Autores
Kerek, A.L. (UEPG) ; Rosa, G.B. (UEPG) ; Rozada, T.C. (UEM) ; de Lazáro, S.R. (UEPG) ; Fiorin, B.C. (UEPG)
Resumo
O objetivo do trabalho consistiu na síntese de hidroxichalconas para posterior avaliação
dessa classe de substâncias como agentes antioxidantes. Para análise antioxidante
experimental utilizou-se a metodologia de inibição do radical DPPH, enquanto para o estudo
teórico verificou-se propriedades de natureza eletrônicas simuladas, em DFT para
descrever qual substância possuiria maior caráter oxidante. Os resultados mostraram que,
para a análise experimental e teórica, a 4-CHALOH se apresentou como melhor substância
antioxidante e os estudos teóricos mostraram uma justificativa para tal comportamento. O
maior poder antioxidante foi atribuído pela maior disponibilidade da hidroxila da 4-CHALOH,
sendo desta maneira a substância mais promissora para a atividade dentre todas as
estudadas
Palavras chaves
hidroxichalconas; atividade antioxidante; estudos teóricos
Introdução
As hidroxichalconas são um grupo importante na classe das chalconas, pois estão
presentes tanto em plantas, como também podem ser obtidas de maneira sintética,
visando a sua aplicação em diversas atividades biológicas, como por exemplo,
antimicrobiana, antifúngica, antiviral, além da sua ação antioxidante (QIAN et al. 2011). A
presença de uma estrutura carbonílica α,β-insaturada, aliado com grupos hidroxilas em
sua estrutura fazem com que sejam realizados diversos estudos experimentais sobre a
atividade antioxidante, e também algumas investigações teóricas, principalmente baseado
em cálculos de DFT, buscando elucidar a relação estrutura-atividade (SAR) (XUE et al.
2012).
É de extrema importância o estudo de novas substâncias antioxidantes, pois radicais
livres, espécies reativas de oxigênio (EROs), entre outros, são associados a diversos tipos
de doenças, como por exemplo, inflamações, desordens metabólicas, carcinogênese,
entre outras (BANDYOPADHYAY; DAS; BANERJEE, 1999; DI MEO, et al., 2013). As
hidroxichalconas se encaixam como bons antioxidantes, pois em pequenas quantidades,
se apresentam na forma estável para capturar um radical livre, diminuindo a sua
capacidade de causar danos (LOBO et al., 2010). A densidade de spin e a distribuição dos
maiores orbitais moleculares ocupados de mais alta energia (HOMO) foram calculadas
para descrever a capacidade de sequestro de radicais das moléculas estudadas, porque
os orbitais HOMO geralmente estão localizados no sítio ativo da substância, logo, uma
energia mais alta no HOMO pode ser um indicador de um bom doador de elétrons
(KARELSON; LOBANOV; KATRITZKY, 1996). Com isso os objetivos deste trabalho foram
a síntese e caracterização, assim como a análise da atividade antioxidante experimental e
teórica.
Material e métodos
Para a síntese das hidroxichalconas, utilizou-se o método de condensação de Claisen-
Schmidt, com catálise homogênea básica, utilizando uma solução de hidróxido de sódio
50%. Primeiramente adicionou-se a um balão de fundo redondo, em um banho de gelo, as
respectivas acetofenonas (0,01 mol) e 5 mL de NaOH (50%), deixando sob agitação
magnética por 30 minutos. Na sequência, foram adicionados os respectivos benzaldeídos
(0,01 mol) deixando a mistura reacional sob agitação por de 24 h. Este procedimento foi
adaptado da metodologia descrita por Pereira e colaboradores (2018), e todas as
substâncias foram posteriormente caracterizadas.
Para a atividade antioxidante avaliou-se a inibição do radical DPPH, que consistiu na
adição, em uma microplaca, de 160 μL de uma solução 1,5 mM de DPPH, seguida da
adição de 40 μL das soluções das hidroxichalconas na concentração de 100 mM. Em
seguida deixou-se em encubação, em ambiente protegido da luminosidade, por 30
minutos. Por último realizou-se a leitura das absorbâncias das amostras, em
espectrofotômetro BIOTEK Epoch 2, a 517 nm, seguindo a metodologia descrita por
Hamlaoui e colaboradores (2018).
As chalconas tiveram suas propriedades de natureza eletrônicas simuladas por
ferramentas computacionais em nível DFT com utilização do software Gaussian09 para
obtenção da função de onda. Para simulação, foi aplicado funcional de densidade M06.
Os átomos de C, H e O foram descritos por funções de base do tipo Gaussianas 6-
311*G+, utilizando função "+" que descreve correções nas funções difusas e uma função
de correção de funções polarizadas (d). O efeito de solvatação foi obtido com simulação
empregando o Método Contínuo Polarizável (PCM) para verificar as perturbações sobre a
geometria molecular e a estrutura eletrônica das moléculas.
Resultado e discussão
Das cinco chalconas avaliadas frente a atividade antioxidante com a inibição do radical
DPPH, a que apresentou o melhor resultado foi a 4-CHALOH, com 38,30% de inibição,
seguida da 2-CHALOH e da 2’,2-CHALOH, com 26,80% e 16,75%, respectivamente.
Todos os valores de inibição do DPPH estão apresentados na Figura 01. Foi possível
verificar que a presença do grupo hidroxila em para no anel aromático B faz com que
a atividade antioxidante da 4-CHALOH seja melhor que as outras substâncias,
possivelmente pela sua maior disponibilidade estérica para ser retirado pelo radical. Os
resultados computacionais são coerentes com os resultados experimentais sobre o
comportamento antioxidante das chalconas. Para isso verificou-se algumas propriedades,
principalmente a do orbital HOMO das chalconas. Analisando o perfil dos orbitais HOMO e
as suas respectivas energias, há uma relação entre a posição e a quantidade das
substituições das hidroxilas com as diferentes substituições de grupos hidroxilas nas
hidroxichalconas. A relação entre a energia com a inibição do radical DPPH pelas
hidroxichalconas sintetizadas (Figura 02), mostra que as substâncias com maiores
energias de orbital HOMO também apresentaram as maiores porcentagens de inibição de
radical DPPH.
A 4-CHALOH, por conta da substituição de uma hidroxila na posição para no anel B,
tende a contribuir majoritariamente para a energia do orbital HOMO, visto que toda
contribuição está na região da carbonila e principalmente do anel B sobre a hidroxila. Há
uma relação entre a contribuição majoritária do anel B com a taxa de inibição, sendo as
substâncias com maiores localização do orbital HOMO sobre o anel B, as substâncias de
maior porcentagem de inibição de DPPH e consequentemente maior capacidade
antioxidante.
Conclusões
Consegue-se observar que as hidroxichalconas apresentam um promissor potencial como
antioxidantes, com a 4-CHALOH, com uma inibição, na concentração de 100 mM, de
38,30% do radical DPPH, sendo a melhor das substâncias, devido a disponibilidade da
hidroxila da sua estrutura. Pode-se também correlacionar com os resultados teóricos que
apontam a 4-CHALOH com a maior energia do HOMO, de -6,461 eV, o que é correlacionado
na literatura com substâncias com maior caráter oxidante. Porém são necessários estudos
de outras metodologias para verificar a eficácia das hidroxichalconas como antioxidantes.
Agradecimentos
Ao Laboratório de Espectroscopia, Caracterização e Modelagem pela ajuda na realização do
trabalho, ao CNPq e a CAPES pelo fomento à pesquisa, ao C-LABMU, pelas análises e a
UEPG por toda a estrutura.
Referências
BANDYOPADHYAY, U.; DAS, D.; BANERJEE, R. K. Reactive oxygen species: Oxidative damage and pathogenesis. Current Science, v. 77, n. 5, p. 658–666, 1999.
DI MEO, F. et al. Free Radical Scavenging by Natural Polyphenols: Atom versus Electron Transfer. The Journal of Physical Chemistry A, v. 117, n. 10, p. 2082–2092, 14 mar. 2013.
HAMLAOUI, I. et al. Experimental and theoretical study on DPPH radical scavenging mechanism of some chalcone quinoline derivatives. Journal of Molecular Structure, v. 1156, p. 385–389, mar. 2018.
KARELSON, M.; LOBANOV, V. S.; KATRITZKY, A. R. Quantum-Chemical Descriptors in QSAR/QSPR Studies. Chemical Reviews, v. 96, n. 3, p. 1027–1044, 1996.
LOBO, V. et al. Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews, v. 4, n. 8, p. 118, 2010.
PEREIRA, V. R. D. et al. In Vitro and in Vivo Antischistosomal Activities of Chalcones. Chemistry & Biodiversity, v. 15, n. 12, p. cbdv.201800398, 10 dez. 2018.
QIAN, Y. et al. Hydroxychalcones as potent antioxidants: Structure–activity relationship analysis and mechanism considerations. Food Chemistry, v. 126, n. 1, p. 241–248, maio 2011.
XUE, Y. et al. A theoretical study of the structure–radical scavenging activity of hydroxychalcones. Computational and Theoretical Chemistry, v. 982, p. 74–83, fev. 2012.
