais complexos de zinco, 2 mmol do N-R-sulfonilditiocarbimato apropriado (R = A-D) foram dissolvidos em metanol:água (1:1 v/v). Em seguida, foram adicionados 1 mmol de acetato de zinco e, após 30 min de agitação, 2 mmol de cloreto de tetrabutilfosfônio (1) ou brometo de benziltrifenilfosfônio (2). Os precipitados foram filtrados e lavados com água, etanol e éter dietílico. Os rendimentos das variaram de 85 a 95%. Temperaturas de fusão foram determinadas em equipamento MQAPF-302, sem correção. Espectros no infravermelho (IV) foram obtidos em espectrômetro Perkin Elmer Spectrum 1000 (ATR). Espectros de ressonância magnética nuclear (RMN) de ¹H e ¹³C foram obtidos em aparelho VARIAN MERCURY 300, em CDCl₃ ou DMSO-d₆ . Análises de C, H e N foram realizadas em analisador Leco TruSpec Micro. Zinco foi analisado com um espectrofotômetro de absorção atômica Varian AA-200. A atividade in vitro dos sais complexos de zinco 1A-D e 2A-D foi avaliada contra B. cinérea, pelo método Poison Food (ALVES et al, 2009) a 50 e 150 µmol/L onde os compostos são incorporados ao meio de cultura Batata Dextrose Ágar (BDA, Difco, 45 mL) contendo DMSO e Tween 80 (0,45 mL, cada) e vertidos em 3 placas de Petri. O branco foi feito somente com BDA, DMSO e Tween 80. Um disco de micélio foi adicionado ao centro de cada placa e, após 3 dias, foram medidos os diâmetros de crescimento micelial.

Resultado e discussão

Os ditiocarbimatos preparados, K₂(R- SO₂N=CS₂).H₂O, são sólidos amarelos e apresentaram espectros no IV de acordo com a literatura (CUNHA et al, 2010; HUMMEL e KORN, 1989; OLIVEIRA e DE BELLIS, 1999; SINGH et al, 2010). Os ânions bis(N-R-sulfonilditiocarbimato)zincato(II) foram isolados na forma de sais pela adição de dois equivalentes do cátion apropriado. Esses oito sais complexos (1A-D e 2A-D) são sólidos brancos. As principais bandas de relevância diagnóstica no IV desses sais foram observadas em torno de 1380 cm^-1 (ƲC=N) e 930 cm^-1 (ƲasCS₂). Os espectros de RMN de ¹H de 1A-D e 2A-D mostram todos os sinais esperados. As curvas de integração estão consistentes com uma razão 2:1 entre cátions e os ânions complexos. Os sinais de RMN de ¹³C referentes à parte catiônica aparecem como dupletos devido ao acoplamento carbono-fósforo, com valores de J específicos. Os sinais da parte aniônica mostram deslocamentos químicos similares aos dos ligantes livres, exceto pelo sinal C=N, que se desloca para valores menores com a complexação (CUNHA et al, 2012). No teste in vitro avaliou-se a influência dos sais no crescimento micelial de B. cinérea em comparação com o branco. Foram feitas quatro medidas em direções diferentes da placa e o resultado final calculado corresponde à média desses valores em 3 placas. Com base nos dados do gráfico da figura 1, é possível observar que todos os sais que possuem o cátion 2, apresentaram os melhores resultados. O composto 2D inibiu 98% do crescimento micelial na concentração de 150 µmol/L. Na concentração de 50 µmol/L, o mesmo composto inibiu 68%. O composto com menor atividade foi o 1A nas duas concentrações testadas.

Esquema de síntese dos sais complexos de zinco derivados de ditiocarbimatos.


Porcentagem de inibição de crescimento micelial de B. cinerea na presença de 1A-D e 2A-D em duas concentrações

Conclusões

Foram sintetizados 8 sais complexos de zinco derivados de N-R- sulfonilditiocarbimato de potássio. Os compostos inéditos foram caracterizados por espectroscopias no IV, de RMN, por análises elementares e temperaturas de fusão. Os dados obtidos confirmaram as estruturas propostas. O teste biológico evidenciou que os compostos possuem boa atividade antifúngica em doses baixas e que a escolha do cátion influencia na atividade do complexo, com destaque para o composto 2D que inibiu 98% do crescimento fúngico na concentração de 150 µmol/L.

Agradecimentos

Agradecemos à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES - 001) por bolsa de estudos e à Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG - APQ-02382-17) pelo apoio financeiro.

Referências

ALBUINI-OLIVEIRA, N. M.; RUBINGER, M. M. M.; GUILARDI, S.; SOUZA, R. A.C.; ELLENA, J.; ALVAREZ, N.; TAVARES, E. C.; ZACCHI, C. H. C.; VIDIGAL, A. E. C.; LIMA, M. S.; ZAMBOLIM, L. New allyldithiocarbimate salts: Synthesis, structure and antifungal activity. Journal of Molecular Structure, v. 1214, p. 128–149, 2020. DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.128149.
ALVES, L. C.; RUBINGER, M. M. M.; LINDEMANN, R. H.; PERPÉTUO, G. J.; JANCZAK, J.; MIRANDA, L. D. L. L.; ZAMBOLIM, L.; OLIVEIRA, M. R. L. Syntheses, crystal structure, spectroscopic characterization and antifungal activity of new N-R-sulfonyldithiocarbimate metal complexes. Journal of Inorganic Biochemistry, v. 103, n. 7, p. 1045–1053, 2009. DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2009.04.018.
BOTTEGA, F. C.; OLIVEIRA, M. R. L.; GARCIA, C. V.; MENEZES, D. C. Syntheses, characterization and antifungal activity of tris(1,10-phenanthroline) iron(ii) bis(N-R-sulfonyldithiocarbimate)zincate(II). Quimica Nova Nova, v. 36, n. 6, p. 803–807, 2013.
BRENT, K. J.; HOLLOMON, D. W. fungicide resistance in crop pathogens : how can it be managed? 2a ed. Bruxelas. 2007.
CUNHA, L. M. G.; RUBINGER, M. M. M.; OLIVEIRA, M. R. L.; TAVARES, E. C.; SABINO, J. R.; PACHECO, E. B. A. V.; VISCONTE, L. L. Y. Syntheses, crystal structure and spectroscopic characterization of bis(dithiocarbimato)zinc(II) complexes : A new class of vulcanization accelerators. Inorganica Chimica Acta, v. 383, p. 194–198, 2012. DOI: 10.1016/j.ica.2011.11.002.
CUNHA, L. M. G.; RUBINGER, M. M. M.; SABINO, R. J.; VISCONTE, L. L. Y.; OLIVEIRA, M. R. L. Syntheses , crystal structure and spectroscopic characterization of bis(dithiocarbimato)-nickel(II)-complexes: A new class of vulcanization accelerators. Polyhedron, v. 29, p. 2278–2282, 2010. DOI: 10.1016/j.poly.2010.04.026.
EMBRAPA. Doenças de Plantas. 2007 Disponível em: <https://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Pimenta/Pimenta_capsicum_spp/doencas.html>.
GULLINO, M. L.; TINIVELLA, F.; GARIBALDI, A.; KEMMITT, G. M.; BACCI, L.; SHEPPARD, B. Mancozeb: Past, Present, and Future. Plant Disease, v. 94, p. 1076–1087, 2010. DOI: 10.1094/pdis-94-9-1076.
HAHN, M. The rising threat of fungicide resistance in plant pathogenic fungi: Botrytis as a case study. Journal of Chemical Biology, v. 7, n. 4, p. 133–141, 2014. DOI: 10.1007/s12154-014-0113-1.
HUMMEL, H. U.; KORN, U. Dithiocarbimates from Sulfonamides, Part 1: Preparation and X-Ray Crystal Structures of K2[S2C=N-S02-C6H5]*2H20. Zeitschrift für Naturforschung B. p. 24–28, 1989.
OLIVEIRA, M. R. L.; DE BELLIS, V. M. Preparation of novel cobalt(III) complexes with dithiocarbimates derived from sulfonamides. Transition Metal Chemistry, v. 24, n. 2, p. 127–130, 1999. DOI: 10.1023/A:1006945923839.
SAITO, S.; MICHAILIDES, T. J.; XIAO, C. L. Fungicide-resistant phenotypes in Botrytis cinerea populations and their impact on control of gray mold on stored table grapes in California. European Journal of Plant Pathology, v. 154, n. 2, p. 203–213, 2019. DOI: 10.1007/s10658-018-01649-z.
SINGH, N.; SINGH, B.; THAPLIYAL, K.; DREW, M. G. B. Synthesis, X-ray crystal structures and properties of complex salts and sterically crowded heteroleptic complexes of group 10 metal ions with aromatic sulfonyl dithiocarbimates and triphenylphosphine ligand. Inorganica Chimica Acta, v. 363, n. 13, p. 3589–3596, 2010. DOI: 10.1016/j.ica.2010.07.065.
VIDIGAL, A. E. C.; RUBINGER, M. M. M.; QUEIROZ, L. F.; SILVA, L. F.; ZAMBOLIM, L.; GUILARDI, S.; SOUZA, Rafael A. C.; ELLENA, J.; WETLER, E. B.; OLIVEIRA, M. R. L. Nickel complexes with phosphines and N-R-sulfonyldithiocarbimates ligands: New antifungals for the control of Hemileia vastatrix and Phakopsora pachyrhizi. Inorganica Chimica Acta, v. 486, p. 724–732, 2019. DOI: 10.1016/j.ica.2018.11.037.
ZAMBOLIM, L.; PICANÇO, M.; DA SILVA, A. A.; FERREIRA, L. R.; FERREIRA, F. A. DE JESUS JUNIOR, W. C. Produtos Fitossanitários (fungicidas, inseticidas, acaricidas e herbicidas). 1a ed. Viçosa. 2008.