Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Síntese de novas cumarinas fluorescentes como sondas químicas e biológicas na detecção seletiva de íons metálicos.
AUTORES: Pereira, T.M. (UFRRJ) ; Ribeiro, F.V. (UFRRJ) ; Sobrinho, D.C. (UFRRJ) ; Kummerle, A.E. (UFRRJ)
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi a síntese de derivados cumarínicos a partir de
reações de condensação ácido catalisada da 7-hidroxi cetocumarina, previamente
sintetizada, à hidrazidas, semicarbazidas e tiosemicarbazidas substituídas, tendo
em vista a obtenção de compostos quelantes bis e tridentados fluorescentes que
possam ser úteis como sondas químicas e biológicas seletivas de metais. A variação
dos grupamentos ligados à cumarina teve como objetivo a modulação da densidade
eletrônica sobre o sítio quelante, podendo levar a seletividade entre diferentes
metais e diferenciação no perfil de fluorescência.
PALAVRAS CHAVES: cumarina; fluorescência; sonda seletiva de metais
INTRODUÇÃO: Cumarinas, lactonas do ácido o-hidroxicinâmico (2H-1-benzopiran-2onas), são
encontradas em vários produtos naturais. Estes metabólitos secundários estão
amplamente distribuídos em plantas e podem ser amplamente encontrados em todas
as partes dos vegetais. As cumarinas também podem ser sintetizadas por diversas
rotas que têm sido descritas como fonte de obtenção dessas estruturas de grande
interesse químico por suas características fluorescentes que podem ser aplicadas
em sondas de fluorescência.
Apesar de várias sondas serem descritas e mesmo comercializadas, no intuito de
facilitar o estudo destes íons metálicos em sistemas químicos e biológicos,
ainda existe grande importância na obtenção de novos compostos com maior
sensibilidade, seletividade e confiabilidade, a fim de atender aos diferentes
propósitos.
MATERIAL E MÉTODOS: Primeiramente foi sintetizada a cetocumarina a partir da condensação do 2,4-
diidroxi-benzaldeído com o acetoacetato de etila à 90 graus celsius durante 24h
em 64% de rendimento. A obtenção das hidrazonas, semicarbazona e
tiosemicarbazona planejadas foi feita reagindo-se um excesso das hidrazidas
substituídas, semicarbazida e semicarbazona com a 7-hidroxi cetocumarina em
etanol e ácido acético como catalisador, à 75°C, por 10h. Todos os produtos
foram obtidos com grau de pureza adequado e tiveram suas estruturas
caracterizadas por 1H e 13C RMN. A obtenção das hidrazidas utilizadas na etapa
final de condensação foi realizada a partir de oxidação de aldeídos, utilizando
oxidação de Yamada, levando aos ésteres correspondentes, seguida de
hidrazinólise à refluxo.
O estudo de complexação com metais foi inicialmente realizado por visualização
qualitativa sob luz UV 365nm, onde o ligante cumarínico foi solubilizado em
metanol a uma concentração de 2μM e então adicionado diferentes cátions como
Na+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Mn2+, Cu2+ e Co2+ em concentração 10x superior. Estudos
quantitativos de complexação em espectrofotômetro de fluorescência Jasco foram
realizados por titulações suscetivas com 0,2eq do cátion frente ao ligante e
medimos o incremento e alteração do comprimento de emissão de fluorescência a
cada titulação feita com Zn2+, Cu2+ e Ca2+.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Todos os produtos foram caracterizados a partir de técnicas espectroscópicas
usuais (RMN de 1H e 13C) e se mostraram como um único isômero de configuração E.
A observação qualitativa sob a luz UV 365nm demonstrou uma pequena fluorescência
basal dos compostos que se intensificava com a adição de Zn2+, além de haver
mudança na coloração da emissão de fluorescência (azul -> ciano) (Figura 1).
Diferentes cátions foram avaliados quanto a sua capacidade de se ligar à
cumarina e alterar seu perfil de fluorescência e percebemos que ocorriam
modificações com o Zn2+, como dito anteriormente, e com Cu2+ e Co2+, que levavam
a supressão da fluorescência (Figura 1). Imaginamos que poderia ocorrer dois
tipos de interação entre os ligantes e o Zn2+, um bidentado e outro tridentado
(Figura 1) que poderiam levar a uma extensão da conjugação da cumarina
aumentando assim sua fluorescência. Análises quantitativas de titulação por
análise de espectros diferenciais de absorvância utilizando Zn2+, Cu2+ e Ca2+
mostraram que Zn2+ e Cu2+, que alteravam a fluorescência de maneira inversa na
análise qualitativa a 365nm, realmente se complexavam a cumarina na proporção de
1:1, enquanto o Ca2+ que nada alterou na análise qualitativa, não demonstrou
qualquer complexação. Espectros de fluorescência demonstraram também que
realmente o aumento da concentração de íons Zn2+ levava a um aumento da
intensidade da fluorescência (até 10x) em função da concentração e que o Cu2+
levava a quase total supressão da mesma.
Figura 1
Avaliação qualitativa da complexação da cumarina com
cátions em luz UV 365nm e proposição de complexação
com Zn2+.
Figura2
Quantificação da complexação do cátion Zn2+ (A) e
influência sobre a fluorescência avaliada por
titulação da cumarina com Zn2+ e Cu2+ (B).
CONCLUSÕES: As cumarinas foram caracterizadas estruturalmente através de análises de RMN 1H e
13C, apresentando elevada pureza. Visualmente, os compostos apresentaram acréscimo
de fluorescência com Zn2+ e redução com Cu2+ e Co2+. Suas atividades quelantes e
espectro de fluorescência foram avaliadas indicando complexação da cumarina aos
cátions Zn2+ e Cu2+. A fluorescência frente ao Zn2+ confirma o planejamento
inicial e valida o composto 4c como sonda seletiva para este cátion.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPQ, CAPES E FAPERJ
Ao grupo de Fotoquímica da UFRRJ, em especial o Prof Dari Cesarin Sobrinho e o
aluno Edgar.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1 Hemann, A.C.W.; et al. Vis. Acad. 2004, 5, 53-60. 2 Simões, C.M.O.; et al. Farmacognosia da Planta ao Medicamento. 5°ed. Porto Alegre-Florianópolis:UFRGS/EDUFSC. 2003, 1102. 3 Kostova, I.; et al. Curr. Med. Chem. 2011, 18, 3929-3951. Gudasi, K. et al. J. Coord. Chem. 2007, 60, 1547–1556.