Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/46419
Type: Dissertação
Title: Estudo de reações entre piridoxaldeído e L-aminoácidos na ausência e na presença de zinco(II): o papel do metal no impedimento da ciclização Pictet-Spengler por meio de reações one-pot
Authors: Bruna Vidal Paes
First Advisor: Heloisa de Oliveira Beraldo
First Co-advisor: Rafael Pinto Vieira
First Referee: Maria Helena de Araujo
Second Referee: Letícia Regina de Souza Teixeira
Abstract: Bases de Schiff e seus complexos metálicos são conhecidos por apresentarem atividade antimicrobiana, antitumoral, antioxidante, e anti-inflamatória, entre outras. Os aminoácidos e seus derivados são excelentes candidatos a blocos de construção de ligantes devido às suas propriedades de coordenação e importância biológica. Portanto, obter bases de Schiff derivadas de aminoácidos e seus complexos metálicos pode ser uma estratégia interessante de síntese de compostos com potenciais aplicações farmacológicas. Neste trabalho, foram estudadas reações entre piridoxaldeído (Pdx) e os aminoácidos L-histidina (L-His) e L-triptofano (L-Trp) na ausência e na presença de zinco(II). Foi observado que as bases de Schiff derivadas de cloridrato de piridoxal e L-His ou L-Trp não são formadas na ausência de zinco(II), ocorrendo a ciclização dos compostos por meio da reação de Pictet-Spengler, com formação de 4-[3-hidroxi-5-(hidroximetil)-2-metilpiridin-4-il]-4,5,6,7-tetrahidropirido[3,4-c]imidazol-6-carboxilato de potássio (1) e ácido 1-[2-metil-3-hidroxi-5-(hidroximetil)piridin-4-il]-1,2,3,4-tetrahidro-β-carbolina-3-carboxílico (2). Foi observado também que essas reações são altamente diastereosseletivas, produzindo majoritariamente um diastereoisômero, que foi identificado por técnicas de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) bidimensionais (NOESY e ROESY). Cálculos computacionais, usando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com o funcional de troca-correlação híbrido B3LYP e função de base 6-311++G**, foram usados para determinar a variação de energia livre de Gibbs (ΔGº) dessas reações de ciclização, levando-se em consideração os solventes utilizados em cada caso. As espécies (bases de Schiff e compostos cíclicos) presentes em pH 6 (pH das reações) foram determinadas usando-se o software Chemicalize. Foi encontrado um valor de ΔGºcic<0 para a etapa de ciclização da base de Schiff derivada de L-His [Pdx-L-His] com formação do composto cíclico cis (isômero encontrado experimentalmente) e um valor de ΔGºcic>0 para etapa de ciclização da mesma base de Schiff com formação do composto trans, sugerindo que a formação do composto trans não é termodinamicamente favorável. Para as etapas de ciclização da base de Schiff derivada de L-Trp [Pdx-L-Trp] para formação de ambos os isômeros, cis e trans, foram encontrados valores de ΔGºcic<0, sugerindo que ambos são termodinamicamente favoráveis. A reação one-pot de Pdx com L-His na presença de acetato de zinco di-hidratado deu origem ao complexo [Zn(Pdx-L-His)].3H2O (C1). A mesma reação com cloreto de zinco(II) deu origem ao complexo [Zn(Pdx-L-His)(H2O)].1,5H2O (C2). O complexo [Zn(Pdx-L-Trp)(H2O)].1,5H2O (C3) foi obtido pela reação entre cloridrato de piridoxal, L-Trp e acetato de zinco(II) di-hidratado e a reação com cloreto de zinco(II), deu origem ao complexo [Zn(Pdx-L-Trp)(H2O)].H2O (C4). Da reação de síntese do composto (C1), foram obtidos cristais cuja estrutura cristalográfica foi determinada por difração de raios X como sendo um composto binuclear [Zn2(Pdx-L-His)2Cl(H2O)].6,33H2O (C1A). Os resultados sugerem que as bases de Schiff [Pdx-L-His] e [Pdx-L-Trp] só podem ser obtidas na forma de seus complexos de zinco(II), e que o metal teria o papel de impedir a ciclização dos compostos por meio da formação de seus compostos de coordenação.
Abstract: Schiff base and their metal complexes are known to have antimicrobial, antitumor, antioxidant, and anti-inflammatory activities, among others. Amino acids and their derivatives are excellent building blocks to form ligands due to their coordination properties and biological importance. Therefore, obtaining Schiff bases derivatives from amino acids and their metal complexes can be an interesting strategy for the synthesis of compounds with potential pharmacological applications. In the present work, reactions between pyridoxaldehyde (Pdx) and L-histidine (L-His) or L-tryptophan (L-Trp) were studied in the absence and presence of zinc(II). It has been observed that Schiff bases derived from pyridoxal hydrochloride and L-His or L-Trp are not formed in the absence of zinc(II). Cyclization of compounds occurs through the Pictet-Spengler reaction with formation of 4-[3-hydroxy-5-(hydroxymethyl)-2-methylpyridin-4-yl]-4,5,6,7-tetrahydropyride[3,4-c]imidazole-6-carboxylate of potassium (1) and 1-[2-methyl-3-hydroxy-5-(hydroxymethyl)pyridin-4-yl]-1,2,3,4-tetrahydro-β-carboline-3-carboxylic acid (2). It was also observed that these reactions are highly diastereoselective, producing mostly one diastereoisomer, which was identified by two-dimensional Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques (NOESY and ROESY). Computational calculations using the Density Functional Theory (DFT) with the hybrid exchange-correlation functional (B3LYP) and 6-311++G** basis set were used to determine the Gibbs free energy (ΔGº) of these cyclization reactions taking into account the solvents used in each case. The species (Schiff bases and cyclic compounds) present in pH 6 (pH of reactions) were determined using the chemicalize software. A value of ΔGºcic<0 for the cyclization step of the L-His Schiff base derivative of L-His [Pdx-L-His], with the formation of the cis isomer (isomer found experimentally) and a value of ΔGºcic>0 for the cyclization step with the formation of the trans isomer, suggesting that the formation of the trans compound is not thermodynamically favorable. Values of ΔGºcic<0 were found for the cyclization of L-Trp Schiff base derivative [Pdx-L-Trp] with formation of both cis and trans isomers, suggesting that both are thermodynamically favorable. The one-pot reaction of Pdx with L-His in the presence of zinc acetate dihydrate gave rise to the complex [Zn(Pdx-L-His)].3H2O (C1). The same reaction with zinc(II) chloride gave rise to the complex [Zn(Pdx-L-His)(H2O)].1.5H2O (C2). The complex [Zn(Pdx-L-Trp)(H2O)].1.5H2O (C3) was obtained by the reaction between pyridoxal hydrochloride, L-Trp and zinc acetate dihydrate and the reaction with zinc(II) chloride gave rise to the complex [Zn(Pdx-L-Trp)(H2O)].H2O (C4). From the synthesis reaction of compound (C1) crystals were obtained crystals whose structure was determined by X-ray diffraction as being the binuclear compound [Zn2(Pdx-L-His)2Cl(H2O)].6.33H2O (C1A). The results suggest that the Schiff bases [Pdx-L-His] and [Pdx-L-Trp] can only be obtained in the form of their zinc(II) complexes and that the metal would have the role of preventing the cyclization of the compounds by the formation of their coordination compounds.
Subject: Química inorgânica
Schiff, Bases de
Aminoácidos
Complexos metálicos
Zinco
Ressonância magnética nuclear
Funcionais de densidade
Solventes
Raios X
Difração
Compostos de coordenação
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/46419
Issue Date: 8-Aug-2022
metadata.dc.description.embargo: 8-Aug-2024
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