Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: Atividade de catecol oxidase de um complexo de manganês
AUTORES: Moura, F.S. (UFRJ) ; Priori, G.A. (UFRJ) ; Branco, C.V. (UFRJ) ; Casellato, A. (UFRJ)
RESUMO: Compostos de coordenação estão presentes em muitos processos biológicos como
respiração celular e
fotossíntese. A Química Bioinorganica busca o desenvolvimento e analise destes
compostos de
coordenação com atividade biológica a fim de otimizar a atividade in vitro e/ou
elucidar mecanismos de
reações .
Um dos alvos mais estudados nesta área é a enzima catecol oxidase. A catecol
oxidase é uma
metaloenzima de cobre do tipo III, que possui um sitio ativo binuclear e é capaz
de catalisar as reações de
oxidação de compostos fenólicos às quinonas correspondentes.
Neste trabalho, reportamos a síntese, caracterização e o comportamento
biomimético de um complexo
de manganês com o ligante salen na atividade de catecol oxidase.
PALAVRAS CHAVES: bioinorgânica; manganês; catecol oxidase
INTRODUÇÃO: A catecol oxidase é uma metaloenzima de cobre do tipo III, que possui dois
centros metálicos de Cu2+ . A
estrutura cristalina da catecol oxidase apresenta um sítio ativo onde cada átomo
de cobre encontra-se
coordenado por três nitrogênios histidínicos e por uma ponte μ-hidróxido.(1,2)
Esta metaloenzima é
capaz de catalisar as reações de oxidação de compostos fenólicos às quinonas
correspondentes na
presença de oxigênio, com concomitante redução do oxigênio a água.
As reações de oxidação de substratos orgânicos com oxigênio sob condições
brandas são de grande
interesse para os processos industriais do ponto de vista econômico e ambiental.
Em diferentes tipos de indústrias como a de pesticidas, detergentes e
principalmente de papel, os
efluentes apresentam compostos fenólicos em quantidade significativa. Assim, os
catecóis são produtos
intermediários na degradação de compostos aromáticos e apesar de estarem
presentes em diversos
sistemas biológicos, são tóxicos e seu modo de ação é similar tanto em
microorganismos quanto em
células de mamíferos.(3,4) Além disso, a polimerização de quinonas gera
melaninas que são as
responsáveis por manchas escuras em alimentos frescos como frutas, por exemplo.
Assim, nosso grupo vem sintetizando complexos contendo diferentes metais de
transição buscando
novos catalisadores para a oxidação de catecóis. Neste trabalho, será
apresentada a atividade catalítica de
um complexo de manganês (II) com o ligante salen.
MATERIAL E MÉTODOS: O ligante (L1) foi sintetizado através da reação de condensação entre
salicilaldeído e etilenodiamina em
metanol. Após refluxo por 2h, o produto foi filtrado e seco em dessecador a
vácuo.
O complexo (MnL1) foi sintetizado a partir da solução do ligante em metanol
acrescentando acetato de
manganês(II) monohidratado. A solução adquiriu cor castanho avermelhada e dela
foi obtido um sólido
amorfo que foi filtrado e lavado com etanol gelado com rendimento de 75%. Este
composto foi
recristalizado e foi obtido um material microcristalino.
O complexo foi caracterizado através de técnicas espectroscópicas (infravermelho
e UV-Vis e reflectância
difusa) e eletroquímicas (voltametria cíclica).
A avaliação da atividade de catecol oxidase foi realizada através da variação da
concentração de quinona
formada em 400 nm.
Inicialmente foi avaliada a influência do pH na velocidade de reação,
determinando-se o pH ótimo.
O efeito da concentração de substrato foi estudado no pH de máximo de atividade.
As constantes
cinéticas como Vmax (velocidade máxima), kcat (constante catalítica), KM
(constante de Michaelis) e E
(eficiência catalítica) puderam ser obtidas através do fit dos dados obtidos
experimentalmente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O complexo foi caracterizado através das análises das análises no IV e UV-Vis.
Puderam ser destacados os
seguintes grupos funcionais no complexo MnL1:
IV (KBr, ±4 cm-1): 1636 (vC=N, iminas;) 1384 (vC-N); 3432 cm-1 (vO-H,aromáticos
envolvidos com
formação de ligações de hidrogênio e vC-H, aromáticos); 1330 (vC-O,fenóis);
3099-2691 (vC-H); 1598
(vC=C,aromáticos); 765 (δ =C-H, aromáticos 1 e 2 dissubstituído); 1465 (δ CH2);
1446 (vC-O, OAc-),
1543 (vC=O, OAc-).
Comparando-se os espectros no infravermelho dos complexos descritos com os
obtidos para o ligante
livre, pode ser observado um pequeno deslocamento das bandas. Esse deslocamento
pode ser atribuído a
complexação com o íon manganês. A análise por espectroscopia eletrônica em DMSO
mostrou uma banda
na região de 400nm (ε = 5200molL-1cm-1), característica de uma transição do tipo
transferência de
carga.
A análise do complexo por voltametria cíclica realizada em metanol mostrou um
processo reversível em
E1/2 = 0,25V vs Ag/AgCl atribuído ao par redox Mn2+/ Mn3+. O estudo
eletroquímico destes complexos
se torna de grande importância, uma vez que diversos estudos têm correlacionado
o potencial redox do
catalisador e a atividade como mimético da catecol oxidase.
A influência do pH na atividade do complexo na oxidação do substrato modelo 3,5
di terc-butil-catecol
(3,5 DTBC) foi estudada mostrando melhor atividade em pH>9.
Assim, os experimentos com excesso de substrato foram realizados em pH 9,5 e os
dados foram tratados
obtendo-se os seguintes parâmetros cinéticos :
Vmax ; 3,33 x 10-6 mol L-1s-1, KM = 6,58 x 10-4 mol L-1, kcat: 2,85 x 10-1 s-1
kcat/KM ; 434 L mol-
1 s-1, Kass; 1519 L mol-1.
Esses dados vem sendo comparados aos de outros complexos descritos na
literatura.
CONCLUSÕES: Assim, pode-se concluir neste trabalho que um complexo de Mn2+ contendo o ligante
salen apresenta
atividade catalítica na oxidação do substrato modelo 3,5 DTBC.
O complexo estudado é de grande importância para o grupo de pesquisa já que outros
compostos
similares contendo substituintes doadores e retiradores de densidade eletrônica no
anel fenólico do
ligante estão sendo estudados. Um dos objetivos deste estudo é a correlação entre
os parâmetros
cinéticos obtidos com parâmetros de Hammett, sugerindo que os mecanismos de reação
são
semelhantes.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao CNPq, FAPERJ e CAPES pelos auxílios e bolsas concedidos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: EICKEN et al., 1998; GERDEMANN et al., 2002
OLIVEIRA, Alana Lemos Cavalcante de; Síntese e Catacterização de Compostos de Coordenação de Cobre (II) com o Ligante N.N’-bis(salicilaldeído)etilenodiamina e seus Derivados:Comportamento de Catalase e Catecol Oxidase; Dissertação de mestrado, IQ-UFRJ, 2013
SILVERSTEIN, R. M.; BASSLER, G. C.; MORRILL, T. C.; Identificação
espectrométrica de compostos orgânicos, 5ª ed., Rio de Janeiro: Guanabara
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ROSATTO, S.S. et al., 2001; SCHWEIGERT et
SÉAMUS, P. J. H.; Química Analítica, São Paulo: Mc Graw Hill, 2009;
SKOOG, D. A.; HOLLER, F.; NIEMAN, T. A.; Princípios de Análise Instrumental,
5o ed., Porto Alegre: Bookman, 2002;