RIBECÁNCER. Tiago J. Bonomini

Transcrição

1 RIBECÁNCER Tiago J. Bonomini

2 Frank K. Brown. (1998) Chapter 35 Chemoinformatics: What is it and How does it Impact Drug Discovery. Annual Reports in Medicinal Chemistry, 33, É a utilização de técnicas computacionais/informáticas aplicados a uma variedade de problemas no campo da química. Combinação de recursos de informação para transformar dados em informação e informação em conhecimento com o objetivo de fazer rápidas e melhores decisões na área de identificação de novos fármacos e otimização. APLICAÇÃO 1. Armazenamento 2. Indexação 3. Busca

3 Produtos Naturais 40% dos medicamentos, incluindo antibióticos, anti-tumoral e agentes redutores de colesterol

4 Produtos Naturais Isolamento Elucidação estrutural Dados espectrais Plantas Microbiana Marinha Purificações tediosas Tempo Materiais Compostos conhecidos Se conhecêssemos antecipadamente os constituintes de um extrato?? Comparação com dados espectroscópicos previamente descritos Focar os esforços no isolamento de compostos novos e promissores

5 DIFICULDADES Espécie vegetal rara Obtenção de amostra vegetal Gênero pouco estudado Rendimento baixo Natureza química Difícil isolamento Purificação Quantidade de amostra Estruturas complexas Pouca informação

6 A identificação e determinação de compostos naturais é uma operação complexa, que necessita formação e treinamento do investigador em resolver problemas estruturais. Conhecido Também apresentam relevância biológica, sendo utilizados diariamente como agentes terapêuticos de diversas enfermidades. Outros servem como matéria de partida para semisíntese de compostos bioativos, contribuindo direta ou indiretamente no desenvolvimento de outras ciências. SIM Identificar NÃO Determinar Procedimento rápido O que fazer em seguida?

7 Defini propriedades Químicas Físicas Biológicas COMPOSTO CONHECIDO Farmacológicas SOMENTE IDENTIFICAÇÃO 1. Identificação direta com uma amostra original 2. Por comparação de propriedades espectroscópicas NAPROC13

8 RMN bidimensionais 2D HOMONUCLEAR 1 H, 1 H HETERONUCLEAR 1 H, 13 C Permitem correlacionar hidrogênios e/ou carbonos que possuam alguma relação escalar ou espacial entre si. mapeamento estrutural preciso (homonuclear COrrelation SpectroscopY) - correlacões entre os hidrogênios que estão acoplados por 2-3J H,H (Nuclear Overhauser Enhancement SpectroscopY) interações entre os hidrogênios que estão espacialmente próximos (em geral, menor do que 4 Å). Através desta técnica é possível estabelecer a configuração relativa de cada hidrogênio na molécula e geralmente a geometria molecular como um todo.

9 Heteronuclear MultipleQuantum Coherence com este experimento pode-se assinalar os carbonos que contém hidrogênios, caso já tenham sido assinalados todos os hidrogênios do espectro de RMN 1 H, ou vice e versa, pois a técnica depende dos acoplamentos 1 J C,H. O espectro é apresentado com o eixo horizontal (dimensão F 2 ) correspondendo aos δ H e o eixo vertical (dimensão F 1 ) correspondendo aos δ C Heteronuclear MultipleBond Coherence correlações referem-se aos acoplamentos a longa distância n J C,H 7,05 T (300 MHz) HETCOR (HETeronuclear CORrelation spectroscopy) COLOC (COrrelation spectroscopy for LOng-range Couplings) 10 mg 500 Da

10 NAPROC-13: Base de dados online de RMN de carbono para elucidação estrutural de Produtos Naturais e derivados Contém dados de RMN de carbono de mais de produtos naturais e derivados relacionados. Ferramenta que facilita a identificação estrutural de compostos naturais, mesmo antes de sua purificação. A base de dados NAPROC-13 permite pesquisas flexíveis através da estrutura química, subestrutura, bem como características espectrais, como deslocamentos químicos e multiplicidades. A busca pode ser através de nomes, fórmulas, pesos moleculares, família, tipo e grupo de composto de acordo com a classificação IUPAC. A ampla capacidade de busca em conjunto com ferramentas visuais interativas, permitem a elucidação estrutural de compostos conhecidos e desconhecidos, por comparação dos seus dados de RMN de carbono.

11 TIPOS DE BUSCA Por NOME Por SUBESTRUTURAS Por DESLOCAMENTO Sem Posição Com Posição Iterativa Por Grupo Por TIPO DE ÁTOMOS Otimiza a busca de informação espectroscópica na web integrando pesquisa baseada na estrutura e desvios químicos de RMN de 13 C.

12 BUSCA POR NOME Selecione uma Família disponível na base de dados. Os Tipos disponíveis para essa Família, se houver. Os Grupos pertencentes a esse Tipo, se houver. Exemplo de família: Terpenoids Exemplo de tipo: Triterpenoids Exemplo de grupo: Oleananes Pode-se incluir a fórmula molecular completa ou só os símbolos atômicos incluindo um asterisco em cada uma das casas correspondente. Pode preencher ou deixar em branco os campos que deseje.

13 1. Pela seleção da família, tipo e grupo 2. Pela fórmula molecular 3. Pelo nome trivial ou sistemático

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21 DEPT135 DEPT90

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26 No marcador da esquerda dispõe de uma cunha para indicar a estereoquímica e os símbolos atômicos. Pode-se limitar a busca a uma família, tipo ou grupo de produtos naturais.

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35 Definir a hibridação de cada um dos átomos de carbono Deslocamento ± tolerância

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38 Pode-se diminuir o tempo de busca quando se conhece a família, o tipo ou o grupo a que corresponde o composto.

39 DETERMINAÇÃO ESTRUTURAL DO DRIMANIAL ISOLADO DA Drimys winteri Extrato etanólico das cascas do tronco da D. winteri Comparação dados de carbono com base de dados NAPROC 13 Partição liquido-liquido Obtidos espectros: RMN de 1 H e 13 C HETCOR C-H (longa distância) Massa Infravermelho Fração CHCl 3 Isolado como sólido amarelo claro

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44 Espécie rica em furanoditerpenos e Diterpenos Extrato bruto de acetato de etila purificado por cromatografia em coluna resultando em três novos compostos denominados bonducellpins E-G 3 compostos conhecidos identificados como α-caesalpin, bonducellpins B e C, caesalmins D e E, ε-caesalpin, caesalpinins K, P e C, 17-dehydrocaesalpin F, caesalpinin I, caesalmin B e 2-acetoxycaesaldekarin por comparação dos dados físicos e espectroscópicos comos relatados na literatura.

45 Espectro 13 C e HSQC HMBC 23 carbonos 3 metilos 3 metilenos 3 carbonos oxigenados 4 carbonos aromáticos do anel furano Uma carbonila cetona 2 grupos acetilo e éster metílico Busca na base de dados NAPROC-13 encontra 11 dos 13 compostos conhecidos. Todos podem ser identificados fácil e rapidamente como um grupo de diterpenos, chamado Vouacapanes, pelo uso de NAPROC-13 banco de dados. Uma pesquisa posterior por tipo de composto, Vouacapanes, nos permitiu encontrar dados espectroscópicos de 78 compostos e visualizar graficamente os seus deslocamentos químicos sobre a estrutura.

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48 Apenas com RMN de carbono já foi possível identificar o composto

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52 FERRAMENTA ANALÍTICA VISUAL Espectro (1) Visor de estruturas (4) Painel Informação (6) Sistema Coordenadas Paralelas (2) Painel Botões (3) Famílias e Compostos Selecionados (5)

53 Esquema geral para elucidação de compostos naturais Isolar o composto Obter espectro de massa para obter informações sobre o peso molecular Obter espectro de 1 H informações sobre numero de prótons, tipos de hidrogênios e acoplamento entre eles Obter espectro de 13 C informações sobre numero de carbono Obter DEPT135 - permite identificar o grau de substituição de cada carbono do esqueleto Obter espectro H-H COSY informações sobre conectividade dos prótons e estabelece conexão parcial da estrutura Experimento de correlação H-C uma ligação (HMQC) permite assinalar os hidrogênios ligados a cada carbono Experimento HMBC o qual permite determinar as conectividades H-C a dois e três ligações Por último determinar a estereoquímica molecular com experimentos NOESY y ROESY BASES DE DADOS permite inspecionar e comparar os dados de RMN para identificação de compostos já conhecidos

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56 Exemplo 1

57 C13 14 C 1. Obtidos os dados de 1 H e 13 C 2. Correlação C-H mediante 2D HMQC 3. Correlação a longa distância C-H 2D-HMBC

58 5 CH EPT90 EPT135 5 CH 3 4 CH 2

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62 NÚCLEO XANTONA TETRAHIDROXILADA

63 HMBC H-7 correlaciona com C-5 (135,7), efeito desblindante sugere presença do grupo hidroxila em C-5 H-1` correlaciona com C-1 (157,9) e com C-3 (161,7), cujo deslocamento sugere um grupo OH em C-3, e portanto o grupo geranil está em C-2

64 1º - 1H 2º - C13 3º - DEPT 4º - Comparação com dados da literatura 5º - Espectros 2D 6º - Determinação da estrutura Position 1 H NMR δ (m, J:Hz) 13 C RMN HMBC (C) (C) (C) (C) 4a (C) 10a (C) (C) (d, 9.0) (CH) C8(153.8), C10a(142.8), C5(135.7) (d, 9.0) (CH) C8(153.8) C5(135.7) C8a(107.1) (C) 8a (C) (C=O) 9a (C) 1' 3.47 (d, 7.4) 21.9 (CH 2 ) C3(161.7), C1(157.9), C3 (140.2), C2 (120.9), C2(109.3) 2' 5.29 (t, 7.0) (CH) C2(109.3), C4 (39.7), C1 (21.9), C10 (16.2) 3' (C) 4' 2.13 (m) 39.7 (CH 2 ) C3 (140.2), C7 (132.1), C6 (123.6, C2 (120.9), C4 (39.5) 5' 2.14 (m) 26.2 (CH 2 ) 6' 5.07 (t, 6.3) (CH) C4 (39.7), C9 (17.7) 7' (C) 8' 1,70 (s) 25.6 (CH 3 ) C7 (132.1), C6 (123.6), C9 (17.7) 9' 1,62 (s) 17.7 (CH 3 ) C7 (132.1), C6 (123.6), C8 (25.6) 10' 1.85 (s) 16.2 (CH 3 ) C3 (140.2), C2 (120.9), C4 (39.7) 1'' 3,49 (d, 7.0) 21.5 (CH 2 ) C3(161.7), C4a(152.5), C3 (133.4), C2(109.3), C4(106.0) 2'' 5.24 (t, 6.6) (CH) C4(106.0), C5 (25.6), C4 (17.9) 3'' (C) 4'' 1.86 (s) 17.9 (CH 3 ) C3 (133.4), C2 (122.0), C5 (25.6) 5'' 1.75 (s) 25.6 (CH 3 ) C3 (133.4), C2 (122.0), C4 (17.9) OH (s) C1(157.9), C2(109.3), C9a(102.1) OH (s) C8(153.8), C7(109.7), C8a(107.1) OH (s) C3(161.7), C2(109.3), C4(106) OH (s) C10a(142.8), C5(135.7), C6(122.8)

65 Exemplo 2 Isolamento e caracterização de lignanas bioativos de Piper fimbriulatum C δ ppm Multipl. C δ ppm Multipl ,2 C 3 a 101,4 CH ,8 C 2 99,8 CH 3 148,7 C 7 87,6 CH 5 143,5 C 7 82,0 CH 4 134,2 C 9 70,9 CH ,5 C 9 69,6 CH ,9 C 5 a 56,6 CH ,5 CH 4 a 55,9 CH ,9 CH 3 a 55,9 CH ,0 CH 8 54,4 CH 6 104,8 CH 8 50,0 CH 7 -epi-fimbriulatina 7 -epi-sesartemina A Diayangambina

66 LIGNANAS Anéis benzênicos mais frequentes Carbonos: 12 aromáticos 2 a 6 substituições: OCH 3, -O- CH 2 -O- Molécula simétrica: 2-3 sinais a menos Os sinais aromáticos são os mais constantes, enquanto que a unidade propil varia de acordo com a funcionalização. Os substituintes determinam o numero de CH aromáticos e seus deslocamento químicos.

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71 Exemplo 3 Isolado e realizados os espectros de RMN 1H, 13C, DEPT, HSQC e HMBC Bornyl-p-coumarate

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74 ENCONTROU PORÇÃO CUMARATO

75 Exemplo 4 Extração de alcaloides a partir de folhas de Psychotria nuda (E) vallesiachotamine

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80 Espectro HMBC 2D

81 Exemplo 5

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85 RMN de 13 C e DEPT 27 carbonos 3 metilas 2 metilenos 16 metino

86 Exemplo 6

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