Determinação do poder rotatório específico [a] D de fármacos. Química Medicinal Farmacêutica Curso de Farmácia UFPR

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1 Determinação do poder rotatório específico [a] D de fármacos Química Medicinal Farmacêutica Curso de Farmácia UFPR

2 Substâncias opticamente ativas Quando uma luz polarizada passa através de uma solução de moléculas aquirais, a luz emerge da solução com sua direção de polarização inalterada. Um composto aquiral não altera o plano da luz polarizada. Ele é opticamente inativo. Alguns compostos têm a capacidade de desviar o plano da luz polarizada, sendo designados de substâncias opticamente ativas (por exemplo, compostos que possuem centros quirais).

3 Um composto quiral pode rotacionar o plano da luz polarizada tanto no sentido horário, quanto no sentido anti-horário. Sentido horário = dextrorrotatório Sentido anti-horário = levorrotatório.

4 Medida do ângulo de desvio da luz polarizada O polarímetro Na luz normal, as vibrações produzem-se em todos os planos, sendo estes perpendiculares à direção da propagação. Na luz plano polarizada, as vibrações acontecem em apenas um destes planos possíveis. Luz polarizada é produzida ao passar luz normal através de um polarizador (como as lentes de Polaróide ou prisma de Nicol blocos de calcite).

5 A intensidade (ângulo) com que um composto opticamente ativo rotaciona o plano da luz polarizada pode ser detectado e mensurado com um instrumento chamado polarímetro. O polarímetro é formado por uma fonte luminosa monocromática, de duas lentes de Polaróide (ou de dois prismas de Nicol) e de um tubo, onde se coloca a substância cuja atividade óptica se pretende medir.

6 Fundamento físico do método e tipos de polarímetro BR&langpair=en%7Cpt&u= Tipos de polarímetros:

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9 Leitura do ângulo de desvio Determinação do ângulo Todos os polarímetros estão equipados com um sistema óptico que divide o campo de visão em duas ou mais partes adjacentes de modo que, quando o ponto final é alcançado, as seções do campo ficam na mesma intensidade: +a -a

10 A intensidade da rotação (desvio do ângulo) entre o campo dividido e o campo com mesma intendidade de luz é o ponto final de leitura do ângulo Leitura: +0,19º

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12 Fonte de luz A fonte de luz do polarímetro deve produzir luz com um único comprimento de onda (luz monocromática) porque o grau de rotação depende do comprimento de onda da luz usada. A maioria dos polarímetros usam luz proveniente de sodium arc (chamado de sodium-d-line ; comprimento de onda = 589 nm).

13 Rotação específica [a] D Cada composto opticamente ativo tem uma rotação específica característica. A rotação específica é o número de graus de rotação causada pela solução de 1,0 g do composto por 1 ml de solução em um tubo de comprimento de 1,0 dm em uma determinada temperatura e comprimento de onda.

14 Cálculo da rotação específica [a] D : Para soluções: Para líquidos: Onde: l = caminho óptico (comprimento do tudo da amostra em dm) c = concentração da amostra (g/100 ml da solução) a = ângulo de rotação medido no polarímetro d = densidade relativa

15 A intensidade da rotação causada pela amostra depende do número de moléculas opticamente ativas que a luz encontra na amostra. Isto, por sua vez, depende: da concentração da amostra do comprimento do tubo da amostra da temperatura do comprimento da onda da fonte de luz do polarímetro.

16 Aplicações da metodologia Determinar a rotação específica de compostos quirais inéditos Determinar a pureza óptica de compostos quirais já existentes Pureza óptica = rotação específica observada (amostra)/rotação específica do enantiômero puro. Determinar a concentração da substância em uma solução

17 Muitos fármacos apresentam centros quirais, podendo apresentar-se como pares de enantiômeros ou como diastereoisômeros. Enantiômeros: imagens especulares não superponíveis, que apresentam as mesmas propriedades físico-químicas, exceto pelo desvio da luz polarizada (e atividades biológicas).

18 Naproxeno: Anti-inflamatório não-esteroidal da classe dos ácidos arilalcanóicos, age inibindo a enzima ciclooxigenase (prostaglandina endoperóxido sintase), envolvida na biossíntese de prostaglandinas. O OH H CH 3 O CH 3 Naproxeno = ácido (S)-6-metoxia-metil-2-naftalenoacético

19 Determinação do poder rotatório específico do naproxeno e de seu sal sódico Naproxeno: Anti-inflamatório não-esteroidal da classe dos ácidos arilalcanóicos, age inibindo a enzima ciclooxigenase (prostaglandina endoperóxido sintase), envolvida na biossíntese de prostaglandinas. O OH H CH 3 O CH 3 Naproxeno = ácido (S)-6-metoxia-metil-2-naftalenoacético

20 Apenas um dos enantiômeros do naproxeno apresenta atividade anti-inflamatória, o de configuração S. O OH HO O H H CH 3 H 3 C O CH 3 Naproxeno = ácido (S)-6-metoxia-metil-2-naftalenoacético Ácido (R)-6-metoxia-metil-2-naftalenoacético O CH 3 Enantiômero ativo

21 Os poderes rotatórios específicos do isômero ativo do naproxeno e de seu sal sódico, descritos na literatura, são respectivamente +66 e -11. O OH O O - Na + H H CH 3 CH 3 O CH 3 Naproxeno = ácido (S)-6-metoxia-metil-2-naftalenoacético O CH 3 (S)-6-Metoxi-a-metil-2-naftalenoacetato de sódio

22 Objetivo Determinar o poder rotatório específico do naproxeno e de seu sal sódico.

23 Técnica Naproxeno: Pesar exatamente cerca de 300 mg de naproxeno. Transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 10 ml, dissolvendo e completando o volume com clorofórmio. Homogeneizar. Zerar o polarímetro utilizando clorofórmio, retirar o solvente do tubo, secar utilizando ar comprimido. Adicionar a solução de naproxeno, evitando a formação de bolhas no tubo. Fazer a leitura do ângulo de desvio da luz polarizada.

24 Sal sódico do naproxeno: Pesar exatamente cerca de 600 mg de naproxeno. Transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 10 ml, dissolvendo em 3,0 ml de hidróxido de sódio 1 mol/l e completando o volume com água destilada. Homogeneizar. Zerar o polarímetro utilizando uma solução diluída de hidróxido de sódio (preparada pela mistura de 3,0 ml de hidróxido de sódio 1 mol/l e 7,0 ml de água destilada). Retirar a solução, passar álcool etílico no tubo, secar utilizando ar comprimido e adicionar a solução de sal sódico do naproxeno, evitando a formação de bolhas. Fazer a leitura do ângulo de desvio da luz polarizada.

25 Exercícios 1) Calcular o poder rotatório específico ([a] D ) do naproxeno e de seu sal sódico. 2) Determinar a pureza óptica do naproxeno e de seu sal sódico. 3) Como se define a configuração do carbono assimétrico do naproxeno a partir de sua representação tridimensional? 4) Represente o estereoisômero com configuração S do naproxeno na projeção de Fischer. 5) De quantos graus será o desvio do plano da luz polarizada de uma mistura de quantidades iguais dos estereoisômeros R e S do sal sódico do naproxeno? Justifique.

26 Bibliografia PRADO, M. A. F. Propriedades físico-químicas dos fármacos. In: ANDREI, C. C.; FERREIRA, D. T.; FACCIONE, M.; FARIA, T. J. Da química medicinal à química combinatória e modelagem molecular: um curso prático. Barueri: Editora Manole, cap. 2, p BRUICE, P.Y. Organic chemistry. Stereochemistry. 2 ed. New Jersey: Prentice Hall, p MORRISON, R; BOYD, R. Química orgânica. Estereoquímica I: estereoisômeros. 3 ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, p