Síntese de heterociclos derivados de aminoácidos e anilinas aromáticas como inibidores de ureases

dc.creatorBreno Germano de Freitas Oliveira
dc.date.accessioned2022-08-30T20:40:22Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:11:22Z
dc.date.available2022-08-30T20:40:22Z
dc.date.issued2022-06-24
dc.description.abstractUreases are nickel-dependent hydrolytic enzymes, which negatively impact both agricultural production and human and animal health. These enzymes hydrolyze urea – the most widely used nitrogen fertilizer in the world – leading to the formation of ammonia and carbon dioxide, which are gases associated with greenhouse effects and acid rain. Urea is also used by ureolytic bacteria as a survival strategy for these microorganisms in extremely hostile environments – such as the stomach (pH 1.5-2.0). In these contexts, the development of new urease inhibitors may eventually mitigate the production of harmful gases to the environment, in addition to combating pathogenic microorganisms for humans and animals. This work aimed to obtain and evaluate anti-ureolytic heterocyclics derived from amino acids and aromatic anilines in vitro tests against the urease enzyme isolated from Canavalia ensiformis. The motivation for choosing amino acid derivatives in the form of thioidantoins was due to the recognized antibacterial activity of these compounds and the ease of obtaining them, not requiring complex purification procedures. Thirteen thioidantoins derived from valine (Val), tryptophan (Trp) and threonine (Thr) were synthesized and evaluated, with yields ranging from 48 to 94%. In relation to anti-ureolytic activity, in addition to amino acid derivatives, precursor amino acids were tested: (i) L-valine, D-valine, L/D-valine (ii) L-tryptophan, D-tryptophan, L/D- tryptophan (iii) L-Threonine. All amino acids and seven of their derivatives showed IC50 values comparable to the reference inhibitor, hydroxyurea (HU, IC50 = 559 M), with the valine-derived thioidantoins being significantly more potent (IC50 = 332, 433, 448 M). The motivation for choosing aniline derivatives in the form of benzimidazole-benzoylthioureas and benzothiazol-benzoylthioureas hybrids was given by the recognized ability of both classes to inhibit urease enzymes. Thus, a viable synthetic route for the synthesis of the first precursor, 2-aminobenzothiazole, with 88% yield was established. Among the proposed products, only the benzothiazol-benzoylthioureas (HBTs) hybrids with meta and para substituents were obtained with yields ranging from 47 to 78%. Most of the synthesized compounds had IC50 values comparable to the reference inhibitor, hydroxyurea. This work also aimed to develop an experiment to quantify ammonia, volatilized from urea, in a continuous air flow system in a closed chamber, in which one compound of each class synthesized in this work was evaluated.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/44748
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Restrito
dc.subjectQuímica orgânica
dc.subjectFertilizantes nitrogenados
dc.subjectUreia como fertilizante
dc.subjectUrease
dc.subjectInibidores
dc.subjectAminoácidos
dc.subjectAnilina
dc.subject.otherFertilizantes
dc.subject.otherTioidantoínas
dc.subject.otherBenzotiazois
dc.subject.otherBenzoiltioureias
dc.subject.otherVolatilização
dc.subject.otherAgronegócio
dc.subject.otherFertilizers
dc.subject.otherAmino acids
dc.subject.otherThioidantoins
dc.subject.otherBenzothiazoles
dc.subject.otherBenzoylthioureas
dc.subject.otherVolatilization
dc.subject.otherAgribusiness
dc.titleSíntese de heterociclos derivados de aminoácidos e anilinas aromáticas como inibidores de ureases
dc.title.alternativeSynthesis of heterocycles derived from amino acids and aromatic anilines as urease inhibitors
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Luzia Valentina Modolo
local.contributor.advisor1Ângelo de Fátima
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5930812704632756
local.contributor.referee1Diogo Montes Vidal
local.contributor.referee1Marcelo Curitiba Espindula
local.contributor.referee1Sergio Antonio Fernandes
local.contributor.referee1Tiago Antônio da Silva Brandão
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2091585655985040
local.description.embargo2024-06-24
local.description.resumoUreases são enzimas hidrolíticas dependentes de níquel, que impactam negativamente tanto a produção agrícola quanto a saúde humana e animal. Estas enzimas hidrolisam a ureia - o fertilizante nitrogenado mais utilizado no mundo - levando à formação de amônia e gás carbônico que são gases associados aos efeitos estufa e chuva ácida. Ureia é também utilizada por bactérias ureolíticas como uma estratégia de sobrevivência destes microrganismos em ambientes extremamente hostis - como por exemplo o estômago (pH 1,5-2,0). Nestes contextos, o desenvolvimento de novos inibidores de urease podem eventualmente mitigar a produção de gases nocivos ao ambiente favorecendo a permanência de nitrogênio no solo para a nutrição vegetal, além de combater microrganismos patogênicos para humanos e animais. Este trabalho teve como objetivo a obtenção e avaliação anti-ureolítica de heterocíclicos derivados de aminoácidos e de anilinas aromáticas em testes in vitro frente a enzima urease isolada de Canavalia ensiformis e a elaboração de um experimento de quantificação da amônia, volatilizada a partir da ureia, em um sistema de fluxo contínuo de ar em câmara fechada. A motivação da escolha dos derivados de aminoácidos sob forma de tioidantoínas, deu-se pela reconhecida atividade antibacteriana desses compostos e a facilidade de obtenção, não exigindo procedimentos complexos de purificação. Foram sintetizadas e avaliadas treze tioidantoínas derivadas da valina (Val), triptofano (Trp) e treonina (Thr), com rendimentos que variaram de 48 a 94%. Em relação à atividade anti-ureolítica, além dos derivados de aminoácidos foram testados os aminoácidos precursores: (i) L-valina, D-valina, L/D-valina (ii) L-triptofano, D-triptofano, L/D-triptofano (iii) L-Treonina. Todos os aminoácidos e sete dos seus derivados apresentaram valores de IC50 comparáveis ao inibidor de referência, hidroxiureia (HU, IC50 = 559 M), destacando-se as tioidantoínas derivadas da valina que foram significativamente mais potentes (IC50 = 332, 433, 448 M). Já a motivação da escolha dos derivados de anilina sob a forma de híbridos benzimidazois-benzoiltioureias e benzotiazois-benzoiltioureias deu-se pela reconhecida capacidade de ambas as classes em inibir as enzimas ureases. Foi estabelecido assim, uma rota sintética viável para a síntese do primeiro precursor, 2-aminobenzotiazol, com rendimento de 88%. Dentre os produtos propostos, os híbridos benzotiazol-benzoiltioureias (HBTs) com substituintes na posição meta e para foram obtidos com rendimentos que variaram de 47 a 78%. A maioria dos compostos sintetizados apresentaram valores de IC50 comparáveis ao inibidor de referência, HU.
local.identifier.orcidhttp://orcid.org/0000-0003-2850-9581
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química

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