SÍNTESE DE DERIVADOS DO COMPOSTO NATURAL α-(-)bisabolol, CONTENDO GRUPO ACETIL E ÉTER

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1 SÍNTESE DE DERIVADOS DO COMPOSTO NATURAL α-(-)bisabolol, CONTENDO GRUPO ACETIL E ÉTER Jeniffer Cristina Silveira 1, Nathália Viégas Busato 1, Adilson Vidal Costa 2, Róbson Ricardo Teixeira 3, Patrícia Fontes Pinheiro 2 1 Universidade Federal do Espírito Santo Centro de Ciências Agrárias / Departamento de Engenharia Rural, Alto Universitário s/n, Guararema, , Alegre-ES, jeniffecristinasilveira@hotmail.com 2 Universidade Federal do Espírito Santo Centro de Ciências Agrárias / Departamento de Química e Física, Alto Universitário s/n, Guararema, , Alegre-ES 3 Universidade Federal de Viçosa/Departamento de Química, Av. P. H. Rolfs, s/n Centro, , Viçosa - MG Resumo- Compostos naturais são frequentemente usados como fonte de inspiração para a síntese de novas substâncias, modificações estruturais realizadas nas estruturas de tais substâncias podem resultar em compostos com atividade biológica mais acentuada. Sendo assim, neste trabalho propomos a síntese de derivados do composto natural α-(-)bisabolol. Essa substância está presente em diversas espécies de plantas, sendo encontrada em maior quantidade no óleo essencial da madeira de candeia (Eremanthus erythropappus). O α-(-)bisabolol apresenta diversas atividades biológicas, tais como: antibacteriana, antimicótica, antiulcerogênica, antiflogística e espasmódica. Na literatura, existem pouquíssimos trabalhos de síntese de derivados do α-(-)bisabolol. As reações propostas neste trabalho levaram a obtenção de derivados do α-(-)bisabolol, contendo diferentes grupos funcionais, tais como grupo acetil e éter. Os compostos sintetizados foram caracterizados a partir da obtenção de dados espectrômetros e espectroscópicos. Palavras-chave: α-(-)bisabolol, alterações estruturais, acetilação, eterificação. Área do Conhecimento: Ciências Exatas e da Terra. Introdução O óleo essencial extraído da madeira da espécie arbórea Eremanthus erythropappus, conhecida como candeia, tem como um dos principais componentes o α-(-)bisabolol (Figura 1). Essa substância é usada na formulação de medicamentos e de cosméticos, pois apresenta diversas atividades farmacológicas: antibacteriana, antimicótica, antiulcerogênica, antiflogística e espasmódica (DUTRA et al., 2010). Figura 1- Fórmula estrutural de α-(-)bisabolol O α-(-)bisabolol é também conhecido como levomenol, é um álcool sesquiterpênico, monocíclico. Na natureza, ocorre nas formas enantioméricas (+) e (-), sendo que somente o enantiomêro (-) apresenta atividades biológicas. Caracteriza-se como um óleo viscoso incolor de aroma agradável e odor floral fraco (NEMOTO et al.,19). Frequentemente, compostos naturais vêm sendo usados como estrutura-modelo para a síntese de novas substâncias. Alterações estruturais realizadas em tais compostos podem resultar em compostos com atividade biológica mais acentuada. Recentemente, foram sintetizados derivados do α-(-)bisabolol, Silva et al. (2010) sintetizaram uma série de tiossemicarbazonas derivadas do bisabolol e testaram os compostos frente oito linhagens de células tumorais para avaliar o seu potencial antitumoral. Entre os análogos, um dos derivados foi o mais ativo, apresentando potente atividade antitumoral (GI50 0,01 mm) e alta seletividade para K-562 células (dtgi 505). Em outro trabalho, Piochon et al., 2009 sintetizaram uma série de derivados glicosilados do α-(-)bisabolol e testaram quanto à atividade citotóxica em linhagens de células U-87, U-251 e GL-261. O derivado glicosilado α-bisabolol α-l-ramanopiranose apresentou atividade citotóxica superior à apresentada pelo α-(-)bisabolol. O α-(-)bisabolol tem sido usado como material de partida na síntese de compostos oxidados, nitronas, ciclopropanação, cicloadição (LOPES, 2010) e na síntese de outros compostos naturais 1

2 como (+)-hernandulcina (ALEIXO, 1999). Diante desses fatos e da disponibilidade comercial desse produto natural, neste trabalho propomos introduzir os grupos acetila e éter em sua estrutura (Figura 2), objetivando, futuramente, avaliar a atividade antimicrobiana do α-(-)bisabolol e dos derivados sintetizados. Os grupos funcionais acetila e éter foram escolhidos por estarem presentes nos antibióticos comerciais cefalosporina e estreptomicina, respectivamente. (-)-alfa-bisabolol O O O Piridina NaH RI H 3 COCO (A) RO R= CH 2 CH 3 (B) Figura 2 Esquema de síntese para obtenção de derivados do α-(-)bisabolol, compostos A e B. Metodologia Obtenção e Caracterização do (-)-α-bisabolol O material de partida (-)-α-bisabolol (~95% de pureza) usado nesse trabalho, foi cedido pela empresa Citróleo. Inicialmente, essa substância foi devidamente caracterizada pela obtenção e análises dos espectros de massas e no IV. Síntese do Composto A Acetilação do grupo OH, usando piridina e anidrido acético Tentativas Substâncias Equivalentes Tempo de Refluxo Tempo de Agitação Para a síntese do composto A, em um balão de fundo redondo adicionaram-se uma solução de (-)- α-bisabolol (0,100 mg, 0,45 mmol) em piridina, sob agitação, se adicionava lentamente anidrido acético. Usando essa metodologia foram realizados diversos experimentos (Tabela 1), variando as condições, o tempo e as quantidades dos reagentes. Todas as reações foram acompanhadas por cromatografia em camada delgada (CCD), a solução reveladora usada foi a de permanganato de potássio. Tabela 1 - Tentativas de acetilação (síntese do composto A) usando piridina e anidrido acético Acetilação do grupo OH, usando metodologia descrita por Aleixo (1999) Em um balão de fundo redondo, a uma solução de (-)-α-bisabolol (0,500mg, 2,25mmol) em diclorometano (4mL), adicionaram-se anidrido acético (0,4mL), trietilamina (0,4mL) e dimetilamino perídinio/dmap (0,0813mg, 0,67mmol). A mistura reagente foi mantida sob agitação por 48h em temperatura ambiente. A reação foi elaborada com diclorometano, a fase orgânica foi secada com sulfato de sódio anidro e o solvente evaporado em rotavapor. O produto foi purificado por cromatografia em coluna usando a mistura éter de petróleo:acetato de etila (98:2). A caracterização inicial foi realizada pela obtenção e 2

3 análise dos espectros de massas e IV (ALEIXO,1999) Síntese dos compostos B Eterificação do grupo OH presente no (-)-αbisabolol Em um balão bitubulado de fundo redondo, adicionaram-se: (-)-α-bisabolol (0,222mg,1,0 mmol), THF anidro (0,5mL) e DMF anidra (1,22mL). Em seguida, adicionou-se NaH (0,091mg, 0,34 mmol) e a mistura foi mantida sob agitação por 10 minutos. Após esse tempo, adicionou-se uma solução de iodoetano (0,48mL, 6mmol) em DMF (0,6mL). A mistura reagente foi mantida sob temperatura ambiente, atmosfera de nitrogênio e agitação, até o consumo total do material de partida. Ao final da reação, adicionaram-se algumas gotas de metanol. Em seguida, evaporou-se o solvente sob pressão reduzida. O resíduo bruto foi suspenso em água destilada e foi feita a extração com diclorometano (3x10mL). A fase orgânica obtida foi secada com sulfato de sódio anidro e, o solvente evaporado sob pressão reduzida (GÜVEM et al., 2007). A purificação do produto foi realizada utilizando cromatografia em coluna, usando sílica gel e a mistura hexano:acetato de etila (99:1). A caracterização inicial foi realizada pela obtenção e análise dos espectros de massas e no IV. Resultados Caracterização do (-)-α-bisabolol Pelo espectro de massas (Figura 3) obtido para o (-)-α-bisabolol, observou-se o pico do íon molecular M.+ = 222 (m/z) Figura 3- Espectro de massas do (-)-α-bisabolol. Figura O espectro no IV (Figura 4) obtido para o (-)-αbisabolol, apresentou uma banda em forma de sino na região de 3409 cm Figura 4- Espectro no infravermelho do (-)-αbisabolol. Síntese do composto (A)- Acetilação do grupo A formação do composto A foi indicada pelo aparecimento de uma mancha (Rf = 0,53) de fator de retenção diferente do material de partida (Rf = 0,24), usando a mistura de solventes éter de petróleo: acetato de etila (98:2). Utilizando apenas piridina e anidrido acético, a formação do produto foi observada nas tentativas 4 a 9 (Tabela 1). Devido ao longo tempo necessário para a observação da formação do produto e da necessidade de refluxo, optou-se por usar uma metodologia já usada no trabalho de Aleixo (1999). Nesse caso, o uso da trietilamina e do DMAP foi mais eficiente, em dois dias (48h) já se observava a formação do composto A. Após a purificação, o rendimento da reação de acetilação usando a metodologia descrita por Aleixo (1999) foi de,8%. A caracterização inicial foi realizada com a obtenção do espectro de massas (Figura 5) H 3 COCO Figura 5- Espectro de massas obtido para o composto A. Apenas pela análise do espectro de massas, não se pode afirmar que houve a formação do produto A, portanto obteve-se o espectro no IV (Figura 6). 3

4 H 3 COCO H 3 CH 2 CO Figura 6. Espectro no infravermelho obtido para o composto A. Síntese do composto (B)- Eterificação do grupo Na reação de eterificação usando o reagente iodoetano, observou-se após 24h o aparecimento de uma mancha (Rf=0,49) com fator de retenção diferente do material de partida (Rf=0,19), a mistura de solvente usada foi hexano:acetato de etila (99:1). Após purificação, o rendimento calculado foi de 23,2% para essa reação. Pela análise do espectro de massas (Figura 7) obtido para o composto B, não foi possível observar o pico do íon molecular M.+ = 250 (m/z) e sim a massa de um possível fragmento em 235(m/z) Figura 7- Espectro de massas obtido para o composto B. Para melhor caracterização do composto B, obteve-se o espectro no IV (Figura 8) para o mesmo. 155 H 3 CH 2 CO Figura 8. Espectro no infravermelho obtido para o composto B. Discussão Caracterização do (-)-α-bisabolol Pelo espectro de massas (Figura 3) obtido para o (-)-α-bisabolol, observou-se o pico do íon molecular M.+ = 222 (m/z) referente à massa molecular do referido composto, os outros fragmentos observados foram m/z= 204,, 109, 69,, que correspondem às massas típicas do padrão de fragmentação desse álcool sesquiterpênico. O espectro no IV (Figura 4) obtido para o (-)-αbisabolol, apresentou uma banda em forma de sino na região de 3409 cm -1, típica do estiramento da ligação O-H. Na região de cm -1 foram observadas bandas típicas do estiramento da ligação C-H e em 19cm -1 foi observada uma banda característica da ligação C=C, de alquenos (BARBOSA, 2007). Síntese do composto (A)- Acetilação do grupo A partir do espectro de massas (Figura 5), não foi possível a observação do íon molecular M.+ = 264 (m/z), contudo a massa de 249 (m/z) observada não se refere à massa do material de partida, (-)-α-bisabolol que é de 222 (m/z). Com base nisso, acredita-se que houve uma fragmentação favorável da molécula no momento do bombeamento dos elétrons, devido à perda de um grupo metila. Os outros fragmentos observados foram m/z= 204,, 109,, 69,. Pelo espectro no IV (Figura 6), observa-se a formação da banda em 1729 cm -1 referente ao estiramento C=O, típico de grupo éster. Pôde-se observar também o desaparecimento da banda referente ao estiramento O-H na região de 3400 cm -1 (BARBOSA, 2007). 4

5 Síntese do composto (B)- Eterificação do grupo Pela análise do espectro de massas (Figura 7) obtido para o composto B, não foi possível observar o pico do íon molecular M.+ = 250 (m/z) e sim, a massa de um possível fragmento em 235(m/z), que pode ter sido obtido no momento do bombeamento de elétrons devido à perda de um grupo metila. Os outros fragmentos observados foram m/z= 204, 155,, 109, 69,. Analisando o espectro no IV (Figura 8) obtido para o composto B, puderam-se observar bandas em: 2954 cm -1, 2922 cm -1 e 2854 cm -1, referentes ao estiramento da ligação C-H. Observou-se também o desaparecimento da banda referente ao estiramento O-H na região de 3400 cm -1 (BARBOSA, 2007). Conclusão Os compostos derivados do (-)-α-bisabolol acetilado e eterificados foram obtidos e caracterizados. A metodologia de síntese para o composto acetilado, mais adequada foi, a que se usou trietilamina, DMAP e anidrido acético, o qual foi obtido com rendimento de,8%. Na síntese do étere, a reação foi eficiente, porém obteve-se rendimento de 23,2% para o composto éter etílico do α-bisabolol. Os compostos obtidos serão submetidos, futuramente, a testes antimicrobianos. Agradecimentos À empresa Citróleo, por ceder o material de partida (-)-α-bisabolol. Ao CNPq e a FAPES, pelo apoio financeiro. Ao NUDEMAFI (Núcleo de desenvolvimento científico e tecnológico em manejo fitossanitário) pela estrutura física e de equipamentos usados na realização do trabalho. -DUTRA, R.C. et al. Caracterização morfoanatômica das folhas de Eremanthus erythropappus (DC.) MacLeisch, Asteraceae. Revista Brasileira de Farmacognosia, p , GÜVEM, O.O. et al. Synthesis and antimicrobial activity of some novel phenyl and benzimidazole substituted benzyl ethers. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters v.17, p , LOPES, T L. Modificação do produto natural (-)-α- Bisabolol. Dissertação (Mestrado em Novos Materiais e Química Fina). Faculdade de Engenharia Química, Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo. Lorena, 2010, 161 p. NEMOTO,H.; SHIRAKI, M.; NAGAMOCHI, M.; FUKUMOTO, K. A concise enantiocontrolled total synthesis of (-)-α-bisabolol and (+)-4-epi-αbisabolol. Tetrahedron, v.34, n.31, p , 19. PIOCN, M.; LEGAULT, J.; GAUTHIER, C.; PICHETTE, A. Synthesis and cytotoxicity evaluation of natural a-bisabolol b-dfucopyranoside and analogues. Phytochemistry, v.70, p , SILVA, A.P.; MARTINI, M.V.; OLIVEIRA, C.M.A.; CUNHA, S.; CARVAL, J.E.;. RUIZ, A.T.G.; SILVA, C.C. Antitumor activity of (-)-α-bisabololbased thiosemicarbazones against human tumor cell lines. European Journal of Medicinal Chemistry, v. 45, p , Referências - ALEIXO, A. M. Desenvolvimento de metodologias para oxidações seletivas em esqueletos p-mentânicos. Utilização em reações para transposição 1,2 de enonas ou apenas de carbonilas. Aplicações em sínteses de produtos naturais. Tese (Doutorado)- Faculdade de Química, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Química. Campinas, 1999, 291 p. -BARBOSA, L.C.A. Espectrometria no infravermelho na caracterização de compostos orgânicos. Viçosa: Ed. UFV, 2007, 189 p. 5