NOVOS POLIACETILENOS ISOLADOS DE RESÍDUOS MADEIREIROS DE Cedrela odorata L. (MELIACEAE)

Autores

Nogueira, P.A.D. (UFAM/ INPA) ; Santos, H.C. (UFAM/ INPA) ; Souza, P.B.A. (UFAM/ INPA) ; Ramos, H.G. (UFAM/ INPA) ; Lima, J.A.O. (UFAM/ INPA) ; Oliveira, D.S. (UFAM/ INPA) ; Oliveira, M.V.S. (UFAM) ; Nascimento, C.C. (INPA) ; Lima, M.P. (INPA)

Resumo

A família Meliaceae é reportada como fonte rica em metabólitos secundários. Estudos fitoquímicos do gênero Cedrela revelam compostos como ácidos alifáticos e álcoois, flavonóides, tocoferol, mono, sesqui e triterpenos, esteróides e limonóides. Esse trabalho teve como objetivo conhecer o perfil químico dos resíduos madeireiros de C. odorata. Os fracionamentos cromatográficos do extrato metanólico foram efetuados em colunas abertas com suportes variados de sephadex LH-20 e sílica gel-60, fornecendo uma mistura que foi elucidada por análises de RMN em 1 e 2D, em comparação com a literatura, permitindo a identificação da mistura epimérica dos poliacetilenos 1α e 1β (4,6-heptadecadiyne-3,9,10,11-tetraol). Este é o primeiro relato de um poliacetileno neste genero.

Palavras chaves

cedro-rosa; madeiras de demolição; poliinos

Introdução

A fitoquímica da madeira está diretamente relacionada as suas propriedades tecnológicas e proteção contra xilófagos sendo importantes para definir a forma mais adequada para seu uso, e pode ser dividida em metabólitos primários e secundários (SEVERO et al, 2006; KLOCK et al, 2005). Os metabólitos secundários encontrados em diversas madeiras agregam valor à elas, e auxiliam na busca de novas aplicações dos seus rejeitos, além de proporcionar conhecimento sobre o perfil químico de espécies que são protegidas por lei (GRANATO et al, 2005). Por muito tempo, as madeiras de algumas espécies de meliáceas, especialmente dos gêneros Cedrela e Swietenia, foram exploradas exaustivamente em todo o mundo para serem utilizadas principalmente na construção civil e fabricação de móveis finos, o que levou ao esgotamento de muitas de suas populações naturais em diversas regiões do planeta (O’NEILL et al, 2001; LAURANCE, 1999; VERISSIMO et al, 1998; KEAY, 1996; MABBERLEY et al, 1995). A família Meliaceae possui cerca 58 gêneros e 740 espécies, divididos em duas subfamílias, Melioideae, e Cedreloideae, cujo gênero mais representativo, desta última, é o Cedrela com 18 espécies e possui distribuição por toda a região Pantropical (APG, 2022). A família tem inúmeros registros de estudos fitoquímicos em diversas partes vegetativas, mas com bastante restrição aos estudos relacionados à madeira. Estudos fitoquímicos no gênero Cedrela revelam diversos compostos como como ácido alifático e álcool, flavonóides, tocoferol, monoterpenos, sesquiterpenos, triterpenos cicloartanos, esteróides e limonóides (NOGUEIRA et al, 2020). Embora os metabólitos secundários dessa família sejam bastante reportados, algumas classes como poliacetileno por exemplo, apresenta poucos registros. Das plantas superiores, mais de mil poliacetilenos foram isolados em aproximadamente 21 famílias. Recentemente, essa classe de compostos, muitas vezes instáveis, contendo pelo menos uma ligação tripla carbono-carbono que já demonstrou possuir potente atividade imunossupressora seletiva e baixa citotoxicidade também foram encontrados na família Meliaceae (NENG et al, 2019; WANG et al, 2018; WANG et al, 2014; ZHANG et al, 2012; NING et al, 2011; MINTO e BLACKLOCK, 2008; WAKABAYASHI et al, 1991). Devido à presença de diferentes ligações do tipo alquinil, os poliacetilenos tornam-se atraente devido às suas estruturas intrigantes, bioatividades significativas e modos surpreendentes de biossíntese (WANG et al, 2018; MINTO e BLACKLOCK, 2008). No presente trabalho, apresentamos o isolamento e elucidação estrutural de um novo poliacetileno, ressaltando que essa classe de substancia é inédita para o gênero Cedrela.

Material e métodos

As investigações fitoquímicas foram conduzidas no Laboratório de Química de Produtos Naturais (LQPN) do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA). A obtenção dos resíduos madeireiros, oriundos de demolição de um prédio do INPA com cerca de quarenta e cinco anos de uso em estrutura de esquadria de janelas, foram cedidos pelo Laboratório de Tecnologia da Madeira (LTM) do INPA, para serem submetidos à investigação fitoquímica. Os resíduos madeireiros foram moídos em moinho de facas e submetidos a uma extração a frio em metanol por sete dias, dando origem ao extrato metanólico. O fracionamento cromatográfico inicial foi efetuado em coluna cromatográfica aberta utilizando sílica gel tipo filtrante (70-230 mesh) empregando diferentes gradientes de polaridade dos solventes, partindo do Hexano à MeOH, originando 28 frações. As frações obtidas foram analisadas por coluna cromatográfica delgada comparativa-CCDC e submetidas a novos procedimentos de purificação. A água-mãe da fração COM-16 foi refracionada diversas vezes, fornecendo a Substância 1α e 1β codificada como COM-16H.3.8.7.5 (6 mg, figura 01), possuindo aspecto de óleo com aroma agradável. Em CCDC apresentou-se como uma florescência fraca na UV 254nm e como uma mancha de cor violeta ao ser revelada em vanilina sulfúrica. Para identificação dessa substância realizou-se análises de RMN ¹H ¹³C, DEPT 135, HSQC, HMBC, COSY e NOESY em espectrômetros da Bruker, modelos AVANCE III HD (500 MHz -¹H e 125 MHz - ¹³C) e Fourier-300 (300 MHz - ¹H e 75 MHz - ¹³C), além da espectrometria de massas (EM) em espectrômetro da Bruker, modelo microTOF-Q II, analisador time of flight. Fonte ESI em modo positivo com resolução de 17500 (FWHM), utilizando-se o programa Compass, versão 4.1, para controle, aquisição e processamento de dados.

Resultado e discussão

Elucidação estrutural das substâncias A fração COM-16H.3.8.7.5 (6 mg), denominada de mistura isomérica das substâncias 1α e 1β (fig. 2) obtida após os fracionamentos cromatográficos apresentado na fig. 1, demonstrou possuir aspecto oleoso, cor laranja amarelado, polar, cheiro forte amadeirado. Em CCDC apresentou-se pura como uma mancha única de cor violeta ao ser revelada em vanilina sulfúrica e uma florescência visível em luz UV com comprimento de onda de 254nm. As substancias 1α e 1β foram caracterizadas com base nos dados de RMN uni e bidimensionais e espectrometria de massas de alta resolução (EMAR) no modo positivo de ionização. As análises em LC-MS, indicaram um pseudo-íon equivalente a uma mistura epimérica com pico [M+H]+ m/z 297,2052 sugerindo a fórmula molecular C₁₇H₂₉O₄. No espectro de RMN ¹H, foram observadas a presença de dois sinais de hidrogênios característicos de metilas na região entre ᵟH 0,96 (t, J = 7,45 Hz; H-1) e 0,88 (t, J = 6,63 Hz; H-17). Ainda foi possível observar quatro sinais de hidrogênio dos carbonos metínicos em ᵟH 4,29 (t, J = 6,0 Hz; H-3), 4,08 (m; H-9), 3,33 e 3,39 (d, J = 7,1 Hz e t, J = 3,4 Hz; H-10), 3,62 e 3,86 (m; H-11) e os metilenicos em ᵟH 2,55 e 2,67 (dd, J = 6,4-6,6 e 17,2-17,1 Hz; H-8). O COSY possibilitou a confirmação dos acoplamentos de H-8 à H-17, bem como os de H-1 à H-3 (fig. 2). Os espectros de RMN de ¹³C mostraram sinais referentes a 17 carbonos, incluindo dois metílicos (C-1 e C-17), sete metilenicos (C-2, C-8, C-12 a C-16), quatro metínicos (C-3, C-9 a C-11), quatro carbonos desidrogenados (C-4 a C-7). Com base no DEPT 135 foi possível confirmar os carbonos dos grupos acetilenos de ᵟC 78,99 e 79,27 (C-4), 69,38 e 69,32 (C-5), 66,54 e 66,40 (C-6), 78,99 e 78,94 (C-7). O mapa de contorno HSQC (fig. 2) mostrou a correlação do H-3 com o carbono metínico em ᵟC 63,81(C-3), além dos H-9, H-10 e H-11 com os carbonos metínicos em ᵟC 70,17 (C-9), 75,24 e 74,78 (C-10) e 72,82 e 72,22 (C-11). O mapa de contorno HMBC (fig. 2) mostrou as correlações do H-3 com os carbonos em ᵟC 9,89 (C-1), 31,70 (C-2), 78,99 e 79,27 (C-4), 69,38 e 69,32 (C-5), 66,54 e 66,40 (C-6), também são observadas as correlações entre os H-8 como os carbonos em ᵟC 66,54 e 66,40 (C-6), 78,99 e 78,94 (C-7), 70,17 (C-9), 75,24 e 74,78 (C-10) e 72,82 e 72,22 (C-11). As analises 1D e 2D aliadas aos dados de EMAR, possibilitaram a identificação da mistura de dois estereoisômeros pertencentes a classe dos poliacetilenos e foram comparados com os dados de RMN ¹H e ¹³C do dihydropanaxacol (FUJIMOTO e SATOH, 1987). Esses poliacetilenos foram identificados como 4,6-heptadecadiyne-3,9,10,11-tetraol (1α) e 4,6- heptadecadiyne-3,9,10,11-tetraol (1β), respectivamente. Recentemente foram identificados alguns poliacetilenos na família Meliaceae, isoladas nos gêneros Swietenia (NENG et al, 2019; WAKABAYASHI et al, 1991), Toona (WANG et al, 2018; NING et al, 2011) e Khaya (WANG et al, 2014; ZHANG et al, 2012). Este, porém é o primeiro registro de isolamento de um poliacetileno para o gênero Cedrela.

Imagem mostra o esquema dos fraciomanentos ao lado dos residuos madeireiros de C. odorata.


A imagem demonstra a provavel configuração espacial das moleculas elucidadas e suas correlações no mapa de contorno HMBC e acoplamentos no COSY.

Conclusões

Os dois poliacetilenos isolados e identificados a partir dos resíduos madeireiros de C. odorata são os primeiros relatos desses compostos na literatura e também no gênero Cedrela. Nesse sentido os estudos fitoquímicos a partir de resíduos madeireiros demonstram contribuir na busca por novos compostos com possíveis potenciais biológicos.

Agradecimentos

Ao INPA, FAPEAM, Projeto INCT Madeiras da Amazônia, LTM, LQPN e UFAM.

Referências

APG (Angiosperm Phylogeny Group). Disponível em: <http://www.mobot.org/MOBOT/ research/APweb/>. Acesso em 18 jul 2022.

FUJIMOTO, Y e SATOH, M. Acetylenes from the callus of Panax ginseng. Phytochmistry, Vol. 26 (10): 2852-2854, 1987.

GRANATO, D.; NUNES, D.S.; MATTOS, P.P.; RIOS, E.M.; GLINSKI, A.; RODRIGUES, L.C.; JÚNIOR, G.Z. Chemical and biological evaluation of rejects from the wood industry. Brazilian archives of biology and technology, 48: 237- 241, 2005.

HAYASIDA, W.; SOUSA, A. S.; LIMA, M. P.; NASCIMENTO, C. C.; FERREIRA, A.G. Proposta de aproveitamento em resíduos de pau-rainha (Brosimum rubescens) descartados pelo setor madeireiro. Acta Amazonica, 38 (4): 749-752, 2008.

KEAY, R.W.J. The future of the genus Swietenia in its native forest. Botanical Journal of the Linnean Society, 122: 3–7, 1996.

KLOCK, U.; MUÑIZ, G.I.B.; HERNANDEZ, J.A.; ANDRADE, A.S. Química da madeira. Curitiba, PR: Universidade Federal do Paraná. 22p, 2005.

LAURANCE, W.F. Reflections on the tropical deforestation crisis. Biological Conservation, 91: 109–117, 1999.

MABBERLEY, D.J.; PANNELL, C.M.; SING, A.M. Meliaceae. Flora Malesiana Series I, Leiden, n. 12, p. 1-407, 1995.

MAGALHÃES, L.A.M. Avaliação dos constituintes químicos de Guarea convergens, G. scabra, G. silvatica (voláteis) e G. humaitensis (fixos e voláteis) e atividade sobre Aedes aegypti. Dissertação (Mestrado em Química). Universidade Federal do Amazonas, Manaus, Amazonas, 122p., 2010.

MELO, L.E.S. Estudo químico de resíduos madeireiros de Tabebuia serratifolia (Vahl) G. Nicholson, Acacia mangium Willd. E Dipteryx polyphylla Huber. Tese (Doutorado em Química). Universidade Federal do Amazonas, Manaus, Amazonas, 188p, 2016.

MINTO, RE e BLACKLOCK, BJ. Biosynthesis and function of polyacetylenes and allied natural products. Prog Lipid Res. 47(4):233–306, 2008.

NING, J; DI, YT; LI, SF; GENG, ZL; HE, HP; WANG, YH; WANG, YY; LI, Y; LI, SL; HAO, XJ. Polyynes from Toona ciliata var. ciliata and related cytotoxic activity. Helv Chim Acta. 94(3):376–381, 2011.

NOGUEIRA, T.S.R.; PASSOS, M.S.P.; NASCIMENTO, L.P.S.; ARANTES, M.B.S.; MONTEIRO, N.O.; BOENO, S.I.S.; JUNIOR, A.C.; AZEVEDO, O.A.; TERRA, W.S.; VIEIRA, M.G.C.;
BRAZ-FILHO, R. e VIEIRA, I.J.C. Chemical Compounds and Biologic Activities: A Review of Cedrela Genus. Molecules, 25, 5401, 2020.

O’NEILL, G.A.; DAWSON, I.; SOTELO-MONTES, C.; GUARINO, L.; GUARIGUATA, M.; CURRENT, D.; e WEBER, J.C. Strategies for genetic conservation of trees in the Peruvian Amazon. Biodiversity and Conservation, 10: 837–850, 2001.

SEVERO, E.T.D.; CALONEGO, F.W.; SANSÍGOLO, C.A. Composição química da madeira de Eucalyptus citriodora em função das direções estruturais. Silva Lusitana, 14: 113-126, 2006.

VERISSIMO, A.; SOUZA-JUNIOR, C.; STONE, S. e UHL, C. Zoning of timber extraction in the Brazilian Amazon. Conservation Biology 12: 128–136, 1998.

WAKABAYASHI, N.; SPENCER, S.L.; WATERS, R.M.; LUSBY, W.R. A Polyacetylene from Honduras Mahogany, Swietenia mahagoni. J. Nat. Prod., 54, 1419–1421. 1991.

WANG, Y.; LIU, Q.F.; XUE, J.J.; ZHOU, Y.; YU, H.C.; YANG, S.Y.; ZHANG, B.; ZUO, J.P.; LI, Y.; YUE, J.M. Ivorenolide B, an immunosuppressive 17-membered macrolide from Khaya ivorensis: structural determination and total synthesis. Org. Lett., 16, 2062–2065, 2014.

WANG, R.; NI, F.Q.; SANG, J.; ZHANG, Y.; HUANG, J.L.; YIN, S. & TANG, G.H. Toonapolyynes A–D, new polyynes from Toona ciliata, Natural Product Research, 34, 935942, 2018.

ZHANG B, WANG Y, YANG SP, ZHOU Y, WU WB, TANG W, ZUO JP, LI Y, YUE JM. Ivorenolide A, an unprecedented immunosuppressive macrolide from Khaya ivorensis: Structural elucidation and bioinspired total synthesis. J Am Chem Soc. 134(51):20605–20608, 2012.