marcos alberto de carvalho sÍntese e...
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MARCOS ALBERTO DE CARVALHO
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DE COMPLEXOS METÁLICOS COM LIGANTES BIOATIVOS
N,O-DOADORES E ESTUDO DE SUAS ATIVIDADES BIOLÓGICAS IN VITRO
CAMPINAS
2015
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
INSTITUTO DE QUÍMICA
MARCOS ALBERTO DE CARVALHO
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DE COMPLEXOS METÁLICOS COM LIGANTES BIOATIVOS
N,O-DOADORES E ESTUDO DE SUAS ATIVIDADES BIOLÓGICAS IN VITRO
ORIENTADOR: PROF. DR. PEDRO PAULO CORBI
CO-ORIENTADOR: PROF. DR. ANDRÉ LUIZ BARBOZA FORMIGA
TESE DE DOUTORADO APRESENTADA AO INSTITUTO DE QUÍMICA DA
UNICAMP PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE DOUTOR EM CIÊNCIAS
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA POR MARCOS
ALBERTO DE CARVALHO E ORIENTADA PELO PROF. DR. PEDRO PAULO CORBI.
_____________________________________
Assinatura do Orientador
CAMPINAS
2015
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FICHA CATALOGRÁFICA
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BANCA EXAMINADORA
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AGRADECIMENTOS
Agradeço à Deus pelo dom da vida, por me dar força e sabedoria para
enfrentar mais essa etapa em minha vida e pelas inúmeras bênçãos que me
têm concedido;
Ao meu orientador Prof. Pedro Paulo Corbi pela paciência, dedicação e por
todos os ensinamentos;
Ao Prof. André Luiz Barboza Formiga pelo entusiasmo, o apoio e orientação
durante todo este período;
Ao Prof. Juliano Bonacin pelo incentivo, colaboração e orientação nos estágios
docência;
Aos Profs. Drs. Wilton Rogério Lustri e Alexandre Cuin pela valiosa
colaboração de ambos;
Ao Prof. Cláudio Airoldi pela oportunidade de vir ao Instituto de Química da
UNICAMP e pela indicação feita ao meu orientador;
Às alunas de iniciação científica Bárbara Comunian de Souza e Maiara Santos
Costa por terem agregado muito ao trabalho;
Aos meus pais Antônio Pedro e Aparecida Maria pelo carinho e pelo apoio
durante essa jornada;
Ao meu irmão Antônio Fábio e irmãs Andréia Cristina e Sandra Maria, aos
meus cunhados Heleno Lopes e Fernando Gonçalves e sobrinhos Isaque,
Augusto, Pedro e ao que nascerá em breve pelos bons momentos e pela
torcida constante;
As pessoas que tenho profunda gratidão Zaqueu Rodrigues e Helen Marlei;
Ao meu amigo de ontem, hoje, amanhã e sempre Raphael Rodrigues;
Aos colegas dos laboratórios LQBM, LQC e LNANOMOL, em especial ao
Eduardo Arruda, Daniel de Moraes Profírio, Fernando R. G. Bergamini, Irlene
Maria P. Silva, Helen Graci C. Meneses e Raphael Enoque F. de Paiva pelo
apoio, ajuda e amizade;
Aos colegas Fabiana Costa, Karine, Patrícia, Sumaya, Júnior, Zeferina, Jorge,
Khalid, Cintia, com os quais também conviví durante esse tempo,
viii
especialmente à Cintia dos Santos Oliveira pela amizade, incentivo e por todos
os conselhos;
Aos técnicos Cintia, Hélio, Bili pelo auxílio e também pelos momentos de
descontração;
Aos técnicos do Instituto de Química: Anderson, Paula, Gustavo, Raquel,
Renata, Rita, Cláudia, Milena, Márcia, Daniel, Fabiana, Sônia, Ricardo e
Priscila pelo auxílio na realização de diversas análises espectroscópicas;
Aos professores Italo Odone Mazali, Juliano Alves Bonacin e Ljubica Tasic
pelas contribuições durante o exame de qualificação de área;
Aos professores constituintes da minha banca de exame geral, Fernando
Sigoli, Wanda Almeida e Francisco Pessine;
Aos professores membros da banca de avaliação desta Tese.
Aos membros da CPG pelo suporte;
À CAPES pela bolsa concedida;
A todos que contribuíram direta ou indiretamente para a realização desta Tese.
ix
Marcos Alberto de Carvalho
Curriculum Vitae
DADOS PESSOAIS
Nome: Marcos Alberto de Carvalho
e-mail: [email protected]
FORMAÇÃO ACADÊMICA/TITULAÇÃO
2011 – 2015 Doutorado em Química
Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Campinas, Brasil.
Título: Síntese e caracterização estrutural de complexos metálicos com ligantes
bioativos N,O-doadores e estudo de suas atividades biológicas in vitro.
Orientador: Dr. Pedro Paulo Corbi
Co-orientador: Dr. André Luiz Barboza Formiga
2009 – 2011 Mestrado em Geociências
Universidade Federal de Mato Grosso, UFMT, Cuiabá, Brasil.
Título: Funcionalização de nontronita do Grupo Serra da Mesa do Estado de
Tocantins com Aspergillus niger e aplicação em processos de adsorção com o
sistema Cd(II)/Pb(II).
Orientador: Dr. Denis de Jesus Lima Guerra
2005 – 2008 Graduação em Química
Universidade Federal de Mato Grosso, UFMT, Cuiabá, Brasil.
2005 – 2008 Graduação em Ciências Biológicas
Centro Universitário de Várzea Grande, UNIVAG, Várzea Grande, Brasil.
2002 – 2004 Técnico em Química
Centro Federal de Educação Tecnológica de Mato Grosso, CEFET, Cuiabá, Brasil.
Atuação profissional
1. Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP
Vínculo institucional
x
2011- 2015 Vínculo: Bolsista de doutorado, Enquadramento
funcional: Bolsista, Regime: Dedicação exclusiva
Atividades
03/2014 – 07/2014 Estágio Docente – QI 145 – Interações Químicas
03/2014 – 07/2014 Estágio Docente – QI 345 – Química de Coordenação
08/2014 – 01/2015 Estágio Docente – QI 244 − Química Inorgânica Experimental
LAPROTEC
Função: Técnico em Química
Experiência profissional em: Análise de água e efluentes industriais
Período: Outubro de 2004 a Março de 2008.
Instituição: LAPROTEC- Laboratório de Saneamento Consultoria e Projetos
Ambiental (Cuiabá-MT)
Produção bibliográfica
Artigos completos publicados em periódicos
1. M.A. Carvalho, R.E.F. Paiva, F.R.G. Bergamini, A.F. Gomes, F.C. Gozzo, W.R.
Lustri, A.L.B. Formiga, S.M. Shishido, C.V. Ferreira, P.P. Corbi. A silver complex
with tryptophan: synthesis, structural characterization, DFT studies and
antibacterial and antitumor assays in vitro. Journal of Molecular Structure. 1031
(2014) 125−131.
2. M.A. Carvalho, P.F. Andrade, F.C.A. Corbi, M.C. Gonçalves, A.L.B. Formiga,
I.O. Mazali, J.A. Bonacin, P.P. Corbi. A simple method to synthesize fluorescent
modified gold nanoparticles using tryptamine as the reducing and capping agent.
Synthetic Metals. 185 (2013) 61−65.
3. M.A. Carvalho, S.M. Shishido, B.C. Souza, R.E.F. Paiva, A.F. Gomes, F.C.
Gozzo, A.L.B. Formiga, P.P. Corbi. A new platinum complex with tryptophan:
synthesis, structural characterization, DFT studies and biological assays in vitro
over human tumorigenic cells. Spectrochimica Acta Part A, Molecular and
Biomolecular Spectroscopy. 122 (2013) 209−215.
xi
4. M.A. Carvalho, B.C. Souza, R.E.F. Paiva, F.R.G. Bergamini, A.F. Gomes, F.C.
Gozzo, W.R. Lustri, A.L.B. Formiga, G. Rigatto, P.P. Corbi. Synthesis,
spectroscopic characterization, DFT studies, and initial antibacterial assays in
vitro of a new palladium(II) complex with tryptophan. Journal of Coordination
Chemistry. 65 (2012) 1700−1711.
Trabalhos publicados em anais de eventos (resumo)
SILVA I.M.P., CARVALHO M. A., CORBI P.P., FORMIGA A.L.B., Rede
metalorgânica análoga ao MIL-101(Cr) para a liberação controlada de ibuprofeno.
In: 37 Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2014, Natal-RN.
COSTA M.S., CARVALHO M.A., CORBI P.P., Síntese, caracterização e
aplicações farmacológicas de novos complexos metálicos com carnosina. In: XXII
Congresso de Iniciação Científica da UNICAMP, 2014, Campinas−SP.
LONGO B.C., CARVALHO, M. A., CORBI P.P., FORMIGA A.L.B., BONACIN J.A.,
Estudo da modificação de nanopartículas de prata por fluoroquinolonas. In: 36
Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2013, Àguas de Lindóia−SP.
SOUZA B.C., CARVALHO, M.A., COSTA M.S., CORBI, P.P., Síntese e
caracterização de um complexo de prata com ácido mefenâmico. In: XXI
Congresso interno de Iniciação Científica, 2013, Campinas−SP.
SOUZA B.C., CARVALHO, M.A., PAIVA R.E.F., BERGAMINI F.R.G., GOMES
A.F., GOZZO F.C., LUSTRI W.R., FORMIGA A.L.B., SHISHIDO S.M., FERREIRA
C.V., CORBI P.P., Síntese, caracterização espectroscópica, estudos por DFT e
atividades biológicas de um complexo de Ag(I) com triptofano. In: XX Congresso
Interno de Iniciação Científica, 2012, Campinas−SP.
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xiii
Resumo
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL DE COMPLEXOS METÁLICOS
COM LIGANTES BIOATIVOS N,O-DOADORES E ESTUDO DE SUAS
ATIVIDADES BIOLÓGICAS IN VITRO. O uso de metais em medicina, no
tratamento de doenças, data desde a antiguidade. Sais de prata são utilizados há
séculos como agentes antimicrobianos, enquanto que, mais recentemente,
complexos de Au(I) e Pt(II) tem sido pesquisados e utilizados como agentes
antiartríticos e antitumorais, respectivamente. Nesta Tese, são apresentados
estudos de síntese, caracterização estrutural e ensaios biológicos in vitro de novos
complexos metálicos de Ag(I), Pd(II), Pt(II), e Au(III) com diferentes ligantes
bioativos: triptofano (Trp), triptamina (tra), ácido mefenâmico (mef) e carnosina
(car). Os complexos foram preparados a partir da reação em solução aquosa ou
alcoólica dos ligantes e dos respectivos sais metálicos. As composições dos
complexos foram determinadas por análise elementar, espectrometria de massas e
por análise termogravimétrica. Estudos espectroscópicos e de modelagem
molecular permitiram propor os modos de coordenação dos ligantes aos íons
metálicos. Os complexos de Ag(I) e Pd(II) com Trp mostraram atividade sobre
cepas bacterianas Gram-negativas e Gram-positivas. O complexo de Pd(II) com
triptamina não apresentou atividade frente as cepas de Escherichia coli,
Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus. O complexo de Pd(II) com
ácido mefenâmico e bipiridina mostrou atividade inibitória frente a cepas de S.
aureus e não foi ativo sobre E. coli e P. aeruginosa. Estudos de citotoxicidade dos
complexos de Ag(I), Pd(II) e Pt(II) com Trp pela redução do MTT sobre as
linhagens de células Balb/c3T3, SK-Mel 103 e Panc-1 mostraram que os
complexos são citotóxicos para todas as linhagens consideradas.
xiv
xv
Abstract
SYNTHESIS AND STRUCTURAL CHARACTERIZATION OF METAL
COMPLEXES WITH N,O-DONOR BIOACTIVE LIGANDS, AND BIOLOGICAL
STUDY IN VITRO. The use of metals in medicine in the treatment of diseases
dates since antiquity. Silver salts have been used as antimicrobial agents for
centuries, while more recently, Au(I) and Pt(II) complexes have been investigated
and used as antiarthritic and antitumor agents, respectively. This Thesis presents
the synthesis, structural characterization and biological assays in vitro of new metal
complexes of Ag(I), Pd(II), Pt(II) and Au(III) with the bioactive ligands tryptophan
(Trp), tryptamine (tra), mefenamic acid (mef) and carnosine (car). The complexes
were prepared by the reaction of the ligands and metal salts in aqueous or
alcoholic solutions. Composition of complexes were determined by elemental
analysis, mass spectrometry and thermogravimetric analyses. Spectroscopic and
molecular modeling studies were used to determine the coordination modes of the
ligands to the metals. Complexes of Ag(I) and Pd(II) with Trp showed activity
against Gram-positive and Gram-negative strains. The Pd(II) complex with
tryptamine showed no activity against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa
ande Staphylococcus aureus strains. The Pd(II) complex with mefenamic acid and
bipyridine showed inhibitory activity against S. aureus strains and it was not active
on E. coli and P. aeruginosa. Cytotoxicity studies of the Ag(I), Pd(II) and Pt(II)
complexes with Trp by MTT reduction on Balb/c3T3, SK-Mel 103 and Panc-1 lines
cells showed that complexes are cytotoxic to all considered cells.
xvi
xvii
Sumário
LISTA DE ABREVIATURAS ........................................................................................................................... xxi
LISTA DE FIGURAS ..................................................................................................................................... xxv
LISTA DE TABELAS .................................................................................................................................... xxxi
CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 1
1. Introdução ........................................................................................................................................... 2
1.1. Aspectos históricos e uso dos complexos metálicos na clínica médica ............................................ 2
1.2. O desenvolvimento de complexos metálicos com atividades antimicrobianas e antitumorais ........ 6
1.3. O uso de diferentes classes de ligantes para síntese de complexos metálicos ................................. 7
1.4. Ligantes bioativos usados neste trabalho ...................................................................................... 11
CAPÍTULO 2 OBJETIVOS .............................................................................................................................. 15
2. Objetivos ............................................................................................................................................... 16
2.1. Objetivo geral ................................................................................................................................ 16
2.2. Objetivos específicos ..................................................................................................................... 16
CAPÍTULO 3 MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................................... 17
3. Materiais e métodos .............................................................................................................................. 18
3.1. Materiais ....................................................................................................................................... 18
3.2. Sínteses dos complexos ................................................................................................................. 18
3.2.1. Síntese do complexo de Ag(I) com triptofano ............................................................................. 18
3.2.2. Síntese do complexo de Pd(II) com triptofano ............................................................................ 18
3.2.3. Síntese do complexo de Pt(II) com triptofano ............................................................................. 19
3.2.4. Síntese do complexo de Pd(II) com triptamina ........................................................................... 19
3.2.5. Síntese do complexo de Ag(I) com ácido mefenâmico ................................................................ 19
3.2.6. Síntese do complexo de Pd(II) com ácido mefenâmico e bipiridina ............................................ 19
3.2.7. Síntese do complexo de Au(III) com carnosina ........................................................................... 20
3.3. Caracterização dos compostos ...................................................................................................... 20
3.4. Estudos de modelagem molecular utilizando DFT ......................................................................... 23
xviii
3.4.1. Otimizações de geometria .......................................................................................................... 23
3.4.2. Frequências vibracionais harmônicas ......................................................................................... 23
3.5. Estudos em culturas de células ...................................................................................................... 24
3.5.1. Ensaios da atividade antibacteriana pelo método de difusão em disco ..................................... 24
3.5.2. Ensaios de citotoxicidade ............................................................................................................ 24
CAPÍTULO 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................................... 27
4.1. Complexo de Ag(I) com triptofano ................................................................................................ 28
4.1.1. Resultados de análise elementar ................................................................................................ 28
4.1.2. Síntese do complexo Ag-Trp ....................................................................................................... 28
4.1.3. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial simultâneas (TGA/DTA). .................... 29
4.1.4. Espectrometria de massas .......................................................................................................... 30
4.1.5. Espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho ........................................................ 31
4.1.6. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear .................................................................... 33
4.1.7. Modelagem molecular ................................................................................................................ 36
4.2. Complexo de Pd(II) com triptofano ............................................................................................... 39
4.2.1. Resultados de análise elementar ................................................................................................ 39
4.2.2. Síntese do complexo Pd-Trp ........................................................................................................ 39
4.2.4. Espectrometria de massas .......................................................................................................... 41
4.2.5. Espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho e Raman ......................................... 43
4.2.6. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear .................................................................... 45
4.2.7. Resultados de espectroscopia UV-Vis obtido Trp e Pd-Trp ......................................................... 50
4.2.8. Estudo de estabilidade em solução ............................................................................................. 51
4.2.9. Estudos por DFT .......................................................................................................................... 51
4.3. Complexo de Pt(II) com triptofano ................................................................................................ 52
4.3.1. Resultados de análise elementar ................................................................................................ 52
4.3.2. Síntese do complexo Pt-Trp ........................................................................................................ 53
4.3.3. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial simultâneas (TGA/DTA) ..................... 53
4.3.4. Espectrometria de massas .......................................................................................................... 54
4.3.5. Espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho ........................................................ 56
4.3.6. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear .................................................................... 57
4.3.7. Estudos por DFT .......................................................................................................................... 59
4.3.8. Avaliação da atividade antibacteriana dos complexos com triptofano ..................................... 65
xix
4.3.9. Ensaios de citotoxicidade dos complexos com triptofano .......................................................... 68
5.1. Complexo de Pd(II) com triptamina ............................................................................................... 72
5.1.1. Resultados de análise elementar ................................................................................................ 72
5.1.2. Síntese do complexo Pd-tra ........................................................................................................ 72
5.1.3. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial simultâneas (TGA/DTA) ..................... 73
5.1.4. Espectrometria de massas .......................................................................................................... 74
5.1.5. Espectroscopia vibracional de absorção na região infravermelho ............................................. 76
5.1.6. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear .................................................................... 76
5.1.7. Estudos por DFT .......................................................................................................................... 81
6.1. Síntese do complexo de Ag(I) com ácido mefenâmico ................................................................... 84
6.1.1. Resultados de análise elementar ................................................................................................ 84
6.1.2. Síntese do complexo Ag-mef ....................................................................................................... 84
6.1.3. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial simultâneas (TGA/DTA) ..................... 84
6.1.4. Espectroscopia vibracional de absorção na região do infravermelho ........................................ 85
6.1.5. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear .................................................................... 86
6.1.6. Estudos por DFT .......................................................................................................................... 89
6.2. Complexo de Pd(II) com ácido mefenâmico e bipiridina ................................................................ 90
6.2.1. Resultados de análise elementar ................................................................................................ 90
6.2.2. Síntese do complexo Pd-mef ....................................................................................................... 91
6.2.3. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial simultâneas (TGA/DTA) ..................... 91
6.2.4. Espectrometria de massas .......................................................................................................... 92
6.2.5. Espectroscopia vibracional de absorção na região do infravermelho ........................................ 94
6.2.6. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear .................................................................... 95
6.2.7. Avaliação da atividade antibacteriana ..................................................................................... 100
7.1. Complexo de Au(III) com carnosina ............................................................................................. 101
7.1.1. Resultados de análise elementar .............................................................................................. 101
7.1.2. Síntese do complexo Au-car ...................................................................................................... 102
7.1.3. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial simultâneas (TGA/DTA) ................... 102
7.1.4. Espectroscopia vibracional de absorção na região do infravermelho ...................................... 103
7.1.5. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear .................................................................. 105
CAPÍTULO 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................................................... 109
5.1. Complexos com triptofano .......................................................................................................... 110
xx
5.2. Complexo com triptamina ........................................................................................................... 110
5.3. Complexos com ácido mefenâmico ............................................................................................. 111
5.4. Complexo com carnosina ............................................................................................................ 111
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................................ 113
xxi
LISTA DE ABREVIATURAS
Ag-mef − Complexo de prata(I) com ácido mefenâmico
Ag-Trp − Complexo de prata(I) com triptofano
ATCC − American Type Cell Collection, Coleção de Células Norte Americana
Au-car – Complexo de Au(III) com carnosina
B3LYP − Becke, three parameter, Lee-Yang-Parr hybrid functional, Funcional
Híbrido Becke, três parâmetros, Lee-Yang-Parr
Balb/c3T3 − Mouse embryonic fibroblast cell line, Linhagem celular de fibroblastos
de embrião de rato
BCS − Brain Calf Serum, Soro de cérebro bovino
BHI − Brain Heart Infusion, Infusão de cérebro e coração
car – Carnosine, Carnosina
CFU −Colony Forming Unit, Unidade formadora de colônia
CIM – Minimun Inhibitory Concentration, Concentração inibitória mínima
CP/MAS − Cross Polarization/Magic Angle Spinning, Polarização cruzada /
Rotação em torno do ângulo mágico.
CRO − Ceftriaxona
DFT − Density Functional Theory, Teoria do funcional de densidade
DLS − Dynamic Light Scattering, Espalhamento de luz dinâmico
DMEM − Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium, Meio de Cultura de Eagle
modificado por Dulbecco
DMSO – Dimethylsulfoxide, Dimetilsulfóxido
ESI-QTOF-MS − Electrospray Ionization Mass Spectrometry, Espectrometria de
massas ionização por eletrospray-quadrupolo-tempo-de-vôo.
xxii
GAMESS − General Atomic and Molecular Eletronic Structure System, Sistema
geral de estrutura eletrônica e molecular
GEN − Gentamicina
HeLa – Henrietta Lacks, Cervical Cancer Cell Line, Linhagem de células de câncer
Cervical Henrietta Lacks (HeLa)
HF − Hartree-Fock
HMBC − Heteronuclear Multiple Bond Coherence
IC50 − Inhibitory Concentration 50%, Concentração que conduz a 50% de redução
da viabilidade das células
IR – Infrared, Espectroscopia vibracional na região do infravermelho
LANL2DZ − Los Alamos National Laboratory 2 Double Zeta
mef – mefenamic acid, Ácido mefenâmico
MS/MS − Mass Spectrometry/Mass Spectrometry, Espectro de fragmentação de
um íon específico obtido por ESI-MS
MTT − (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide, Brometo de
(3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio
Panc-1 – (human pancreatic carcinoma) Carcinoma pancreático humano
PBE0 − Perdew-Burke-Ernzerhof Exchange Correlation Funcional, Funcional de
correlação de troca Perdew-Burke-Ernzerhof
PCM – Polarized continuum model, Modelo de polarização contínua
Pd-mef − Complexo de paládio(II) com ácido mefenâmico e bipiridina
Pd-tra – Complexo de paládio(II) com triptamina
Pd-Trp − Complexo de paládio(II) com triptofano
Pt-Trp − Complexo de platina(II) com triptofano
xxiii
NMR – Nuclear Magnetic Resonance, Ressonância magnética nuclear
SK-Mel 103 – Human melanoma, Células de melanoma humano
TD-DFT − Time Dependent Density Functional Theory, Teoria do funcional de
densidade dependente do tempo
TG/DTA − Thermogravimetric and Thermodifferential Analysis, Análise
termogravimétrica e Análise térmica diferencial
TMS – Tetramethylsilane, Tetrametilssilano
tra – Tryptamine, Triptamina
Trp – Tryptopan, Triptofano
UV-Vis – Ultraviolet-visible spectroscopy, Espectroscopia eletrônica de absorção
no Ultravioleta-Visível
XRD – X ray powder diffraction, Difração de raios X
xxiv
xxv
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Estrutura da sulfadiazina de prata. .......................................................... 2
Figura 2. Estrutura dos compostos à base de platina(II) utilizados no tratamento
de câncer [5]. ........................................................................................................... 3
Figura 3. Estrutura da auranofina. .......................................................................... 4
Figura 4. Idealização de um complexo a base de platina semelhante à cisplatina
[5]. ........................................................................................................................... 9
Figura 5. Estruturas do triptofano (a) e da triptamina (b). ..................................... 12
Figura 6. Estrutura do ácido mefenâmico. ............................................................ 12
Figura 7. Estrutura da carnosina. ......................................................................... 13
Figura 8. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Ag-
Trp em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa a
diferença de massa em porcentagem entre dois patamares. ................................ 29
Figura 9. Espectro de massas do complexo Ag-Trp. A) Espectro de massas m/z
de 150 a 800, mostrando a presença do íon [Ag(Trp)+H]+ como espécie mais
abundante. A notação Trp refere-se ao ligante triptofano menos um hidrogênio
(C11H11N2O2, 203,0820 Da). B) Comparação de isótopos do complexo
monoprotonado [Ag(Trp)+H]+ de m/z 310,99. ....................................................... 30
Figura 10. Espectro de massas obtido por dissociação induzida por colisão para o
íon Ag-Trp protonado, [Ag(Trp)+H]+ de m/z 310,99............................................... 31
Figura 11. Espectros na região do infravermelho do Trp e do complexo Ag-Trp.. 32
Figura 12. Espectro de NMR de 13C do Trp. ......................................................... 33
Figura 13. Espectro de NMR de 13C do complexo Ag-Trp. ................................... 34
Figura 14. Espectro de NMR de 15N{1H} do Trp e do complexo Ag-Trp. .............. 36
Figura 15. Estrutura proposta para o complexo Ag-Trp. ....................................... 36
Figura 16. Espectros vibracionais na região do infravermelho do Trp (a), do
complexo Ag-Trp (b) e espectro simulado do complexo (c). ................................. 38
Figura 17. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo
Pd-Trp em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm
representa a diferença de massa em porcentagem entre os dois patamares. ...... 40
xxvi
Figura 18. Difratograma de raios X do resíduo da decomposição térmica do
complexo Pd-Trp a 900 oC. ................................................................................... 41
Figura 19. Espectros de massas para o complexo Pd-Trp (A) espectro de massas
de m/z 150 a 1000, mostrando a presença do íon [Pd(Trp)2+H]+. A notação Trp
neste caso refere-se ao ligante triptofano menos um hidrogênio (C11H11N2O2,
203,0820 Da). (B) comparação de padrões de isótopos para complexos
monoprotonados [Pd(Trp)2+H]+ de m/z 513,08. .................................................... 42
Figura 20. Espectro de massas obtido por dissociação induzida por colisão para o
íon monoprotonado [Pd(Trp)2+H]+ de m/z 513, 08. ............................................... 43
Figura 21. Espectros na região do infravermelho do Trp e do complexo Pd-Trp.. 44
Figura 22. Espectro Raman do complexo Pd-Trp. ................................................ 44
Figura 23. Espectros de NMR de 1H do Trp (A) e do complexo Pd-Trp (B). (*
resíduo de H2O em DMSO) ................................................................................... 45
Figura 24. Espectros de NMR de 13C do Trp e do complexo Pd-Trp. ................... 47
Figura 25. Mapas de contorno de NMR de {15N, 1H} HMBC do Trp e do complexo
Pd-Trp. O acoplamento do 15N com 1H a três ligações foi utilizado para se
observar o deslocamento químico do 15N. ............................................................ 49
Figura 26. Espectros no UV-Vis do (__) Trp e do complexo (__) Pd-Trp em DMSO.
.............................................................................................................................. 50
Figura 27. Estrutura otimizada para o complexo Pd-Trp. Paládio (●) Oxigênio (●)
Nitrogênio (●) Carbono (●) Hidrogênio (branco). ................................................... 51
Figura 28. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Pt-
Trp em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa a
diferença de massa entre os dois patamares. ....................................................... 54
Figura 29. Espectros de massas do complexo Pt-Trp, A) ESI(+)-QTOF MS
espectro de massa de m/z 130 a 1300, mostrando o íon [Pt(Trp)2+H]+ como a
espécie mais abundante. B) comparação isotópica com padrão para a espécie
monoprotonada [Pt(Trp)2+H]+ de m/z 601,13. ...................................................... 55
Figura 30. Espectro de massas do íon [Pt(Trp)2+H]+ em m/z 602,14. O termo Trp é
usado aqui para descrever o ligante triptofano na sua forma aniônica (menos um
átomo de hidrogênio, C11H11N2O2-). ...................................................................... 56
xxvii
Figura 31. Espectros no infravermelho do Trp (a) e do complexo Pt-Trp (b). ....... 57
Figura 32. Espectro de NMR de 13C no estado sólido do complexo Pt-Trp (*)
deslocamentos químicos referentes aos átomos de carbono do anel indólico. ..... 58
Figura 33. Espectro de NMR de 15N no estado sólido do complexo Pt-Trp. ......... 59
Figura 34. Estruturas otimizadas para o complexo Pt-Trp. Platina (●) Oxigênio (●)
Nitrogênio (●) Carbono (●) Hidrogênio (branco). ................................................... 60
Figura 35. Espectros vibracionais para as estruturas cis e trans do complexo Pt-
Trp, usando B3LYP/LANL2DZ com e sem PCM. .................................................. 62
Figura 36. Citotoxicidade do complexo Ag-Trp. Células Balb/c 3T3, SK-Mel 103 e
Panc-1 foram tratadas com diferentes concentrações dos complexos em
suspensão por 48h. Cisplatina foi utilizada como controle positivo de
citotoxicidade. ........................................................................................................ 69
Figura 37. Citotoxicidade do complexo Pd-Trp. Células Balb/c 3T3, SK-Mel 103 e
Panc-1 foram tratadas com diferentes concentrações dos complexos em
suspensão por 48h. Cisplatina foi utilizada como controle positivo de
citotoxicidade. ........................................................................................................ 70
Figura 38. Citotoxicidade do complexo Pt-Trp. Células Balb/c 3T3, SK-Mel 103 e
Panc-1 foram tratadas com diferentes concentrações dos complexos em
suspensão por 48h. Cisplatina foi utilizada como controle positivo. Os valores são
apresentados como % em relação ao controle, considerando as células não
tratadas como 100%. Os resultados representam a média de três experimentos
independentes. ...................................................................................................... 71
Figura 39. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo
Pd-tra em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa
a diferença de massa em porcentagem entre os dois patamares. ........................ 73
Figura 40. Espectros de massas do complexo Pd-tra, A) ESI(+)-QTOF espectro de
massa de m/z 200 a 1000, apresentando o íon [Pd(tra)2Cl‒HCl]+ como a espécie
mais abundante. B) Comparação isotópica do íon [Pd(tra)2Cl‒HCl]+ de m/z 461,07
teórico e experimental. .......................................................................................... 74
Figura 41. Espectro de massas do íon fragmentado para o íon [Pd(tra)2Cl‒HCl]+
de m/z 461,07. ....................................................................................................... 75
xxviii
Figura 42. Espectros no infravermelho da tra (a) e do complexo Pd-tra (b). ........ 76
Figura 43. Espectro de NMR de 1H da tra e do complexo Pd-tra. ........................ 77
Figura 44. Espectro de NMR de 13C{1H} da tra. .................................................... 79
Figura 45. Espectro de NMR de 13C{1H} do complexo Pd-tra. .............................. 79
Figura 46. Mapas de contorno de NMR de {15N,1H} da tra e do complexo Pd-tra. O
acoplamento do 15N com o 1H a três ligações foi utilizado para visualização dos
deslocamentos químicos dos átomos de 15N. ....................................................... 81
Figura 47. Estruturas teóricas para os isômeros possíveis para o complexo Pd-tra:
isômero cis (a) e isômero trans (b). Identificações dos átomos: paládio (●), cloro
(●), carbono (●), nitrogênio (●) e hidrogênio (branco). .......................................... 82
Figura 48. Espectros no IR do complexo Pd-tra e das estruturas teóricas dos
isômeros cis e trans com a atribuição das três bandas úteis para sugerir que o
isômero cis-Pd-tra foi obtido. ................................................................................. 83
Figura 49. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo
Ag-mef em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm
representa a diferença de massa em porcentagem entre os dois patamares. ...... 85
Figura 50. Espectros no infravermelho do mef e do complexo Ag-mef. ............... 86
Figura 51. Espectro de NMR de 13C no estado sólido do mef. ............................. 87
Figura 52. Espectro de NMR de 13C no estado sólido do complexo Ag-mef. ....... 88
Figura 53. Espectros de NMR de 15N no estado sólido do mef e do complexo Ag-
mef. ....................................................................................................................... 89
Figura 54. Estruturas otimizadas para o complexo Ag-mef. A) Modo de
coordenação bidentado em ponte B) e estrutura bidentada. Prata (●) Oxigênio (●)
Nitrogênio (●) Carbono (●) Hidrogênio (branco). ................................................... 90
Figura 55. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo
Pd-mef em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm
representa a diferença de massa em porcentagem entre os dois patamares. ...... 92
Figura 56. Espectro de massas A) ESI(+)-MS do complexo [Pd(mef)2(bipy)] (m/z
200−900) e B) Comparação de padrão isotópico (m/z 502,07). ............................ 93
Figura 57. Espectros no infravermelho do mef e do complexo Pd-mef. ............... 94
xxix
Figura 58. Espectros de NMR de 1H do mef em DMSO-d6 e do complexo Pd-mef
em CDCl3. ............................................................................................................. 96
Figura 59. Espectros de NMR de 13C do mef e do complexo Pd-mef................... 98
Figura 60. Mapas de contorno de NMR de {15N, 1H} do mef, do precursor
[PdCl2(bipy)] e do complexo Pd-mef obtido pela técnica de acoplamento a
múltiplas ligações. O acoplamento do 15N com o 1H a três ligações foi utilizado
para adquirir o deslocamento químico do 15N. Deslocamentos químicos do 15N
indicados nos espectros. ....................................................................................... 99
Figura 61. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo
Au-car em atmosfera oxidante com taxa de aquecimento de 5 °C/min. Δm
representa a diferença de massa em porcentagem entre dois patamares. ......... 103
Figura 62. Espectros na região do infravermelho da car e do complexo Au-car. 104
Figura 63. Espectro de NMR de 13C da car. ....................................................... 106
Figura 64. Espectro de NMR de 13C do complexo Au-car. ................................. 106
Figura 65. Espectro de NMR de 15N da car. ....................................................... 107
Figura 66. Espectros de NMR de 15N do complexo Au-car. ............................... 108
xxx
xxxi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Resultados de análise elementar do complexo de prata(I) com triptofano
[Ag(C11H11N2O2)]. .................................................................................................. 28
Tabela 2. Dados das análises de NMR de 13C{1H} e NMR de 15N{1H} do Trp e do
complexo Ag-Trp. .................................................................................................. 35
Tabela 3. Parâmetros geométricos obtidos para Trp e Ag-Trp usando
DFT/B3LYP/LANL2DZ. ......................................................................................... 37
Tabela 4. Resultados de análise elementar do complexo de paládio(II) com
triptofano [Pd(C11H11N2O2)2]·2H2O. ....................................................................... 39
Tabela 5. Dados das análises de NMR em solução de 13C{1H} e NMR de {15N,1H}
do Trp e Pd-Trp. .................................................................................................... 48
Tabela 6. Resultados de análise elementar do complexo de platina(II) com
triptofano [Pt(C11H11N2O2)2]·6H2O. ........................................................................ 52
Tabela 7. Dados de NMR de 13C{1H} e 15N{1H} para o Trp e do complexo Pt-Trp. 58
Tabela 8. Parâmetros geométricos selecionados obtidos por DFT usando B3LYP
para Trp e Trp na sua forma zwitteriônica (Trp-ZW) e B3LYP/ LANL2DZ para Pt-
Trp PCM = água). .................................................................................................. 61
Tabela 9. Valores experimentais dos modos vibracionais do triptofano, e do
complexo Pt-Trp na região espectral entre 4000 − 400 cm-1 e os valores teóricos
obtidos pelo método de modelagem por DFT usando B3LYP para o triptofano,
triptofano zwitteriônico (Trp-ZW) na faixa de 4000 – 400 cm-1 e para os complexos
na faixa entre 4000 − 0 cm-1 para as estruturas cis e trans usando B3LYP/
LANL2DZ; vs: muito forte; s: forte. ........................................................................ 63
Tabela 10. Valores das distâncias de ligação M−N e M−O dos complexos obtidos
com triptofano calculadas por DFT/B3LYP/LANL2DZ. .......................................... 64
Tabela 11. Valores dos modos de estiramento assimétrico e simétrico do grupo
carboxilato. ............................................................................................................ 65
Tabela 12. Perfis da sensibilidade das cepas bacterianas em relação aos
complexos de Pd(II) e Ag(I) com triptofano, denominados Pd-Trp e Ag-Trp,
triptofano (Trp), K2PdCl4, AgNO3 e os antibióticos gentamicina (GEN) e ceftriaxona
(CRO) segue tabela. ............................................................................................. 68
xxxii
Tabela 13. Resultados de análise elementar do complexo Pd-tra
[PdCl2(C10H12N2)2]. ................................................................................................ 72
Tabela 14. Dados obtidos dos espectros de NMR de 1H da tra e do complexo
Pd-tra. ................................................................................................................... 78
Tabela 15. Dados da análise de NMR em solução de 13C{1H} e {15N,1H} da tra e
Pd-tra. ................................................................................................................... 80
Tabela 16. Distâncias e ângulos importantes das estruturas teóricas para os dois
possíveis isômeros cis-trans do complexo [PdCl2(tra)2]. ....................................... 82
Tabela 17. Resultados de análise elementar do complexo Ag-mef. ..................... 84
Tabela 18. Resultados de análise elementar do complexo de Pd-mef
[Pd(mef)2(bipy)]. .................................................................................................... 91
Tabela 19. Dados obtidos com espectros de NMR de 1H do mef e do complexo
Pd-mef. .................................................................................................................. 95
Tabela 20. Dados de deslocamentos químicos de NMR 13C{1H} e {15N,1H} do mef,
[PdCl2(bipy)] e [Pd(mef)2(bipy)]. ............................................................................ 97
Tabela 21. Perfil da atividade antibacteriana dos complexos Pd-tra e
[Pd(mef)2(bipy)], do [Pd(Cl)2(bipy)], da triptamina (tra), do mef, do DMSO, do
Li2PdCl4, e dos antibióticos gentamicina (GEN) e cefepima (CPM). ................... 101
Tabela 22. Resultados de análise elementar para o complexo de Au-car
[Au(C9H13N4O3)Cl2]·2H2O. ................................................................................... 101
Tabela 23. Atribuições das bandas de absorção na região do infravermelho para a
carnosina de acordo com a literatura []. .............................................................. 103
Tabela 24. Dados de NMR de 13C e 15N para a car e o complexo Au-car. ......... 105
1
CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO
2
1. Introdução
1.1. Aspectos históricos e uso dos complexos metálicos na
clínica médica
Íons metálicos e seus complexos metálicos têm sido considerados como
agentes terapêuticos há séculos. Experimentos com metalofármacos foram
realizados pela primeira vez com base no conhecimento das propriedades tóxicas
de íons metálicos em sistemas biológicos [1]. Uma das aplicações mais
conhecidas de compostos metálicos como fármacos é o uso de compostos de
prata como agentes antibacterianos. Como exemplo, podemos citar a sulfadiazina
de prata (Figura 1) que é um composto polimérico insolúvel em água que libera
lentamente íons Ag(I), sendo utilizada como um creme de uso tópico para prevenir
infecções bacterianas em casos de queimaduras graves desde 1968 [2]. Marx e
Barillo sugerem que há correlação direta entre a letalidade bacteriana e a
concentração de íons prata livres no meio. A prata iônica é altamente reativa e irá
se combinar com os haletos (especialmente o cloreto), com moléculas orgânicas
que possuem grupo ácido carboxilico, proteínas carregadas negativamente e com
DNA e RNA [3].
Figura 1. Estrutura da sulfadiazina de prata.
Outro exemplo notável do uso de compostos contendo metais como
agentes farmacêuticos é a cisplatina ou cis-diaminodicloroplatina(II). É
interessante notar que, no entanto, os primeiros estudos com cisplatina estavam
relacionados com a sua atividade antibacteriana em cepas de Escherichia coli.
Apesar de sua ampla utilização como fármaco antitumoral no tratamento de
diversos tipos de câncer como de testículos, ovários, garganta, entre outros, a
3
cisplatina demonstrou possuir efeitos colaterais relacionados à toxicidade, tais
como nefrotoxicidade, hematotoxicidade e toxicidade gastrointestinal, incluindo
náuseas e vômitos. Este composto tem sido utilizado na clínica médica no
tratamento do câncer desde 1978 [4]. Outros complexos análogos à cisplatina
(Figura 2) como carboplatina e oxaliplatina, foram aprovados para uso sendo a
nedaplatina, lobaplatina e heptaplatina aprovadas para uso no Japão, China e
Coréia do Sul, respectivamente [5].
Figura 2. Estrutura dos compostos à base de platina(II) utilizados no tratamento
de câncer [5].
A eficácia no uso da cisplatina e de seus análogos têm sido dificultada
pelos efeitos adversos que surgem principalmente pela complexação da platina
com proteínas, peptídeos e a resistência das células alvo [4]. Os efeitos
indesejados apresentados pela cisplatina incentivam a pesquisa por complexos
análogos contendo novos ligantes, como forma de contornar tais efeitos e ampliar
o espectro de ação dos complexos de platina(II). Além disso, o paládio(II) e o
ouro(III) são íons metálicos que apresentam geometria de coordenação e
configuração eletrônica análogas à platina(II) sendo, portanto, explorados no
desenvolvimento de novos compostos para o tratamento do câncer, tendo como
alvo principal o DNA [6,7].
4
Os complexos de paládio(II), de acordo com a natureza química do ligante,
também podem apresentar atividade antiviral, antimalárica, antifúngica e
antibacteriana, o que tem incentivado pesquisas para aplicações medicinais. Em
geral, a utilização de complexos de Pd(II) na medicina atualmente é limitada. A
única aplicação desse metal é como isótopo radioativo (103Pd) no tratamento de
câncer de próstata em rápido crescimento [8,9].
Embora se tenha conhecimento do uso medicinal do ouro desde a
antiguidade, a observação da atividade bactericida do dicianoaurato(I) de potássio
contra o bacilo da tuberculose in vitro levou à investigação do possível uso de
complexos de ouro no tratamento da tuberculose. A suposição feita inicialmente
por Jacques Forestier que a doença reumatóide era uma doença infecciosa
semelhante à tuberculose o levou a administrar tiopropanolsulfonatoaurato(I) de
sódio em 15 pacientes com doença inflamatória reumática. O sucesso desse
experimento inicial levou muitos pesquisadores a investigarem os efeitos tóxicos e
os benefícios dos complexos de ouro como antiartríticos [10], sendo a auranofina
(Figura 3) um fármaco classificado pela Organização Mundial de Saúde como
agente anti-reumático.
O
O
O S
O OO
O
O
O
Au
P
Figura 3. Estrutura da auranofina.
Os compostos contendo Au(III), por sua vez, têm recebido grande atenção
por serem capazes de interromper o crescimento de células tumorais,
possivelmente pela inibição da enzima tiorredoxina redutase (TrxR), com eficiência
e especificidade [11].
5
Alguns autores relatam que a ação biológica dos complexos de Au(III) é
também devida à interação direta com o DNA, modificando sua conformação
através de ligações interfitas e também pela ruptura da cadeia de DNA [12].
Al-Jaroudi et al. reportaram recentemente complexos do tipo
[(DACH)Au(en)Cl3], nos quais 1,2-DACH = cis-, trans-1,2- e S,S-1,2-
diaminociclohexano e en = etilenodiamina, os quais apresentaram propriedades
citotóxicas. Os valores de IC50 obtidos revelam que a citotoxicidade in vitro dos
complexos [{cis-(1,2-DACH)}Au(en)]3+ e [{(S,S)-(+)-(1,2-DACH)}Au(en)]3+ contra a
linhagem de célula SGC-7901 (linhagem celular de câncer gástrico humano) são
5,5 µmol dm-3 e 5,8 µmol dm-3 respectivamente, sendo valores menores que o
apresentado pela cisplatina [13].
Amani et al. reportaram uma série de complexos de Au(III), [Au(4,4’-
dmbipy)X2]+Y- onde X= Cl, Br, Y= [AuCl4], [AuCl2], [ClO4], [AuBr4] e com 4,4’-
dmbipy = 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina, os quais foram avaliados quanto à atividade
citotóxica sobre três linhagens de células de câncer humano: células de câncer de
pele da epiderme A431, células de câncer cervical HeLa e câncer de colón HT-29.
Os resultados mostraram que o ânion desempenha importante papel na
citotoxicidade, sendo que compostos que possuem ânios [AuX4] apresentaram
boa atividade antineoplásica sobre as linhagens de células testadas comparada à
cisplatina [14].
Há poucos relatos relacionados à atividade antibacteriana e antifúngica dos
compostos de ouro(III), uma vez que os compostos obtidos são investigados como
potenciais agentes antitumorais. No entanto, o desenvolvimento de complexos
com Au(III) para uso terapêutico tem sido dificultado pela sua baixa estabilidade,
uma vez que são sujeitos à hidrólise e redução a ouro(I) em condições fisiológicas
[11].
6
1.2. O desenvolvimento de complexos metálicos com
atividades antimicrobianas e antitumorais
Na última década, um aumento extraordinário na síntese e nos ensaios
biológicos de novos metalofármacos tem sido observado. Especificamente, devido
ao crescimento de cepas bacterianas multi-resistentes, a síntese de novos
agentes antibacterianos de prata(I) e ouro(I) e também de platina(II) e paládio(II),
para o tratamento de doenças infecciosas tem sido relatada.
Tan et al. reportaram a obtenção de novos complexos de prata [Ag(Th-
Th)]2∙2(NO3) e [Ag(Py-Py)] usando como ligantes bases de Schiff derivadas da
etilenodiamina com 2-acetiltiazol ou 2-acetilpirazina (abreviadas como Th-Th e Py-
Py, respectivamente). As atividades antitumorais dos complexos de Ag(I) foram
avaliadas contra linhagem de células de câncer de pulmão A549. Os complexos
possuem citotoxicidade elevada, sendo os valores de IC50 = 3,15 e 9,73 µ mol dm-
3 respectivamente, que são menores ou similares aos valores apresentados pela
cisplatina [15].
Kalinowska-Lis et al. relataram na literatura três novos complexos de Ag(I)
com 4-(hidroximetil)piridina, 2,6-di(hidroximetil)piridina e 2-
(hidroximetil)benzimidazol. Tais complexos foram testados quanto às suas
atividades antibacterianas e antifúngicas, sobre S. aureus ATCC6538,
Staphylococcus epidermidis ATCC12228 e Candida albicans ATCC10231. Todos
os complexos demonstraram atividade considerável, especialmente sobre C.
albicans, com valores de concentração inibitória mínima (CIM) variando de 10 a 20
mg dm-3 [16].
A atividade antibacteriana de novos complexos com tetraciclinas foi também
reportada, mostrando que em alguns casos os complexos são praticamente tão
eficientes quanto às tetraciclinas livres, em inibir o crescimento de E. coli e 16
vezes mais potentes que a tetraciclina livre contra E. coli HB101/pBR322, uma
espécie de bactéria resistente à tetraciclina [17].
Em nosso grupo de pesquisa, novos compostos contendo os íons
platina(II), paládio(II), ouro(I) e prata(I) têm sido sintetizados e avaliados como
7
agentes antibacterianos e antitumorais. Abbehausen et al. descreveram a síntese
e os ensaios antibacterianos preliminares de dois novos complexos de prata(I) e
ouro(I) com N-acetil-cisteína e 2-mercaptotiazolina, respectivamente [18,19]. Os
compostos se mostraram eficazes sobre cepas bacterianas Gram-positivas e
Gram-negativas. O composto de ouro(I) com 2-mercaptotiazolina também
apresentou citotoxicidade em linhagem de células HeLa, induzindo a morte de
85% das células na concentração de 2,0 µmol dm-3. Spera et al. descreveram a
atividade do complexo de paládio(II) com desoxialiina, de composição
[Pd(C12H22O4N2S2)]. O composto apresentou atividade antibacteriana sobre as
bactérias S. aureus, E. coli e P. aeruginosa [20]. Mais recentemente, Nunes et al.
publicaram a síntese de dois novos complexos de Ag(I) com sulfatiazol (Ag-sft) e
sulfametoxazol (Ag-sfm). Estudos microbiológicos mostraram a atividade
antibacteriana dos complexos Ag-sft e Ag-sfm sobre cepas bacterianas Gram-
positivas e Gram-negativas, com valores de CIM variando de 3,45 a 6,90 mmol
dm-3 para o complexo com sulfatiazol e de 1,74 a 13,9 mmol dm-3 para o complexo
com sulfametoxazol [21]. Além disso, um complexo dimérico de platina(II) com
sulfóxido de metionina, de fórmula [(C5H10NO3S)Pt(-Cl)2Pt(C5H10NO3S)]2,5H2O e
um composto polimérico de ouro(I) com N-acetil-cisteína foram também
preparados e mostraram atividade antibacteriana sobre cepas Gram-positivas e
Gram-negativas [22-23].
1.3. O uso de diferentes classes de ligantes para síntese de
complexos metálicos
A descoberta das propriedades antitumorais da cisplatina e a sua
introdução na clínica médica em 1971 representam o marco mais importante dos
fármacos anticâncer. A cisplatina pode entrar na célula pelo transportador de
cobre (CTR1) e por difusão passiva. Uma vez dentro da célula, a cisplatina é
ativada com a saída dos cloretos e adição de moléculas de água para formar uma
espécie reativa, processo este facilitado pela concentração relativamente baixa de
cloreto encontrados no citoplasma da célula. No citoplasma, a espécie reativa
8
reage preferencialmente com moléculas que contêm enxofre, por exemplo cisteína
e metionina. Estas espécies incluem glutationa e metalotioneína. Algumas células
se tornam resistentes à cisplatina quando os níveis de glutationa e
metalotioneínas são relativamente altos, devido à alta afinidade por platina(II).
Este processo leva à inativação da cisplatina. Nos últimos anos tem se
considerado também que proteínas de efluxo envolvidas no transporte de cobre
contribuem para a resistência à cisplatina [24].
O grande sucesso da cisplatina no tratamento do câncer levou à síntese e
avaliação biológica de um grande número de moléculas de análogas de cisplatina.
A oxaliplatina foi desenvolvida na década de 70 e em contraste com cisplatina e
carboplatina, o acúmulo de oxaliplatina é menos dependente do transportador de
cobre CTR1. No entanto, a atividade mais promissora da utilização da oxaliplatina
é atingida sobre câncer de cólon quando esta é usada em combinação com 5-
fluorouracil. A carboplatina foi obtida baseada na hipótese de que um grupo de
saída mais estável que o cloreto pudesse reduzir a toxicidade sem comprometer a
eficácia antitumoral. Está hipótese acabou por se mostrar verdadeira. Assim, a
carboplatina foi introduzida em 1980 na clínica, sendo um análogo de segunda
geração, mais seguro, além de apresentar um espectro de atividade semelhante
ao da cisplatina. No entanto, o ritmo de se produzir novos fármacos a base de
platina desacelerou por um período. Porém, nos últimos anos o interesse em
desenvolver novos fármacos à base de platina está aumentando [24].
A picoplatina foi obtida para proporcionar maior impedimento estérico em
torno do centro de platina, isto foi sugerido para reduzir a inativação por espécies
contendo enxofre como glutationa e metalotioneínas. As principais estratégias
atuais para contornar a resistência à cisplatina e carboplatina são: aumentar os
níveis de platina que atingem o tumor (por exemplo, fazendo uso de compostos de
platina em lipossomas) resultando, assim, em maior morte celular; combinar
fármacos de platina existentes com fármacos orientados molecularmente (por
exemplo, bevacizumab) e utilizando novos fármacos de platina, como oxaliplatina,
que são capazes de contornar os mecanismos de resistência a cisplatina [24].
9
Justin e Stephen [5] e Giovagnini et al. [25] propõem três tipos de ligantes
diferentes na síntese de complexos de platina com atividade antitumoral como
mostrado na Figura 4.
Pt
L X
L X
R
R
Figura 4. Idealização de um complexo a base de platina semelhante à cisplatina
[5].
Neste caso, os ligantes L possuem nitrogênio sendo denominados ligantes
“não-abandonadores”, porque formam ligações mais estáveis com a platina, sendo
retidos no produto de adição final platina-DNA. Modificações no grupo ligante de
saída X, assim chamados porque eles são perdidos após a ligação da platina com
o DNA, podem alterar a estequiometria da reação, bem como a etapa de hidrólise.
Os ligantes axiais R compreendem à terceira categoria. Ligantes axiais estão
presentes apenas em complexos de platina(IV).
Neste sentido a teoria dos ácidos e bases de Lewis serve de modelo para
uma descrição qualitativa da dureza e moleza dos ácidos e bases feita por
Pearson. De acordo com Pearson [26] uma espécie “mole” em geral tem grande
raio atômico, baixa carga nuclear efetiva e alta polarizabilidade, enquanto que uma
espécie “dura” possui características opostas [27]. Os metais Ag(I), Au(I), Pd(II) e
Pt(II) são ácidos moles de Lewis e tem a tendência de formar ligações mais fortes
com enxofre (bases moles), enquanto que Au(III) forma ligações preferencialmente
com oxigênio e nitrogênio (bases duras) [28,29]. Uma variedade de moléculas tem
sido utilizada para se obter complexos de Pt(II) que apresenta geometria quadrado
planar. Dentre elas, podemos citar os derivados das tiossemicarbazonas [30] e os
derivados de dietilditiocarbamatos, que são usados na síntese de complexos
10
devido à redução da toxicidade renal, gastrointestinal e da medula óssea
induzidas pela cisplatina, sem redução de sua atividade antitumoral [31].
Devido à atividade antitumoral apresentada pela cis-[PtCl2(NH3)2] e
análogos, os ligantes que apresentam grupo amino têm sido usados como ligantes
relativamente não-lábeis para bloquear sítios de coordenação da platina(II), sendo
responsáveis pela diminuição do efeito citotóxico ou pelo transporte, enquanto que
o metal é responsável pelo efeito antineoplásico [32]. O grupo carboxilato também
serve como importante grupo do ponto de vista de química de coordenação e
bioinorgânica, com destaque para os complexos carboplatina, oxaliplatina,
nedaplatina, lobaplatina e heptaplatina que apresentam esse grupo, usados na
clínica médica [5]. A versatilidade do grupo carboxilato é relacionada com a ampla
variedade de modos de coordenação que este pode adotar [33]. A química de
coordenação de ácidos monocarboxílicos é bem estabelecida e um grande
número de complexos obtidos usando o grupo carboxilato foi caracterizado
estruturalmente. Nos complexos contendo o grupo carboxilato, o centro metálico
carregado positivamente (Mn+) encontra-se coordenado pelo grupo carboxilato
carregado negativamente (COO-) e a ligação entre os metais e o grupo carboxilato
varia entre iônica e covalente [34].
Quanto à atividade antimicrobiana dos metais, Lemire et al. relataram que
os mecanismos de toxicidade são específicos para cada metal. Os metais podem
causar disfunção em proteínas, produzir espécies reativas de oxigênio e depleção
dos antioxidantes e interagir com a membrana bacteriana causando a perda da
forma e da mobilidade da bactéria, levando à lise celular [35].
Nesta Tese, foram usados como ligantes um aminoácido essencial, o
triptofano (Trp), e um dipeptídeo, a carnosina (car). Tais ligantes são versáteis do
ponto de vista de química de coordenação e apresentam propriedades biológicas
importantes descritas na literatura. Foram utilizados, ainda, um derivado do
triptofano, a triptamina (tra), e um anti-inflamatório não-esteroidal, o ácido
mefenâmico. A seguir, iremos descrever mais detalhadamente as propriedades de
tais ligantes, justificando o porquê de suas escolhas.
11
1.4. Ligantes bioativos usados neste trabalho
Aminoácidos são excelentes agentes complexantes de metais, pois podem
formar quelatos através dos grupos amino e carboxilato. Contendo átomos de
nitrogênio e oxigênio disponíveis para a coordenação, esta classe de ligantes é
considerada versátil do ponto de vista da química de coordenação [18]. O
triptofano (C11H12N2O2 204,21 g mol-1, pKCOOH: 2,38; pKNH2: 9,44 Trp) é um
aminoácido essencial e precursor da serotonina, um neurotransmissor
responsável pelo controle do apetite, sono e humor [36]. O Trp contém pelo menos
três sítios de coordenação a metais: o átomo de oxigênio do grupo carboxilato e
também os átomos de nitrogênio do grupo NH2 e NH do anel indólico, como
mostrado na Figura 5. Um complexo de Ag(I) com triptofano de composição
Ag3C22H22O7N5 foi relatado anteriormente [37], bem como um complexo de
cobre(II), de fórmula [Cu(Trp)2], o qual demonstrou possuir atividade anti-
inflamatória [34]. Çakir e Biçer [38] descreveram a síntese de um complexo de
vanádio com triptofano com a fórmula de coordenação Na4[V3O9(Trp)]. Nenhuma
aplicação biológica foi descrita pelos autores. Além disso, os complexos de
paládio(II) mistos [Pd(dien)(Trp)]+ e [Pd(dien)(N-AcTrp)]+, sendo N-acetiltriptofano
(N-AcTrp) e dietilenotriamina (dien), foram descritos na literatura [39]. A
coordenação do triptofano ao Pd(II) ocorreu pelo átomo de nitrogênio do grupo
NH2, enquanto a dietilenotriamina se coordena de forma tridentada ao Pd(II),
levando a uma geometria quadrado planar ao redor do centro metálico.
A triptamina (C10H12N2 160,22 g mol-1, tra), por sua vez, é um alcalóide
monoamínico bioativo encontrado em plantas, fungos e animais, usada por
humanos por seu efeito psicotrópico. Sua estrutura química difere da serotonina
(5-hidroxitriptamina), pela ausência de um grupo hidroxila na posição 5 do anel
aromático. A tra contém uma cadeia lateral flexível ligada ao anel indólico e é
estruturalmente semelhante ao aminoácido triptofano, do qual pode ser obtida pela
ação da enzima descarboxilase. A estrutura da tra é mostrada na Figura 5. Esta
molécula é encontrada em quantidades mínimas no cérebro de mamíferos e
acredita-se que desempenha função de neurotransmissor ou neuromodulador [40].
Uma investigação minuciosa de dezenas de compostos derivados de tra foi
12
publicada [41]. A estrutura da triptamina, em particular seu anel indólico, pode ser
parte da estrutura de alguns dos compostos mais complexos como, por exemplo a
serotonina, a dietilamida do ácido lisérgico e melatonina.
(a) (b)
Figura 5. Estruturas do triptofano (a) e da triptamina (b).
O ácido mefenâmico (C15H15NO2 241,28 g mol-1, mef), cuja estrutura é
apresentada na Figura 6, é um potente inibidor da síntese de prostaglandinas, que
estão intimamente ligadas a processos inflamatórios. Tal fármaco é indicado em
casos de dores musculares, dentárias, cefaleias, dismenorréia primária, síndrome
pré-menstrual e dores pós-parto.
O
HN
OH
Figura 6. Estrutura do ácido mefenâmico.
Topacli e Ide [42] determinaram a estrutura de um complexo de cádmio com
ácido mefenâmico. No entanto, não foram descritos estudos sobre a atividade
biológica deste complexo. Azócar et al. [43] recentemente relataram a síntese de
um novo complexo de Ag(I) com ácido mefenâmico, propondo uma coordenação
bidentada em ponte do ligante à prata(I) pelos oxigênios do grupo carboxilato.
Entretanto, o trabalho tratou especificamente da caracterização espectroscópica
do complexo, além do estudo de fotodegradação. Complexos de cobre(II) com
ácido mefenâmico na presença de água como ligante ou de ligantes heterocíclicos
13
N-doadores foram sintetizados e caracterizados. O estudo da interação dos
complexos com DNA de timo de bezerro (CT-DNA) mostrou que os complexos
podem se ligar ao DNA e o di(aquo)tetra(mefenamato)dicobre(II) apresenta
elevada constante de ligação com o DNA [44].
A carnosina (C9H14N4O3 226,23 gmol-1) é um dipeptídeo (β-alanina-L-
histidina) endógeno abundante (Figura 7) e amplamente distribuído no tecido
muscular e nervoso de diversas espécies de animais [45]. Muitas funções
biológicas têm sido atribuidas à carnosina, incluindo sua utilização como tampão
fisiológico, como agente promotor de cicatrização de feridas, como agente
quelante de metais e como antioxidante [46,47]. Carnosina é considerada como
uma substância com elevado potencial para inibir o crescimento de células
malignas NIH3T3 in vivo em modelo experimental animal [48]. Recentemente
Gaunitz e Hipkiss descreveram a atual perspectiva para um possível uso de
carnosina como um agente terapêutico antineoplásico, em especial para o
tratamento de tumores cerebrais malignos, tais como glioblastoma [49].
H2N NH
O
O OH
NH
N
Figura 7. Estrutura da carnosina.
O interesse em estudar a interação de carnosina com íons metálicos surgiu
após os trabalhos de Smith et al., no qual foi observado que os íons metálicos
Mn(II) e Zn(II) estabilizavam a enzima carnosinase, que hidrolisa a carnosina.
Então, Lenz e Martell determinaram a constante de estabilidade dos complexos
formados entre a carnosina e mais de uma dezena de íons metálicos,
evidenciando a formação de quelatos. Assim, ralataram que a interação de Ag(I)
com carnosina resulta na precipitação de um sólido branco, cuja composição não
foi discutida [50]. A carnosina é um ligante polidentado que oferece cinco
potenciais sítios de ligação, quando feita sua interação com íons metálicos, sendo
os pontos possíveis de coordenação os dois nitrogênios do anel imidazol, um
14
grupo carboxilato e um grupo amino terminal, além do nitrogênio da ligação
peptídica. O tipo de complexo formado depende fortemente do cátion metálico,
das interações ligante-metal e do pH do meio reacional [51]. A seguir,
apresentaremos os objetivos específicos desta tese.
15
CAPÍTULO 2 OBJETIVOS
16
2. Objetivos
2.1. Objetivo geral
Esta Tese teve como objetivos a obtenção de novos complexos de Ag(I),
Pd(II), Pt(II) e Au(III) com ligantes bioativos, bem como a avaliação de suas
atividades antibacterianas e antitumorais em ensaios in vitro.
2.2. Objetivos específicos
● Sintetizar novos complexos de Ag(I), Pd(II), Pt(II) e Au(III) com os ligantes
triptofano, triptamina, ácido mefenâmico e carnosina;
● Otimizar os métodos de síntese em relação aos valores de pH ideais,
concentração, temperatura, tempo de reação e proporção metal-ligante;
● Caracterizar os novos complexos obtidos usando várias técnicas instrumentais,
tais como análise elementar, espectrometria de massas, espectroscopia na região
do infravermelho, espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) de 1H,
13C e 15N, espectroscopia eletrônica de absorção na região no UV-Vis, análise
termogravimétrica e análise térmica diferencial (TG/DTA);
● Estudar as atividades antibacterianas e antitumorais in vitro dos complexos
obtidos.
17
CAPÍTULO 3 MATERIAIS E MÉTODOS
18
3. Materiais e métodos
3.1. Materiais
Os reagentes L-triptofano (Trp) 98%, ácido mefenâmico (mef), triptamina
(tra) 98%, L-carnosina (car) 99%, tetracloropaladato(II) de lítio (Li2[PdCl4]∙xH2O),
tetracloroplatinato(II) de potássio (K2[PtCl4]) 98%, tetracloropaladato(II) de potássio
K2[PdCl4], nitrato de prata (AgNO3) 99%, tetracloroaurato(III) de potássio
(K[AuCl4]), 2,2’-bipiridina (bipy) 98%, cisplatina e brometo de (3-(4,5-dimetiltiazol-
2-il)-2,5-difeniltetrazólio) (MTT), foram adquiridos dos laboratórios Sigma-Aldrich.
Os demais reagentes, solventes, vidrarias e materiais utilizados são de uso
rotineiro em laboratórios de química, sendo mantidos sob estoque comum.
3.2. Sínteses dos complexos
3.2.1. Síntese do complexo de Ag(I) com triptofano
O complexo de prata(I) com triptofano (Ag-Trp) foi sintetizado pela reação de
1,0 x 10-3 mol de uma solução aquosa recém preparada de triptofanato de
potássio (10,0 cm3, pH=10) com 1,0 x 10-3 mol de uma solução aquosa de AgNO3
(5,0 cm3). A síntese do complexo foi realizada sob agitação à temperatura
ambiente. Após 1 hora e 30 minutos de constante agitação, o sólido branco obtido
foi separado por filtração, lavado com água fria e seco em dessecador com P2O5.
O rendimento foi 65%.
3.2.2. Síntese do complexo de Pd(II) com triptofano
O complexo de paládio(II) com triptofano (Pd-Trp) foi sintetizado pela reação
de 1,0 x 10-3 mol de uma solução aquosa recém preparada de triptofanato de
potássio (10,0 cm3, pH=10) com 5,0 x 10-4 mol de uma solução aquosa de
K2[PdCl4] (5,0 cm3). Após 1h e 30 minutos de constante agitação à temperatura
ambiente, o sólido alaranjado obtido foi separado por filtração, lavado com água
fria e seco em dessecador com P2O5. O rendimento da síntese foi 74%.
19
3.2.3. Síntese do complexo de Pt(II) com triptofano
O complexo de platina(II) com triptofano (Pt-Trp) foi sintetizado pela reação de
1,0 x 10-3 mol de uma solução aquosa recém preparada de triptofanato de
potássio (10,0 cm3, pH = 10) com 5,0 x 10-4 mol de uma solução aquosa de
K2PtCl4 (5,0 cm3). Após 20 horas de agitação constante à temperatura ambiente, o
sólido escuro obtido foi recolhido por filtração, lavado com água fria e seco em
dessecador com P2O5. O rendimento da síntese foi 67%.
3.2.4. Síntese do complexo de Pd(II) com triptamina
O complexo de paládio(II) com triptamina (Pd-tra) foi sintetizado pela reação de
1,0 x 10-3 mol de uma solução de triptamina em etanol (10 cm3) com 5,0 x 10-4 mol
de uma solução de Li2PdCl4 em etanol (5,0 cm3). Após 90 minutos de constante
agitação à temperatura ambiente, o sólido alaranjado obtido foi separado por
filtração, lavado com etanol e seco sob vácuo. O rendimento da síntese foi 64%.
3.2.5. Síntese do complexo de Ag(I) com ácido
mefenâmico
O complexo de prata(I) com ácido mefenâmico (Ag-mef) foi sintetizado pela
reação de 1,0 x 10-3 mol de uma solução aquosa recém preparada de ácido
mefenâmico em KOH (10,0 cm3, pH=10), com 1,0 x 10-3 mol de uma solução
aquosa de AgNO3 (5,0 cm3). Após 50 minutos de constante agitação à
temperatura ambiente, o sólido branco obtido foi separado por filtração, lavado
com água fria e seco em dessecador com P2O5. O rendimento foi 65%.
3.2.6. Síntese do complexo de Pd(II) com ácido
mefenâmico e bipiridina
O complexo [Pd(bipy)(mef)2] foi sintetizado pela reação de 2,0 x 10-3 mol de
uma solução de ácido mefenâmico em metanol contendo NaOH (10,0 cm3,
pH=10), com 1,0 x 10-3 mol de uma suspensão aquosa de [PdCl2(bipy)] (5,0 cm3).
Após 2 horas de constante agitação à temperatura ambiente, o sólido amarelo
20
obtido foi separado por filtração, lavado com metanol e seco em dessecador com
P2O5. O rendimento foi 60 %. O percussor de [PdCl2(bipy)] foi sintetizado como
reportado na literatura [52].
3.2.7. Síntese do complexo de Au(III) com carnosina
O complexo de ouro(III) com carnosina (Au-car) foi sintetizado pela reação de
1,0 x 10-3 mol de uma solução aquosa recém preparada de carnosina contendo
KOH (10,0 cm3, pH=10), com 1,0 x 10-3 mol de uma solução aquosa de KAuCl4
(5,0 cm3). Após 50 minutos de constante agitação à temperatura ambiente, o
sólido amarelo obtido foi separado por filtração, lavado com água fria e seco em
dessecador com P2O5. O rendimento foi de 46%.
3.3. Caracterização dos compostos
As análises elementares de carbono, hidrogênio e nitrogênio foram
realizadas usando o analisador CHNS/O Perkin Elmer 2400. Os espectros na
região do infravermelho (IR) foram obtidos de 4000 a 400 cm-1 utilizando o
espectrofotômetro Bomem−MB−Series Modelo B100, com resolução de 4 cm-1. As
amostras foram preparadas em pastilhas de KBr.
Medidas por espectrometria de massas por tempo de vôo (ESI-QTOF-MS)
foram realizadas em um equipamento Waters Synapt HDMS. As condições de
ionização e solventes foram otimizadas para cada amostra.
Como o complexo Ag-Trp é insolúvel nos diversos solventes testados, as
medidas de NMR de 13C{1H} e 15N foram feitas no estado sólido, utilizando o
equipamento Bruker 300 MHz, com polarização cruzada e rotação em ângulo
mágico (CP/MAS) com freqüência de rotação 10 kHz. O espectro de NMR de
15N{1H} no estado sólido foi obtido em equipamento Bruker Avance 400 MHz nas
mesmas condições utilizadas para obtenção dos espectros de carbono (CP/MAS)
em freqüência de rotação 6 kHz.
Os espectros de NMR em solução 1H do Trp e Pd-Trp foram registrados em
um espectrômetro Bruker Avance 250 MHz operando em 250,1 MHz para o
hidrogênio. O espectro de NMR 13C{1H} do Trp também foi registrado em um
21
espectrômetro Bruker Avance 250 MHz operando em 62,9 MHz para o 13C,
enquanto que o espectro de NMR de 13C{1H} do Pd-Trp foi obtido em um
espectrômetro Bruker Avance 400 operando em 100,6 MHz; as amostras foram
preparadas em solução de dimetilsulfóxido deuterado. Os dados de NMR
bidimensionais {15N,1H} para Trp e Pd-Trp foram adquiridos em um espectrômetro
Bruker Avance 400 MHz.
As medidas espectroscópicas no ultravioleta-visível (UV-vis) e estudos
cinéticos do complexo Pd-Trp foram realizados no equipamento Hewlett-Packard
8453, com detector de arranjo de diodos, utilizando cubeta de quartzo de 1 cm de
caminho óptico.
Os espectros de NMR de 13C{1H} no estado sólido para o Trp e do
complexo de platina(II) com triptofano (Pt-Trp) foram obtidos usando-se o
espectrômetro Bruker 300 MHz, utilizando a combinação de polarização cruzada e
rotação em ângulo mágico (CP/MAS), com frequência de 10 kHz. Os espectros de
NMR de 15N{1H} no estado sólido para o Trp e Pt-Trp foram obtidos usando o
espectrômetro Bruker 400 MHz, utilizando a combinação de polarização cruzada e
rotação em ângulo mágico (CP/MAS), com frequência de 6 kHz.
O espectro de NMR de 1H da tra foi registrado em um espectrômetro Bruker
Avance 250 MHz operando em 250,1 MHz e o espectro de NMR de 1H do Pd-tra
foi obtido em espectrometro Bruker Avance 400 MHz operando em 400,1 MHz. O
espectro de NMR de 13C{1H} da tra também foi registrado em um espectrômetro
Bruker Avance 250 MHz em 62,9 MHz, enquanto que o espectro de NMR de
13C{1H} do Pd-tra foi obtido em um espectrômetro Bruker Avance 400 MHz; as
amostras foram preparadas em solução de dimetilsulfóxido deuterado. Os dados
de NMR bidimensionais {15N,1H} para a tra e Pd-tra foram adquiridos em um
espectrômetro Bruker Avance 400 MHz.
Como o complexo de prata(I) com ácido mefenâmico (Ag-mef) também é
insolúvel nos diversos solventes testados, as análises do ligante e complexo foram
feitas através de medidas de NMR de 13C{1H} no estado sólido, utilizando o
equipamento Bruker Avance 300 MHz, com polarização cruzada e rotação em
ângulo mágico (CP/MAS), com frequência de 15 kHz. Os espectros de NMR de
22
15N{1H} no estado sólido foram obtidos em um equipamento Bruker Avance 400
MHz (CP/MAS), com frequência de rotação 10 kHz.
O espectro de NMR de 13C{1H} em solução do complexo [Pd(mef)2(bipy)] foi
obtido em um espectrômetro Bruker Avance 500 MHz operando em 125,7 MHz; a
amostra foi preparada em solução de CDCl3. Os dados de NMR bidimensionais
{15N,1H} para o precursor [PdCl2(bipy)] e para o [Pd(mef)2(bipy)] foram adquiridos
em um espectrômetro Bruker Avance 400 MHz, as amostras foram preparadas em
DMSO-d6 e CDCl3 deuterados, respectivamente.
As análises do complexo Au-car e do ligante foram feitas por medidas de
NMR 13C{1H} e 15N{1H} no estado sólido, utilizando o equipamento Bruker 300
MHz, com polarização cruzada e rotação em ângulo mágico (CP/MAS) e
freqüência de 10 kHz. Os espectros de NMR bidimensionais {15N, 1H} em solução
de DMSO-d6 da carnosina foram obtidos no espectrômetro Bruker Avance 400
MHz. Os espectros de NMR das amostras em solução foram obtidos em
temperatura de 298 K, enquanto que as amostras sólidas foram analisadas a 293
K.
Os estudos por análise termogravimétrica e térmica diferencial foram
realizados em um termoanalisador TGA/DTA simultâneo SEIKO EXSTAR 6000
utilizando-se fluxo de ar de 100 cm3 min-1 e taxa de aquecimento de 5 °C min-1 ou
10 °C min-1 de 25 °C a 1000 °C. Os resíduos do tratamento térmico a 900 °C dos
complexos foram analisadas em um difratômetro Shimadzu XRD-6000 (radiação
CuK = 1,5406 Å) com monocromador de grafite em temperatura ambiente. As
amostras foram analisadas na faixa de 2θ de 4° a 70°.
23
3.4. Estudos de modelagem molecular utilizando DFT
Todos os cálculos foram realizados utilizando o software GAMESS [53].
3.4.1. Otimizações de geometria
As otimizações de geometria foram realizadas com um critério de
convergência de 10-4 a.u. em um algoritmo de gradiente conjugado, sem restrições
geométricas. Os cálculos de DFT foram feitos usando o funcional híbrido B3LYP
[54,55] ou PBE0 [56] com critério de convergência de 10-5 a.u para a densidade. O
potencial efetivo de caroço relativístico LANL2DZ [57] foi utilizado para os átomos
metálicos, a base 6-31G(d) foi utilizada para os demais átomos [53,58]. As
estruturas otimizadas foram confirmadas como mínimos da superfície de energia
potencial (PES) pelo cálculo das Hessianas, não apresentando frequências
imaginárias.
3.4.2. Frequências vibracionais harmônicas
As frequências vibracionais harmônicas foram calculadas no mesmo nível
de teoria que as otimizações de geometria. As intensidades calculadas foram
usadas para gerar os espectros vibracionais simulados. As frequências foram
escalonadas por um fator de 0,9614 para B3LYP/6-31G(d), como recomendado
por Scott e Radom [59]. Os espectros foram obtidos da soma de funções
Lorentzianas com 20 cm-1 de largura à meia altura, usando o software
MOLDEN−4.7 [60].
24
3.5. Estudos em culturas de células
3.5.1. Ensaios da atividade antibacteriana pelo método de
difusão em disco
A atividade antibacteriana dos complexos foi inicialmente avaliada pelo
método de difusão em disco, descrito por Bauer et al. [61]. Para esses testes
foram utilizadas cepas Gram-negativas de E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa
ATCC 27853 e Gram-positivas de S. aureus ATCC 25923 e Enterococcus faecalis
ATCC 7080. Em resumo, os microrganismos foram transferidos para tubos de
ensaio contendo 5,0 cm3 de meio BHI (Brain Heart Infusion, Infusão de coração e
cérebro) e incubados por 18 h a 35 – 37 °C. Um inóculo suficiente foi adicionado
em novos tubos contendo BHI estéril até a turbidez se igualar a escala 0,5 de
McFarland (~1,5∙108 CFU cm-3, CFU= Unidade formadora de colônia). Os inóculos
diluídos foram uniformemente espalhados em placas de Petri contendo ágar
Mueller-Hinton. Discos de papel de filtro Whatman n° 3 (10 mm de diâmetro) foram
assepticamente impregnados com os complexos, utilizando soluções em solventes
adequados ou em suspensões, em concentrações determinadas. A massa
impregnada de cada uma das substâncias é, desta forma, conhecida. Os discos
foram então colocados na superfície do ágar sólido. As placas foram incubadas
por 18 h a 35 − 37 °C e examinadas. As zonas claras de inibição ao redor dos
discos foram medidas (milímetros). Discos dos antibióticos padrões estéreis foram
colocados sobre o ágar sólido, nas mesmas placas que os compostos avaliados, e
seus resultados utilizados como controles positivos de difusão.
3.5.2. Ensaios de citotoxicidade
Os ensaios de citotoxicidade foram realizados no Instituto de Biologia da
Unicamp. As células Balb/c 3T3 (fibroblastos embrionários de rato) foram
adquiridas do Instituto Nacional de Saúde-Baltimore, EUA (NIH), enquanto que as
25
células SK-Mel 103 (células de melanoma humano) foram provenientes da
Universidade de São Paulo. As células Panc-1 (carcinoma pancreático humano)
foram adquiridas a partir do banco de células do Rio de Janeiro (Brasil). Todas as
linhagens celulares foram cultivadas em Dulbelcco’s Modified Eagle’s medium
(DMEM) suplementado com 10% de soro fetal bovino (FBS) e antibióticos (100 µg
cm-3 de penicilina, 10 µg cm-3 de estreptomicina) em um incubador umidificado,
com 5% de dióxido de carbono a 37 oC. Os valores de concentração que
conduzem a 50% de redução da viabilidade das células (IC50) foram utilizados
como parâmetro de citotoxicidade. Os valores são apresentados como % em
relação ao controle, considerando as células não tratadas como 100%. Os
resultados representam a média de três experimentos independentes. A cisplatina
foi utilizada como controle positivo na concentração de IC50 = 7,5 µmol dm-3 para
células SK-Mel 103, 15 µmol dm-3 para células Panc-1 e 25 µmol dm-3 para Balb/c
3T3. Uma solução aquosa de DMSO 0,1% v/v foi utilizada como controle positivo.
As células (1x105 células cm-3) foram semeadas em placas de 96 poços e
após 24 h, expostas à suspensão dos complexos Ag-Trp, Pd-Trp e Pt-Trp. Após
48 h, as soluções tratadas foram removidas e 100 µL de solução de MTT (0,5 mg
cm-3 em meio de cultura isento de FBS) foram adicionados a cada poço. Após
incubação durante 2 h a 37 °C, a solução de MTT foi removida e os cristais de
formazan foram dissolvidos em 100 µL de etanol. A placa foi agitada durante 5
minutos num agitador de placas e a absorbância foi medida a 570 nm em leitor de
microplacas (Synergy HT, BioTek). A partir destas absorbâncias os valores da
concentração inibitória de 50% da viabilidade celular (IC50) foram calculados,
conforme método descrito previamente [62].
26
27
CAPÍTULO 4 RESULTADOS E
DISCUSSÕES
28
4.1. Complexo de Ag(I) com triptofano
4.1.1. Resultados de análise elementar
O complexo foi caracterizado por análise elementar e os resultados são
apresentados na Tabela 1.
Tabela 1. Resultados de análise elementar do complexo de prata(I) com triptofano
[Ag(C11H11N2O2)].
Elementos Calculado (%) Experimental (%)
C 42,5 42,4
H 3,56 3,34
N 9,00 9,23
Os dados mostram a formação de um composto com a fórmula mínima na
proporção de 1:1 metal:ligante.
4.1.2. Síntese do complexo Ag-Trp
Com base na composição obtida a partir dos dados de análise elementar a
síntese do complexo Ag-Trp pode ser resumida de acordo com a equação 1.
C11H11N2O2K(sol) + AgNO3(sol)[Ag(C11H11N2O2)](s) + KNO3(sol)
[1]
O complexo é insolúvel em DMSO, água, clorofórmio, etanol, metanol,
acetona e hexano.
29
4.1.3. Análise termogravimétrica e análise térmica
diferencial simultâneas (TGA/DTA).
O complexo Ag-Trp foi avaliado por análise termogravimétrica e análise
térmica diferencial, adquiridos de forma simultânea, para verificar a sua
composição e ainda definir o seu comportamento térmico. Os termogramas estão
apresentados na Figura 8.
0 200 400 600 800 1000 1200
30
40
50
60
70
80
90
100
110
m2= (165-485
oC) = 64,7 %
DT
A V
)
Ma
ssa (
%)
Temperatura (oC)
m1= (25-164
oC) = 0,26 %
Residuo Ago 485 = 35,0 %
-50
0
50
100
150
200
358 oC
183 oC
404 oC
Figura 8. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Ag-Trp em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa a diferença de massa em porcentagem entre dois patamares.
Os dados da análise termogravimétrica permitiram confirmar a composição
do complexo como [Ag(C11H11N2O2)]. A oxidação do ligante inicia em 165 °C e
continua até 485 °C, sendo atribuída uma perda de massa de 64,7 %. O resíduo
da decomposição térmica de 35,0 % foi identificado por difração de raios X como
Ag° [63]. Os valores calculados para a perda do ligante e massa de resíduo são
65,3 % e 34,7 %, respectivamente.
30
4.1.4. Espectrometria de massas
A análise por ESI-QTOF-MS do Ag-Trp evidencia a presença do íon
monoprotonado do complexo em solução (Figura 9A) na forma isolada e
monocarregada, ([Ag(Trp)+H]+, m/z 310,99). Também estão presentes as espécies
[Ag2(Trp)]+, m/z 418,89 e [Ag(Trp)2+2H]+, m/z 515,08, bem como o dímero
[Ag2(Trp)2+H]+, m/z 622,98 e [Ag3(Trp)2]+, m/z 728,88. O ligante livre ([Trp+2H]+,
m/z 205,10) é também observado no espectro de massas. A comparação com
padrão isotópico para o íon monomérico [Ag(Trp)+H]+ foi realizada, apresentando
boa concordância com o espectro obtido experimentalmente (Figura 9B). O erro
em massa foi de -7,4 ppm para [Ag(Trp)+H]+ (C11H12N2O2Ag+, calc. m/z 310,9950,
exp. m/z 310,9927).
Figura 9. Espectro de massas do complexo Ag-Trp. A) Espectro de massas m/z de 150 a 800, mostrando a presença do íon [Ag(Trp)+H]+ como espécie mais abundante. A notação Trp refere-se ao ligante triptofano menos um hidrogênio (C11H11N2O2, 203,0820 Da). B) Comparação de isótopos do complexo monoprotonado [Ag(Trp)+H]+ de m/z 310,99.
31
O íon monomérico [Ag(Trp)+H]+ foi ainda caracterizado por experimentos de
colisão induzida por dissociação. O espectro contendo os íons decorrentes da
fragmentação pela colisão com o gás inerte (Figura 10) do [Ag(Trp)+H]+ mostra a
perda de um ligante neutro (204 Da) a partir do precursor, assim como as perdas
devido à fragmentação do ligante (como a perda de CH3NO), e um íon de m/z
106,91 correspondente a Ag(I). Os fragmentos observados confirmam a
composição monomérica proposta para o complexo Ag-Trp.
Figura 10. Espectro de massas obtido por dissociação induzida por colisão para o íon Ag-Trp protonado, [Ag(Trp)+H]+ de m/z 310,99.
4.1.5. Espectroscopia vibracional de absorção no
infravermelho
O espectro na região do infravermelho (Figura 11) do Ag-Trp foi analisado
em comparação com o espectro do ligante livre. As bandas características de
(NH2), δ(NH3+) e (COO-) no ligante livre mostradas no espectro confirmam a
existência do triptofano na forma sua Zwitteriônica no estado sólido. No espectro
do Trp, observa-se uma banda intensa em 3404 cm-1 atribuída ao modo de
estiramento N-H do anél indólico e duas bandas pouco resolvidas entre 3090 e
2980 cm-1 correspondentes aos modos de estiramento assimétrico e simétrico do
grupo NH2. A deformação angular do grupo NH2 é observada em 1590 cm-1. Além
disso, uma banda de combinação em 2074 cm-1 foi observada sendo atribuída a
32
uma combinação da vibração assimétrica do NH3+ e a oscilação de torção do
grupo NH3+ livre. Os modos de estiramento assimétrico e simétrico do grupo COO-
livre também são observados em 1668 cm-1 e 1414 cm-1, respectivamente.
No complexo Ag-Trp, os modos de estiramento assimétrico e simétrico do
grupo NH2 não são bem evidenciados devido ao alargamento da banda entre 3340
cm-1 e 3090 cm-1.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
sim
COO- (1414)
NH3
+
N-H (3404) =C-H (743)
Tra
nsm
itância
(u.a
)
Numero de onda (cm-1)
N-H (3404)
ass
COO- (1580)
simCOO
- (1356)
=C-H (743)
NH2 (3090-2980)
C-H (2850)
ass
COO- (1668)
NH2 (1590)
Trp
Ag-Trp
Figura 11. Espectros na região do infravermelho do Trp e do complexo Ag-Trp.
No entanto, a ausência da banda de combinação atribuída ao estiramento
assimétrico NH3+ e a torção do grupo NH3
+ livre no espectro no IR do complexo
Ag-Trp é prova importante da perda de um hidrogênio e da coordenação da
prata(I) pelo nitrogênio do grupo NH2. Os modos de estiramento assimétrico e
simétrico do grupo COO- aparecem em 1580 cm-1 e 1356 cm-1, respectivamente.
33
4.1.6. Espectroscopia de ressonância magnética
nuclear
Devido à baixa solubilidade do complexo Ag-Trp nos solventes testados, o
complexo Ag-Trp e o ligante livre foram analisados no estado sólido. O espectro
de NMR de 13C do Trp livre é mostrado na Figura 12. Já o espectro do complexo
Ag-Trp é mostrado na Figura 13. Dois sinais para o átomo de carbono do grupo
COO- e para o Cα são observados no espectro de NMR de 13C do Trp. A
existência destes sinais pode ser atribuída à presença de formas cristalinas
diferentes para o Trp (polimorfismo). O mesmo padrão foi descrito antes para o
triptofano e para outros aminoácidos [64,65].
180 160 140 120 100 80 60 40 20
HNO-
OH
NH2
3
3a
4
5
7
6
7a
1
2
13C (ppm)
COO- C7a
C3a C2
C5
C6
C4
C7
C3
C
C
Trp
Figura 12. Espectro de NMR de 13C do Trp.
34
Observou-se que os átomos de carbono COO-, Cα e Cβ no complexo Ag-
Trp são deslocados para baixo campo após a coordenação, conforme pode ser
visto na Figura 13.
180 160 140 120 100 80 60 40 20
HNO-
OH
NH2
3
3a
4
5
7
6
7a
1
2
COO-
C7a
C3a C2
C5
C6
C7C3
C
C
13C (ppm)
Ag-Trp
Figura 13. Espectro de NMR de 13C do complexo Ag-Trp.
A Tabela 2 apresenta os deslocamentos químicos para o Trp e para o
complexo Ag-Trp. Estes resultados indicam que o ligante se coordena à prata pelo
átomo de oxigênio do grupo carboxilato e pelo nitrogênio do grupo amino. Não foi
observado polimorfismo para o complexo Ag-Trp.
Considerando o espectro de NMR de 15N (Figura 14), é possível confirmar
que o ligante se coordena à prata(I) pelo nitrogênio do grupo amino.
35
Tabela 2. Dados das análises de NMR de 13C{1H} e NMR de 15N{1H} do Trp e do
complexo Ag-Trp.
Átomos/Grupo
(ppm) Trp
(ppm) Ag-Trp
Δδ=(δLigante-δComplexo)
COO- 177,1 178,5 -1,4
175,7 − −
C7a 136,8 137,2 -0,4
C3a 126,8 126,1 0,7
C2 126,3 124,8 1,5
C5 121,3 122,4 -1,1
C6 119,5 119,5 0,0
C4 117,4 − −
C7 111,9 113,7 -1,8
C3 109,7 108,6 1,1
Cα 56,2 57,3 -1,1
53,5 − −
Cβ 29,2 30,6 -1,4
NH 126,0 134,4 -8,4
NH2 47,2 19,7 27,5
No espectro do Trp, o deslocamento químico de 15N do átomo de nitrogênio
do grupo NH2 é observado em 47,2 ppm, enquanto para o complexo este sinal é
deslocado para campo alto, sendo observado em 19,7 ppm. O Δδ observado de
27,5 ppm confirma a coordenação pelo nitrogênio do grupo NH2.
36
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
126,0 (NH) 47,2 (NH2)
15N (ppm)
Trp
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
19,7 (NH2)
15N (ppm)
134,4 (NH)
Ag-Trp
Figura 14. Espectro de NMR de 15N{1H} do Trp e do complexo Ag-Trp.
4.1.7. Modelagem molecular
Uma vez que a composição do complexo Ag-Trp foi definida como 1:1
(metal/ligante), a proposta de estrutura para o complexo Ag-Trp é apresentada na
Figura 15.
Figura 15. Estrutura proposta para o complexo Ag-Trp.
As distâncias calculadas Ag-N e Ag-O para o complexo Ag-Trp foram 2,037
e 2,077 Å, respectivamente; já o ângulo N-Ag-O foi 83,5°. As distâncias de ligação,
ângulos e diedros para a estrutura proposta são apresentados na Tabela 3.
Maiti et al. publicaram estudos teóricos de um complexo prata−triptofano, no
qual foram propostas três possíveis geometrias para uma espécie monomérica: a
estrutura monodentada com a coordenação do átomo de nitrogênio do grupo NH2,
a coordenação bidentada por ambos os átomos de oxigênio do grupo carboxilato e
uma coordenação bidentada por meio do nitrogênio do grupo NH2 e um átomo de
37
oxigênio do carboxilato. As energias de ligação sugerem que a forma mais estável
do complexo ocorre quando a prata(I) está coordenada de forma bidentada pelo
átomo de oxigênio do grupo carboxilato e pelo átomo de nitrogênio do grupo
amino [66], tal como é aqui sugerido.
Tabela 3. Parâmetros geométricos obtidos para Trp e Ag-Trp usando
DFT/B3LYP/LANL2DZ.
Distâncias / Å Trp Ag-Trp
C–Cα 1,576 1,567
Cα–C 1,522 1,534
Cα–N 1,509 1,494
C–O 1,269 1,273
C=O 1,242 1,243
Ag–N – 2,037
Ag–O – 2,077
Ângulos / ° Trp Ag-Trp
O–C–Cα 113,0 116,2
C–C–N 103,6 112,5
N–Ag–O – 83,50
Diedral / ° Trp Ag-Trp
Ag–O–C–Cα – 2,30
Ag–N–C–C – -27,5
A configuração eletrônica de camada fechada permite à prata(I) adotar
diversos números de coordenação e geometrias, como relatado na literatura para
vários compostos de prata [67]. Além disso, estruturas poliméricas são muito
comuns para complexos de prata. Assim, considerando a baixa abundância de
sinais com até três centros de prata em solução no espectro de massas (ESI-
QTOF-MS) do complexo Ag-Trp, e tendo em conta a geometria linear mais
comumente encontrada na literatura para complexos de prata(I) com número de
38
coordenação dois, uma estrutura polimérica para o complexo não pode ser
descartada e só a resolução estrutural por meio da técnica de difratometria de
raios X de monocristal ou de pó poderia esclarecer a estrutura do complexo.
Os espectros no IR simulados do Trp e do complexo Ag-Trp foram usados
para confirmar as atribuições experimentais (Figura 16). O espectro vibracional
simulado do Trp mostra o estiramento N−H do anel indólico em 3551 cm-1,
enquanto o modo de estiramento assimétrico do grupo NH2 foi encontrado em
3347 cm-1. O estiramento (COO-) aparece como um modo da combinação com
δ(NH2) para ambos os modos, assimétrico e simétrico, em 1701 cm-1 e 1289 cm-1.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
C-H (2930)
COO- (1701)
C-H (3095)NH2 (3347)
N-H (3551)
COO- (1356)
COO- +NH
2 (1580)
N-H (3403)C-H (743)
C-H (743)NH2 (1590)COO
- (1668-1414)
C-H (2850)
NH2 (3090-2980)
Tra
nsm
itâ
ncia
(u
.a)
Numero de onda (cm-1)
(a)
(b)
(c)
N-H (3404)
* 2074
*A combinaçao da vibraçao de flexao e oscilaçao de torçao de NH3
+.
1289 cm-1
Figura 16. Espectros vibracionais na região do infravermelho do Trp (a), do complexo Ag-Trp (b) e espectro simulado do complexo (c).
O espectro simulado do Ag-Trp apresenta diferenças significativas quando
comparado com o espectro do ligante livre. O modo de estiramento N−H do anel
indólico referente ao Trp em 3404 cm-1, é observado em 3551 cm-1 no espectro
simulado. A banda de combinação do ass(COO) + δ(NH2) é deslocada para
menores valores de energia (−121 cm-1). Os dados observados reforçam a
39
coordenação bidentada do ligante à prata(I) pelo átomo de nitrogênio do grupo
NH2 (H2N−Ag) e pelo átomo de oxigênio do grupo carboxilato (COO−Ag).
4.2. Complexo de Pd(II) com triptofano
4.2.1. Resultados de análise elementar
O complexo foi caracterizado por análise elementar e os resultados são
apresentados na Tabela 4.
Tabela 4. Resultados de análise elementar do complexo de paládio(II) com
triptofano [Pd(C11H11N2O2)2]·2H2O.
Elementos Calculado (%) Experimental (%)
C 48,2 48,6
H 4,77 4,68
N 10,2 10,3
Os resultados mostram a formação de um composto com a fórmula mínima
na proporção de 1:2 metal:ligante.
4.2.2. Síntese do complexo Pd-Trp
Com base na composição obtida a partir dos dados de análise elementar a
síntese do complexo Pd-Trp pode ser resumida de acordo com a equação 2.
2 C11H11N2O2K(sol) + K2[PdCl4](sol)[Pd(C11H11N2O2)2](s) + 4KCl(sol)
[2]
O complexo é solúvel em dimetilsulfóxido e insolúvel em água, clorofórmio,
etanol, metanol, acetona e hexano.
40
4.2.3. Análise termogravimétrica e análise térmica
diferencial simultâneas (TGA/DTA).
O complexo Pd-Trp foi avaliado por análise termogravimétrica e análise
térmica diferencial, adquiridos de forma simultânea, para verificar a sua
composição e para avaliar o seu comportamento térmico. O termograma está
apresentado na Figura 17.
0 200 400 600 800 1000
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
DT
A (V
)
Massa (
%)
Temperatura (oC)
m1 = (25-120)
oC = 4,17 %
m2 = (217-477)
oC = 69,7 %
826 oC
PdO 700 oC
Residuo Pdo 900
oC 23,9 %
-50
0
50
100
150
200
250
231 oC
455 oC
Figura 17. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Pd-Trp em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa a diferença de massa em porcentagem entre os dois patamares.
O resultado da análise térmica (TGA) permitiu a confirmação da
composição do complexo formulada como [Pd(C11H11N2O2)2]·2H2O. O teor de
água (4,17 %) é perdido na faixa de temperatura de 25-120 °C, o que indica que
se trata de água de hidratação. A oxidação do ligante se inicia em 217 °C e
persiste até 477 °C, com uma perda de massa de 69,7 %. O resíduo da
41
decomposição térmica a 900 °C foi identificado (Figura 18) por difração de raios X
de pó como Pdo [68].
10 20 30 40 50 60 70
0
100
200
300
400
500
600
700
800
(220)
(200)
(111)
Inte
nsid
ad
e
Angulo (2)
Figura 18. Difratograma de raios X do resíduo da decomposição térmica do complexo Pd-Trp a 900 oC.
4.2.4. Espectrometria de massas
Estudos por ESI-QTOF-MS (Figura 19A) do complexo Pd-Trp mostram a
presença do complexo em solução na forma monoprotonada ([Pd(Trp)2+H]+, m/z
513,07). Uma comparação do padrão isotópico do íon [Pd(Trp)2+H]+ mostra boa
concordância com as previsões teóricas, conforme Figura 19B.
42
Figura 19. Espectros de massas para o complexo Pd-Trp (A) espectro de massas de m/z 150 a 1000, mostrando a presença do íon [Pd(Trp)2+H]+. A notação Trp neste caso refere-se ao ligante triptofano menos um hidrogênio (C11H11N2O2, 203,0820 Da). (B) comparação de padrões de isótopos para complexos monoprotonados [Pd(Trp)2+H]+ de m/z 513,08.
Experimentos de colisão induzida por dissociação foram também
conduzidos, conforme mostra a Figura 20. O espectro do íon ([Pd(Trp)2+H]+)
fragmentado mostra a perda do ligante neutro Trp (204 Da) a partir do precursor,
assim como as perdas devido à fragmentação do ligante, confirmando assim a
composição proposta do complexo Pd-Trp.
43
Figura 20. Espectro de massas obtido por dissociação induzida por colisão para o íon monoprotonado [Pd(Trp)2+H]+ de m/z 513, 08.
4.2.5. Espectroscopia vibracional de absorção no
infravermelho e Raman
O espectro na região do infravermelho do complexo Pd-Trp foi analisado
em comparação com o espectro do ligante livre. No espectro do ligante (Figura 21)
podemos observar uma banda de absorção intensa em 3404 cm-1 atribuída ao
modo de estiramento N−H do anel aromático, e duas bandas pouco resolvidas
entre 3090−2980 cm-1 correspondentes às vibrações assimétrica e simétrica do
grupo NH2. A deformação angular do grupo NH2 é observada em 1590 cm-1.
Bandas em 1668 e 1414 cm-1 são atribuídas aos modos de vibração assimétricos
e simétricos do grupo COO- livre. No complexo Pd-Trp, as frequências de
estiramentos assimétricos e simétricos do grupo NH2 são deslocadas para altas
energias, sendo observadas em 3228−3107 cm-1, enquanto que os estiramentos
simétricos e assimétricos do grupo COO- aparecem em 1377 e 1651 cm-1. Tais
resultados indicam a coordenação do ligante ao centro metálico pelos grupos NH2
e COO-.
44
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
NH (3404)
Tra
nsm
itâcia
(u.a
.)
Numero de onda (cm-1)
Trp
Pd-Trp
NH (3403) NH2 (3228-3107) COO
- (1651)
COO- (1377)
NH2 (3090-2980)
CH (2850)
COO- (1668)
NH2 (1590)
COO- (1414)
NH3
+
Figura 21. Espectros na região do infravermelho do Trp e do complexo Pd-Trp.
Medidas espectroscópicas Raman na faixa 150-700 cm-1 foram realizadas
para identificar as fequências relativas a ligações Pd−O e Pd−N (Figura 22). Duas
bandas são observadas em 400 cm-1 e 621 cm-1, sendo atribuídas às ligações
Pd−O e Pd−N. Coordenações similares de aminoácidos ao paládio(II) foram
reportadas anteriormente na literatura [69,70].
700 600 500 400 300 200
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
621 cm-1
Inte
nsid
ad
e (
u.a
.)
Numero de onda (cm-1)
400 cm-1
Figura 22. Espectro Raman do complexo Pd-Trp.
45
4.2.6. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear
O Trp e o complexo Pd-Trp também foram estudados por NMR de 1H, 13C e
15N{1H}. O espectro de 1H NMR do Trp (Figura 23A) mostra os átomos de
hidrogênio do grupo CH2 na faixa de 2,9−3,4 ppm e o sinal do hidrogênio ligado ao
carbono α em 3,5 ppm.
Figura 23. Espectros de NMR de 1H do Trp (A) e do complexo Pd-Trp (B). (*
resíduo de H2O em DMSO)
12 11 10 9 8 7 3 2
12 11 10 9 8 7 3 2
*
12 11 10 9 8 7 3 2
12 11 10 9 8 7 3 2
A)
B)
(N-H) 11,0
7,6-6,9
3,5 3,4 – 2,9
DMSO
3,2-2,9
3,4-3,5
7,7-6,9
N-H 10,9
DMSO
46
Além disso, o multipleto em 6,9−7,6 ppm é atribuído aos prótons aromáticos
(anel indólico) da molécula de Trp. Depois da coordenação, os prótons metilênicos
(Figura 23B) foram observados na faixa de 2,9−3,2 ppm, enquanto o átomo de
hidrogênio do carbono α foi observado em 3,4−3,5 ppm. Uma vez que o complexo
tem água em sua composição, a presença de um sinal em 3,33 ppm é observado
no complexo Pd-Trp, o que dificulta a atribuição do sinal de NMR do hidrogênio
ligado ao carbono α. Não foram observadas alterações significativas nos
deslocamentos químicos dos prótons aromáticos do anel indólico do Trp, o que
indica a não coordenação do nitrogênio (N−H) ao íon metálico.
Observou-se que os átomos de carbono C2, C3, C3a, C7a, C4, C5, C6 do
complexo Pd-Trp mostraram pequenas diferenças quando comparados com os
deslocamentos químicos do ligante livre (Figura 24), sugerindo que não há
coordenação pelo átomo de nitrogênio do anel aromático do ligante.
Por outro lado, os deslocamentos observados para sinais de NMR de 13C
do complexo Pd-Trp para os átomos de carbono do grupo carboxilato, e também
para os carbonos Cα e Cβ evidenciam a coordenação do ligante ao Pd(II) pelo
átomo de nitrogênio do grupo NH2 (H2N−Pd) e também pelo átomo de oxigênio do
grupo carboxilato (COO−Pd).
47
180 160 140 120 604020 0
NH
OH
O
HH2N
3
2
4
53a
6
77a
13C (ppm)
COO-
C7aC3a C2 C6 C4,C5
C7
C3 C
DMSO
C
Trp
180 160 140 120 604020 0
NH
O-
O
HH2N
3
2
4
53a
67a
7
13C (ppm)
COO-
C7a C3aC2 C6 C4,C5
C7
C3 C
DMSO
C
Pd-Trp
Figura 24. Espectros de NMR de 13C do Trp e do complexo Pd-Trp.
48
Os deslocamentos químicos para os átomos de carbono do ligante no
complexo comparados com o ligante livre são apresentados na Tabela 5.
Tabela 5. Dados das análises de NMR em solução de 13C{1H} e NMR de {15N,1H}
do Trp e Pd-Trp.
Átomos/
Grupo
Deslocamento químico (ppm)
Trp Pd-Trp Δδ =(δLigante-δComplexo)
COO- 170,9 181,2 -10,3
Cα 55,20 58,75 -3,55
Cβ 27,55 29,63 -2,08
C2 124,6 124,5 0,10
C3 110,0 109,7 0,30
C3a 127,7 127,6 0,10
C7a 136,8 137,0 -0,20
C4 118,8 118,8 0,00
C7 111,8 112,0 -0,20
C5 118,7 118,8 -0,10
C6 121,3 121,7 -0,40
NH2 39,8 -18,3 58,1
NH 130,4 130,4 0,00
A coordenação pelo grupo amino foi também confirmada pela aquisição dos
deslocamentos químicos de 15N pelo uso da técnica de acoplamentos a múltiplas
ligações {15N,1H} HMBC. Os mapas de contorno ilustrado de NMR de {15N,1H}
HMBC do Trp e Pd-Trp estão mostrados na Figura 25.
49
Figura 25. Mapas de contorno de NMR de {15N, 1H} HMBC do Trp e do complexo Pd-Trp. O acoplamento do 15N com 1H a três ligações foi utilizado para se observar o deslocamento químico do 15N.
NH2 (39,8 ppm)
NH (130,4 ppm)
NH2 (-18,3 ppm)
NH (130,4 ppm)
15N
15N
1H
1H
Trp
Pd-Trp
50
Neste caso, observa-se um deslocamento químico para campo alto do
átomo de nitrogênio do grupo NH2, enquanto que o sinal do átomo de nitrogênio
do grupo N−H permanece inalterado.
4.2.7. Resultados de espectroscopia UV-Vis obtido Trp e
Pd-Trp
O espectro no UV-Vis do complexo Pd-Trp exibiu absorções em 284 nm ( ε
= 2,0 x 104 dm3 mol-1 cm-1) e em 293 nm (ε = 2,2 x 104 dm3 mol-1 cm-1). Além
disso, um ombro é observado em 275 nm. De acordo com a literatura essas
bandas são atribuídas a transições −* no grupo indol do triptofano. A magnitude
da absortividade molar (ε) é consistente com transições intra-ligante. Os espectros
UV-Vis do Trp e do complexo Pd-Trp são mostrados na Figura 26.
270 285 300 315 330 345
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
275 nm
Ab
so
rba
ncia
(a
.u)
Comprimento de onda (nm)
284 nm
293 nm
Figura 26. Espectros no UV-Vis do (__) Trp e do complexo (__) Pd-Trp em DMSO.
51
4.2.8. Estudo de estabilidade em solução
A fim de fornecer informações sobre a estabilidade do complexo Pd-Trp em
solução, estudos cinéticos preliminares em DMSO foram realizados. Foi possível
observar que após 42 h não houve diferenças nas posições ou intensidades das
bandas nos espectros eletrônicos obtidos, o que indica estabilidade do composto,
em solução a 25 oC.
4.2.9. Estudos por DFT
Estudos teóricos foram realizados para o complexo Pd-Trp a fim de se obter
informações adicionais referentes à coordenação do N e O do ligante ao Pd(II). De
acordo com estudos por DFT, a coordenação ocorre pelo nitrogênio do grupo NH2
e pelo oxigênio do grupo COO- de forma bidentada Figura 27. Como esperado
para complexos de Pd(II), a esfera de coordenação é quadrado planar. As
distâncias calculadas Pd−N e Pd−O para o complexo Pd-Trp foram 2,08 e 2,03 Å,
respectivamente, enquanto o ângulo N−Pd−O foi 81,6°.
Figura 27. Estrutura otimizada para o complexo Pd-Trp. Paládio (●) Oxigênio (●) Nitrogênio (●) Carbono (●) Hidrogênio (branco).
52
Estes resultados são comparáveis com os dados experimentais de difração
de raios X observados para o complexo misto de Pd(II) com o aminoácido
benzoilvalina (Bzval), de fórmula [Pd(bipy)(Bzval−N,O)] no qual a distância da
ligação Pd−N é 2,02 Å, Pd−O 1,99 Å e o ângulo N−Pd−O é 82,0o [71]. A análise
teórica do espectro vibracional mostrou a presença das principais bandas no IR
observadas no espectro experimental do complexo.
Outras bandas calculadas aparecem em 3536 cm-1 para o estiramento N−H
do anel indólico e 3387 cm-1 e 3309 cm-1 referentes aos estiramentos assimétrico
e simétrico e do grupo NH2, respectivamente. Todas essas freqüências calculadas
confirmam as atribuições anteriores do espectro IR experimental. Além disso, as
frequências calculadas revelaram que o modo de estiramento em 393 cm-1 é
consistente com o estiramento Pd−O e outra em 509 cm-1 do estiramento Pd−N. O
mesmo padrão é observado no espectro Raman experimental, sendo consistente
com uma configuração trans.
4.3. Complexo de Pt(II) com triptofano
4.3.1. Resultados de análise elementar
O complexo foi caracterizado por análise elementar e os resultados são
apresentados na Tabela 6.
Tabela 6. Resultados de análise elementar do complexo de platina(II) com
triptofano [Pt(C11H11N2O2)2]·6H2O.
Elementos Calculado (%) Experimental (%)
C 37,20 36,60
H 4,83 4,71
N 7,89 7,62
53
Os dados mostram a formação de um composto com a fórmula mínima na
proporção 1:2 metal:ligante, assim como foi observado para o complexo de Pd(II)
com Trp.
4.3.2. Síntese do complexo Pt-Trp
Com base na composição obtida a partir dos dados de análise elementar a
síntese do complexo Pt-Trp pode ser resumida de acordo com a equação 3.
2 C11H12N2O2K(sol) + K2[PtCl4](sol)[Pt(C11H11N2O2)2](s) + 4KCl(sol)
[3]
O complexo é insolúvel em água, e em solventes orgânicos como
clorofórmio, etanol, metanol, acetona, hexano e dimetilsulfóxido.
4.3.3. Análise termogravimétrica e análise térmica
diferencial simultâneas (TGA/DTA)
A análise termogravimétrica (TGA) confirma a composição do complexo
formulada como [Pt(C11H11N2O2)2]·6H2O, conforme se observa na Figura 28. A
perda de água ocorre na faixa de temperatura de 25-268 °C, correspondendo 15,7
%. A oxidação do ligante inicia em 269 °C e prossegue até 1000 °C, com uma
perda de massa total de 52,9 %. A porcentagem residual é consistente ao valor
calculado de Pt° sendo de 31,5 % a 1000 °C. É interessante notar que a perda
final de água e o início da perda dos ligantes ocorrem simultaneamente, sendo
difícil determinar o ponto exato no qual termina a perda de H2O e se inicia a
queima do ligante.
54
0 200 400 600 800 1000
30
40
50
60
70
80
90
100
m2 = (269-1000
oC)
= 52,9 %
Residuo Pto 1000 (
oC) 31,5 %
m1 = (25-268
oC) = 15,7 %
DT
A (V
)
Ma
ssa
(%
)
Temperatura (oC)
0
100
200
300
Figura 28. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Pt-Trp em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa a diferença de massa entre os dois patamares.
4.3.4. Espectrometria de massas
A análise por ESI-QTOF-MS do complexo Pt-Trp (Figura 29A) mostra a
presença da espécie monoprotonada [Pt(Trp)2+H]+ em m/z 602,14 como a espécie
mais abundante, confirmando a composição proposta.
55
Figura 29. Espectros de massas do complexo Pt-Trp, A) ESI(+)-QTOF MS espectro de massa de m/z 130 a 1300, mostrando o íon [Pt(Trp)2+H]+ como a espécie mais abundante. B) comparação isotópica com padrão para a espécie monoprotonada [Pt(Trp)2+H]+ de m/z 601,13.
O termo Trp é usado para descrever o ligante triptofano na forma iônica
(menos um hidrogênio, C11H11N2O2-). Também foram observados íons
monocarregados [Pt2(Trp)3]+ de m/z 999,81 e íons [Pt2(Trp)4+H]+ de m/z 1204,27,
bem como íons duplamente carregados [Pt2(Trp)3+H]2+ de m/z 500,41 e íons
[Pt3(Trp)4+H]2+ de m/z 699,56, embora em menor abundância. O Trp
monoprotonado [Trp+2H]+ foi também observado em m/z 205,10. O padrão
experimental isotópico para o íon [Pt(Trp)2+H]+ está em concordância com a
previsão teórica (Figura 29B). O erro calculado para este íon foi +4,15 ppm
56
(C22H23N4O4Pt+, calc. m/z 602,1346, exp. m/z 602,1371) considerando a espécie
monoprotonada.
Para confirmar a composição proposta do íon [Pt(Trp)2+H]+, o espectro
contendo sua fragmentação foi obtido. O espectro da fragmentação do íon
[Pt(Trp)2+H]+ (Figura 30) mostra uma perda de C2H5NO2 (75 Da) a partir do ligante
Trp, bem como a perda de um ligante neutro Trp (C11H12N2O2, 204 Da). O
fragmento iônico observado confirma a composição proposta [Pt(Trp)2+H]+
(C22H23N4O4Pt+) para o íon em m/z 602,14.
Figura 30. Espectro de massas do íon [Pt(Trp)2+H]+ em m/z 602,14. O termo Trp é usado aqui para descrever o ligante triptofano na sua forma aniônica (menos um átomo de hidrogênio, C11H11N2O2
-).
4.3.5. Espectroscopia vibracional de absorção no
infravermelho
Os espectros na região do infravermelho do Trp e do Pt-Trp são mostrados
na Figura 31. No espectro no infravermelho do Trp pode-se observar uma banda
intensa em 3404 cm-1 atribuída ao (NH) do anel indólico, e duas bandas pouco
intensas entre 3090−2980 cm-1 correspondentes às vibrações assimétrica e
simétrica do NH2. A deformação angular do grupo NH2 é observada em 1590 cm-1.
57
No complexo Pt-Trp os estiramentos assimétricos e simétrico do grupo NH2 são
deslocados para maiores números de onda, sendo observadas em 3294−3195 cm-
1. Os valores deslocados para energias mais elevadas são semelhantes aqueles
observados para o complexo de paládio(II) com triptofano.
Os modos de estiramento assimétrico e simétrico do COO- no espectro do
complexo Pt-Trp aparecem em 1625 cm-1 e 1448 cm-1, que também indica
coordenação do ligante ao Pt(II) pelo oxigênio do grupo COO-. Após a
coordenação se observa que essas bandas são deslocadas para valores de
energia menores.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
N-H (3403)
NH2 (3090-2980)
C-HCOO
-
NH2
COO-
NH3
+
N-H (3404)
sim
COO- (1448)
Tra
nsm
itâ
ncia
(u
.a.)
Numero de onda (cm-1)
(b)
(a)NH
2 (3294-3195)
assCOO
- (1625)
C-H
Figura 31. Espectros no infravermelho do Trp (a) e do complexo Pt-Trp (b).
4.3.6. Espectroscopia de ressonância magnética
nuclear
O triptofano (Trp) e o complexo Pt-Trp foram estudados por NMR de 13C e
15N no estado sólido, uma vez que o complexo Pt-Trp é insolúvel nos solventes
testados e, embora o composto pareça ser solúvel em DMSO, o que ocorre é sua
decomposição neste solvente, acompanhada pela mudança de coloração. Os
58
valores de deslocamento químico de NMR de 13C e 15N para o complexo, em
comparação com o Trp livre, são mostrados na Tabela 7.
Tabela 7. Dados de NMR de 13C{1H} e 15N{1H} para o Trp e do complexo Pt-Trp.
Compostos Deslocamento químico (ppm)
COO- Cα Cβ NH2 NH Trp 177,1 56,2 29,5 47,3 126,0 175,7 53,5 28,8 - - Pt-Trp 185,5 56,3 28,4 -15,2 130,4 176,1 - - - -
Observou-se que o sinal do átomo de carbono do grupo COO- do complexo
Pt-Trp apresentou diferenças significativas em comparação com os valores
observados para o Trp livre, sendo que o espectro do complexo se encontra na
Figura 32. O sinal correspondente ao COO- em 177,1 ppm [72] é deslocado para
185,5 ppm, após a formação do complexo.
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
HNO-
OH
NH2
3
3a
4
5
7
6
7a
1
2
CC
COO-
C7a
13
C (ppm)
Pt-Trp
Figura 32. Espectro de NMR de 13C no estado sólido do complexo Pt-Trp (*) deslocamentos químicos referentes aos átomos de carbono do anel indólico.
59
O deslocamento químico do sinal referente ao nitrogênio do grupo amina de
47,2 ppm para -15,2 ppm (Figura 33) evidencia a coordenação do ligante à Pt(II)
pelo átomo de nitrogênio do NH2 (H2N−Pt).
150 100 50 0 -50 -100
Pt-Trp-15,2 (NH
2)
132,5 (NH)
15N (ppm)
Figura 33. Espectro de NMR de 15N no estado sólido do complexo Pt-Trp.
4.3.7. Estudos por DFT
As geometrias do Trp e do Pt-Trp foram analisadas por cálculos teóricos
usando a teoria funcional de densidade (DFT) de forma análoga aquela feita para
os outros complexos com Trp. O espectro no IV experimental mostra que o Trp
possui uma estrutura zwitteriônica no estado sólido devido à presença do modo de
vibração NH3+ em 2070 cm-1. Para levar em conta a forma zwitteriônica do ligante
a estrutura foi otimizada utilizando modelo de polarização contínua (PCM). A
análise elementar, a espectrometria de massas e análise térmica evidenciam uma
composição molar de 1:2 metal:ligante, enquanto que os espectros no IR e NMR
indicam a coordenação do Trp ao metal pelos átomo de nitrogênio do grupo amino
e por um dos átomos de oxigênio do grupo carboxilato. Assim, estruturas cis e
trans são possíveis e ambas foram investigadas por meio de cálculos teóricos.
Ambas as estruturas foram analisadas com e sem PCM. A Figura 34 mostra as
estruturas obtidas.
60
Figura 34. Estruturas otimizadas para o complexo Pt-Trp. Platina (●) Oxigênio (●)
Nitrogênio (●) Carbono (●) Hidrogênio (branco).
A geometria trans monstrou ser a mais estável com e sem PCM. Com a
água como um meio contínuo, a geometria trans é 0,8 kcal mol-1 mais estável que
a cis, mas a diferença de energia foi mais pronunciada em favor da geometria
trans na ausência do meio contínuo em 8,5 kcal mol-1.
61
Tabela 8. Parâmetros geométricos selecionados obtidos por DFT usando B3LYP
para Trp e Trp na sua forma zwitteriônica (Trp-ZW) e B3LYP/ LANL2DZ para Pt-
Trp PCM = água).
Distâncias / Å
Trp Trp-ZW Pt-Trp sem PCM Pt-Trp PCM
cis trans cis trans
C–Cα 1,535 1,576 1,551 1,553 1,544; 1,544
1,543; 1,545
Cα–C 1,533 1,522 1,540 1,543 1,544; 1,542
1,543; 1,544
Cα–N 1,467 1,509 1,510 1,508 1,505; 1,505
1,501; 1,504
C–O 1,360 1,269 1,304 1,306 1,304; 1,305
1,305; 1,306
C=O 1,210 1,242 1,222 1,222 1,229; 1,229
1,230; 1,229
Pt–N – – 2,104 2,072 2,084; 2,087
2,072; 2,079
Pt–O – – 2,025 2,036 2,039; 2,042
2,046; 2,039
Ângulos/ ° Trp Trp-ZW cis trans cis trans
N–Pt–O – – 79,3 – 79,9; 79,5
–
N–Pt–O’ – – 175,1 – 176,3; 175,9
–
N–Pt–N’ – – – 179,2 – 179,4
O–Pt–O’ – – – 179,1 – 179,5
Diedral / ° Trp Trp-ZW cis trans cis trans
N–O–N’–O’ – – 179,5 – 179,3 –
N–O–O’–N’ – – – 179,8 – -179,9
Em relação aos parâmetros geométricos obtidos para as estruturas cis e
trans as ligações metal-ligante são as mais afetadas pelo PCM. A distância Pt−N é
encurtada para a estrutura cis de 2,10 Å para 2,08 Å na presença do meio
contínuo, enquanto que para a geometria trans é quase inalterada. A ligação
Pt−O, por outro lado, é um pouco maior (cerca de 0,01 Å) com PCM para ambas
62
as geometrias. Parâmetros geométricos detalhados são apresentadas na Tabela
8.
As distâncias Pt−N e Pt−O obtidas por DFT estão em boa concordância
com os cálculos efetuados para a carboplatina, na qual o átomo de platina
também é coordenado por ligantes N, O-doadores [73].
A análise das vibrações para as geometrias calculadas do complexo de Pt-
Trp, com e sem PCM, também foi feita. A Figura 35 mostra o espectro simulado
obtido em comparação com o espectro experimental do complexo Pt-Trp.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Tra
nsm
ita
ncia
(%
)
Numero de onda (cm-1)
CIS
CIS PCM
TRANS
TRANS PCM
Experimental
Figura 35. Espectros vibracionais para as estruturas cis e trans do complexo Pt-Trp, usando B3LYP/LANL2DZ com e sem PCM.
A comparação entre os espectros vibracionais das geometrias cis e trans
mostram pequenas diferenças.
63
Tabela 9. Valores experimentais dos modos vibracionais do triptofano, e do complexo Pt-Trp na região espectral entre 4000 − 400 cm-1 e os valores teóricos obtidos pelo método de modelagem por DFT usando B3LYP para o triptofano, triptofano zwitteriônico (Trp-ZW) na faixa de 4000 – 400 cm-1 e para os complexos na faixa entre 4000 − 0 cm-1 para as estruturas cis e trans usando B3LYP/ LANL2DZ; vs: muito forte; s: forte.
Experimental Trp Trp-ZW
Sem PCM Com PCM
Atribuições Trp Pt-Trp cis trans cis trans
(N−H) indol 3403 vs 3413 vs 3571 3574 3521 3537 3338
3344
3355
3357
as (NH2) 3090 s 3290 s 3417 3441 3389
3390
3371 3230
3241
3207
3240
s (NH2) 2980 s 3195 s 3336 3341 3297 3299 3142
3166
3137
3143
δ (N−H) 1590 s - 1610 1375 1613
1614
1616 1568
1579
1575
1591
as (C−O) 1668 vs 1625 vs 1763 1690 1714
1724
1711
1723
1671
1681
1667
1680
s (C−O) - - 1314 1318 - - - -
(Pt−N) - - - 516
518
586
550
554
606
615
603
617
608
617
(Pt−O) - - - 193
601
844
117
231
387
396
841
846
137
Como mostrado na Tabela 9 a estrutura cis apresenta três bandas
vibracionais para o estiramento Pt−O e também para as ligações Pt−N, enquanto
que o isômero trans mostrou duas bandas para a ligações Pt−O e quatro bandas
para as ligações Pt−N. Isso pode ser explicado pela baixa simetria local em torno
64
do centro do metal para o isômero cis, quando comparado com o trans. O perfil
global do espectro obtido com o PCM é essencialmente o mesmo. Uma vez que a
água foi selecionada como o meio contínuo, os modos de vibração de grupos
polares são deslocados para menores energias.
Os complexos de Ag(I), Pd(II) e Pt(II) com triptofano possuem modo de
coordenação semelhantes. O ligante se coordena de modo bidentado ao íon
metálico, pelo átomo de oxigênio do grupo carboxilato e pelo nitrogênio do grupo
amino, mostrando número de coordenação dois para o complexo com prata(I) e
apresentando estrutura quadrado planar para os complexos com paládio(II) ou
platina(II). O efeito quelato apresentado pelo ligante favorece a formação das
ligações M−N e M−O mesmo que os íons metálicos Pd(II) e Pt(II) sejam
considerados moles e os átomos doadores duros. Os valores das distâncias de
ligação metal-átomo doador obtidos por cálculos de DFT são apresentados na
Tabela 10, onde podemos observar que as distâncias de ligação para os
complexos Pd-Trp e Pt-Trp são semelhantes, pois a ligação M−N é maior do que a
ligação M−O em ambos os complexos. No complexo de Ag−Trp a distância maior
é referente a ligação M−O.
Tabela 10. Valores das distâncias de ligação M−N e M−O dos complexos obtidos com triptofano calculadas por DFT/B3LYP/LANL2DZ.
Distâncias / Å Ag-Trp Pd-Trp Pt-Trp
M−N 2,04 2,08 2,07 M−O 2,08 2,03 2,04
A espectroscopia na região do infravermelho mostrou que embora o modo
de coordenação do triptofano aos íons metálicos seja semelhante, no entanto há
diferenças significativas nos valores de Δ=(assCOO- − simCOO-), sendo que para
o complexo de Pt-Trp é menor (Tabela 11).
65
Tabela 11. Valores dos modos de estiramento assimétrico e simétrico do grupo
carboxilato.
Compostos ass COO- sim COO- Δ=(assCOO- - simCOO-)
Trp 1668 1414 254 Ag-Trp 1580 1356 224 Pd-Trp 1651 1377 274 Pt-Trp 1625 1448 177
As análises termogravimétricas dos complexos Ag-Trp, Pd-Trp e Pt-Trp,
mostram que a oxidação do ligante se inicia em 165°C, 217°C e 269°C,
respectivamente. Os complexos Pd-Trp e Pt-Trp possuem moléculas de água de
hidratação em sua composição o que não foi observado no complexo Ag-Trp.
Quanto a solubilidade o complexo de Pd-Trp foi o que apresentou melhor
solubilidade para ser aplicado em ensaios biológicos, pois este complexo é solúvel
em DMSO. Já os complexos de Ag-Trp e Pt-Trp não são solúveis nos solventes
mais apropriados para se fazer tais análises.
4.3.8. Avaliação da atividade antibacteriana dos complexos
com triptofano
Os perfis de sensibilidade aos quimioterápicos antibacterianos das cepas
consideradas no experimento comprovam a atividade antibacteriana dos
complexos Ag-Trp e Pd-Trp sobre bactérias Gram-negativas (E. coli e P.
aeruginosa) e Gram-positivas (S. aureus e E. faecalis).
Discos de papel impregnados com o complexo Ag-Trp exibiram zonas de
inibição de 30,0 ± 0,1 mm, 24,0 ± 0,1 mm, 14,0 ± 0,1 mm e 15,0 ± 0,1 mm para S.
aureus, E. faecalis, E. coli e P. aeruginosa, respectivamente. Estes resultados
estão sumarizados na Tabela 12. Não foi observada atividade antibacteriana para
o Trp livre nas mesmas condições experimentais. Os discos impregnados com
nitrato de prata exibiram também halos de inibição, mostrando a inibição para as
cepas bacterianas testadas, conforme esperado para este sal.
66
Os resultados observados levam a propor que a atividade antibacteriana do
complexo Ag-Trp é devida à liberação dos íons Ag(I), como descrito para outros
compostos de prata. Os íons Ag(I) são capazes de se ligar à membrana da célula,
inibindo, assim, a divisão celular. A prata também pode ser internalizada na
células bacterianas e se ligar ao DNA bacteriano [74,75], como sugerido para o
complexo de prata(I) com acessulfame, recentemente publicado. O complexo de
prata(I) com acesulfame foi testado sobre cepas de E. coli, P. aeruginosa e E.
faecalis, exibindo zonas de inibição de 14 mm, 18 mm e 14 mm, respectivamente
[76]. Os resultados mostram que o complexo Ag-Trp parece ser mais eficiente
sobre cepas Gram positivas, conforme os valores dos diâmetros das zonas de
inibição.
Os resultados obtidos para o complexo Ag3Trp2 relatado anteriormente [77]
mostram os valores da CIM de 0,10 µg cm-3 para E. coli, 1,0 µg cm-3 para
Salmonella glostrup, 10 µg cm-3 para S. aureus P-209 e para o fungo C. albicans,
e 50 µg cm-3 para B. subtilis. Nesta Tese, o complexo Ag-Trp também foi ativo
contra cepas bacterianas de E. coli e S. aureus. No entanto, devido à
insolubilidade do composto, os valores de concentração inibitória mínima não
puderam ser definidos especificamente, uma vez que estamos lidando com uma
suspensão do complexo. Os resultados para o complexo Ag-Trp também são
comparáveis com aqueles do complexo de prata com o aminoácido N-acetil-L-
cisteína, no qual o complexo de prata se mostrou eficaz contra cepas de bactérias
Gram-positivas e Gram-negativas nas mesmas condições experimentais [78].
Discos de papel impregnados com o complexo Pd-Trp exibiram zonas de
inibição para E. coli, P. aeruginosa e S. aureus de 13,0 ± 0,1 mm 15,0 ± 0,1 mm e
12,0 ± 0,1 mm, respectivamente. O complexo não mostrou atividade sobre E.
faecalis. As zonas de inibição para E. coli e P. aeruginosa indicaram que estas
cepas bacterianas são sensíveis ao complexo de paládio(II), sendo semelhantes
aos resultados obtidos para o complexo de páladio(II) com S-alil-L-cisteína,
recentemente descrito [20]. Os resultados observados são comparáveis aos
complexos de paládio(II) mistos com aminometilbenzimidazol (AMBI) e os
aminoácidos (AA) glicina, alanina, cisteína, metionina e serina. A maior parte dos
67
compostos, com composição [Pd(AMBI)(AA)]n+, possui atividade antibacteriana
sobre cepas de E. coli na concentração de 5,0 mg cm-3 [79].
Também, os resultados obtidos para o complexo de Pd-Trp são
comparáveis aos complexos de platina(II) e paládio(II) com bases de Schiff
derivadas de semicarbazonas contra cepas de E. coli [80]. Para S. aureus a zona
de inibição de 12,0 mm indica a sensibilidade desta cepa bacteriana ao complexo
de paládio(II) com Trp, sendo comparável à atividade antibacteriana recentemente
publicada do complexo de ouro(I) com N-acetil-L- cisteína [23].
O triptofano puro não exibiu atividade antibacteriana contra as cepas
bacterianas consideradas sob as mesmas condições experimentais, enquanto que
os discos impregnados com tetracloropaladato(II) de potássio apresentaram zonas
de inibição claras para as cepas bacterianas semelhante ao complexo Pd-Trp,
como observado na Tabela 12.
A estabilidade do complexo Pd-Trp nos leva a considerar a preparação de
novos curativos antibacterianos, que têm mostrado possuir algumas vantagens
intrínsecas, como a estimulação da cicatrização em feridas indolentes, aplicações
de prevenção e o tratamento de feridas colonizadas [81].
68
Tabela 12. Perfis da sensibilidade das cepas bacterianas em relação aos
complexos de Pd(II) e Ag(I) com triptofano, denominados Pd-Trp e Ag-Trp,
triptofano (Trp), K2PdCl4, AgNO3 e os antibióticos gentamicina (GEN) e ceftriaxona
(CRO) segue tabela.
Resultados
Compostos
Metal S. aureus E. faecalis E. coli P. aeruginosa
(%) Zona de inibição (mm)*
Zona de inibição (mm)*
Zona de inibição (mm)*
Zona de inibição (mm)*
Pd-Trp (800 µg) 20,0% 12,0 R 13,0 15,0
Trp (800 µg) − R R R R
K2[PdCl4] (800 µg) 32,6% 15,0 17,0 20,0 19,0
AgNO3 (800 µg) 63,5% 22,0 17,0 12,0 12,0
Ag-Trp (800 µg) 34,7% 30,0 24,0 14,0 15,0
GEN (40 µg) − 28,0 20,0 26,0 25,0
CRO (40 µg) − 19,0 R 30,0 R
*±0,1 mm R= Resistente
4.3.9. Ensaios de citotoxicidade dos complexos com
triptofano
A citotoxicidade dos complexos Ag-Trp, Pd-Trp e Pt-Trp foi avaliada pelo
ensaio de redução de MTT sobre linhagens de células Balb/c3T3, SK-Mel 103 e
Panc-1. Devido à insolubilidade do complexo Ag-Trp em água e em DMSO, os
experimentos foram realizados usando suspensão aquosa de Ag-Trp. Como se
pode observar, o complexo Ag-Trp foi citotóxico para todas as linhagens celulares
Figura 36. As quantidades do complexo Ag-Trp em suspensão que levaram à
inibição de 50% sobre a viabilidade celular foram 20,8 ± 0,1 µg cm-3 para
Balb/c3T3, 21,4 ± 0,4 µg cm-3 para SK-Mel,103 e 17,3 ± 0,4 µg cm-3 para Panc-1.
Embora insolúvel, houve interação do complexo Ag-Trp com as células,
provocando efeito citotóxico. O AgNO3 utilizado na síntese do Ag-Trp também
69
demonstrou efeito citotóxico contra as células testadas, com os valores de
concentração que levam à redução de 50% da viabilidade celular variando entre
6,70-25,0 µg cm-3, dependendo da linhagem celular. Considerando os resultados
obtidos, o complexo Ag-Trp mostrou ter uma atividade citotóxica similar quando
comparado com AgNO3, mas a atividade citotóxica do complexo foi inferior à da
cisplatina nas mesmas condições experimentais. No caso da cisplatina, o IC50 foi
obtido na faixa 2,30-6,00 µg cm-3. Os resultados observados para o complexo Ag-
Trp sugerem continuidade dos estudos sobre a uma potencial aplicação de
complexos de prata sobre células tumorais, como foi recentemente descrito para o
complexo de prata(I) com N-acetil-L-cisteína [78].
ctl cis DMSO 1 5 10 50 100
0
20
40
60
80
100
120
Via
bili
da
de
ce
lula
r (%
do
co
ntr
ole
)
Ag-Trp (gcm-3)
Balb/c 3T3
SK-Mel 103
Panc-1
Linhagem de células
Figura 36. Citotoxicidade do complexo Ag-Trp. Células Balb/c 3T3, SK-Mel 103 e Panc-1 foram tratadas com diferentes concentrações dos complexos em suspensão por 48h. Cisplatina foi utilizada como controle positivo de citotoxicidade.
Na Figura 37, pode ser visto que o complexo Pd-Trp mostrou baixa
citotoxicidade para todas as linhagem de celulares consideradas. Na maior
70
concentração de 300 mol dm-3 a redução da viabilidade das células foi de cerca
de 30 a 40%, dependendo da linhagem celular.
Figura 37. Citotoxicidade do complexo Pd-Trp. Células Balb/c 3T3, SK-Mel 103 e Panc-1 foram tratadas com diferentes concentrações dos complexos em suspensão por 48h. Cisplatina foi utilizada como controle positivo de citotoxicidade.
Neste caso, não foi possível calcular o IC50, uma vez o complexo mostrou
baixa citotoxicidade. O IC50 para o sal K2[PdCl4] foi de cerca de 0,4 mmol dm-3 para
as três linhagem de células, e para o triptofano o IC50 foi de 7,9 mmol dm-3 em
células Panc-1, 5,7 mmol dm-3 em células SK-Mel 103, e reduziu cerca de 30% da
viabilidade das células Balb/c3T3 na maior concentração de 10 mmol dm-3 (dados
não mostrados). Assim, este complexo pode ser considerado pouco citotóxico
principalmente quando comparado como controlo positivo de cisplatina (IC50 na
ordem de mol dm-3).
Como observado na Figura 38, o complexo de Pt-Trp foi citotóxico para a
linhagem de célula Balb/c3T3 e também para as células tumorais. Uma vez que o
complexo de Pt-Trp é insolúvel em água e em outros solventes comuns e parece
decompor-se em DMSO, os experimentos foram realizados com uma suspensão
71
aquosa do complexo. As quantidades do complexo de Pt-Trp em suspensão que
levam à inibição de 50% da viabilidade celular foram de 1,81±0,05 mg cm-3, 1,75
±0,08 mg cm-3 e 1,77±0,14 mg cm-3 para células Balb/c3T3, SK-Mel 103 e Panc-1,
respectivamente. Os dados observados mostram a baixa atividade do complexo
Pt-Trp quando comparado com a cisplatina. Mesmo sendo insolúvel, o complexo
de Pt-Trp parece interagir com as células, provocando o efeito citotóxico.
Ctl Cis 0.1 0.5 1.0 2.00
20
40
60
80
100
120
Via
bil
idad
e ce
lula
r (%
do c
ontr
ole
)
Pt-Trp (mgcm-3)
Linhagem de células Balb/c 3T3
Panc-1
SK-Mel 103
Figura 38. Citotoxicidade do complexo Pt-Trp. Células Balb/c 3T3, SK-Mel 103 e Panc-1 foram tratadas com diferentes concentrações dos complexos em suspensão por 48h. Cisplatina foi utilizada como controle positivo. Os valores são apresentados como % em relação ao controle, considerando as células não tratadas como 100%. Os resultados representam a média de três experimentos independentes.
Não foi possível avaliar até o momento como o complexo é absorvido pelas
células ou seu mecanismo de ação, uma vez que a insolubilidade do composto
torna difícil a realização de experimentos de interação com biomoléculas, tais
como DNA ou proteínas. No entanto, uma comparação entre os efeitos citotóxicos
72
do complexo Pt-Trp com o complexo de prata (Ag-Trp) mostra que o complexo de
platina é menos citotóxico do que o de prata para as mesmas células.
5.1. Complexo de Pd(II) com triptamina
5.1.1. Resultados de análise elementar
O complexo foi caracterizado por análise elementar e os resultados são
apresentados na Tabela 13.
Tabela 13. Resultados de análise elementar do complexo Pd-tra
[PdCl2(C10H12N2)2].
Elementos Calculado (%) Experimental (%)
C 48,30 48,20
H 4,86 4,63
N 11,30 10,90
Os dados indicam formação de um composto com a fórmula mínima na
proporção 1:2:2 (metal:cloreto:triptamina).
5.1.2. Síntese do complexo Pd-tra
Com base na composição obtida a partir dos dados de análise elementar a
síntese do complexo Pd-tra pode ser resumida de acordo com a equação 4.
2 C10H12N2(sol) + Li2[PdCl4](sol)[PdCl2(C10H12N2)2](s) + 2LiCl(sol)
(4)
O complexo é solúvel em dimetilsulfóxido e metanol. Em etanol é solúvel
em concentração menor que 5 mg cm-3. O complexo é insolúvel em água.
73
5.1.3. Análise termogravimétrica e análise térmica
diferencial simultâneas (TGA/DTA)
O resultado da análise térmica (TGA) permitiu a confirmação da
composição do complexo (Figura 39) formulada como [PdCl2(C10H12N2)2]. A
oxidação do ligante inicia em 172 °C e prossegue até 471 °C, com uma perda de
massa 78,5 %, sendo a porcentagem de Pd° a 1000 °C de 21,5 %. Na análise
térmica diferencial (DTA) podemos ver um pico exotérmico em 445 °C relacionado
à oxidação do ligante e também um pequeno pico endotérmico em 807 °C
relacionado à redução do PdO a Pd°.
0 200 400 600 800 1000
20
40
60
80
100
120
DT
A (V
)
Massa (
%)
Temperatura (oC)
445 oC
807 oC
m1
= (25 471) oC)
= 78,5 %
Residuo:
(1000 oC)= 21,5 %
0
25
50
75
100
125
150
175
200
Figura 39. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Pd-tra em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa a diferença de massa em porcentagem entre os dois patamares.
74
5.1.4. Espectrometria de massas
As análises por ESI-QTOF-MS do complexo Pd-tra (Figura 40A) mostram a
presença do íon [Pd(tra)2Cl-HCl]+ de m/z 463,07 (C20H24N4PdCl+), como a espécie
mais abundante, reforçando a composição proposta para este complexo. Também
foram observados íons [Pd(tra)2-2HCl]+, com composição semelhante, exceto por
uma perda adicional de HCl (m/z 425,10, C20H23N4Pd+).
Figura 40. Espectros de massas do complexo Pd-tra, A) ESI(+)-QTOF espectro de massa de m/z 200 a 1000, apresentando o íon [Pd(tra)2Cl‒HCl]+ como a espécie mais abundante. B) Comparação isotópica do íon [Pd(tra)2Cl‒HCl]+ de m/z 461,07 teórico e experimental.
75
Outras composições também foram observadas, como [Pd2(tra)3Cl‒2HCl]+
(m/z 727,06, C30H34N6Pd2Cl+) e [Pd2(tra)3Cl2-HCl]+ (m/z 763,08, C30H35N6Pd2Cl2+).
O padrão experimental para a espécie mais abundante [Pd(tra)2Cl-HCl]+ está em
concordância com a respectiva previsão teórica (Figura 40B). O erro de massa
para este íon é de +0,43 ppm (C20H24N4PdCl+, calc m/z 461,0729, exp. m/z
461,0731).
Para confirmar a composição proposta do íon [Pd(tra)2Cl−HCl]+, um
experimento de dissociação induzida por colisão foi realizado, conforme
observado na Figura 41.
Figura 41. Espectro de massas do íon fragmentado para o íon [Pd(tra)2Cl‒HCl]+
de m/z 461,07.
O espectro do íon [Pd(tra)2Cl-HCl]+ mostra uma perda de HCl (36 Da) a
partir do precursor, o que resulta em um fragmento de m/z 425,09, que por sua
vez perde uma molécula neutra de tra [C10H12N2] de 160 Da. Os íons do fragmento
e da perda neutra observados são condizentes com a composição proposta de
[Pd(tra)2Cl−HCl]+ (C20H24N4PdCl+ para o íon de m/z 461,07).
76
5.1.5. Espectroscopia vibracional de absorção na região
infravermelho
Nos espectros na região do infravermelho da tra e Pd-tra (Figura 42) pode-
se observar uma banda de absorção intensa em 3423 cm-1 atribuída ao (NH) do
anel indólico e duas bandas resolvidas embora pouco intensas entre 3344−3284
cm-1 correspondentes às vibrações assimétrica e simétrica do grupo NH2. No
complexo Pd-tra as frequências de estiramento assimétrica e simétrica do grupo
NH2 são deslocadas para menores números de onda, sendo observadas em 3274
e 3211 cm-1, respectivamente.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
NH
Numero de onda (cm-1)
sim
NH2 (3211)
ass
NH2 (3274)
sim
NH2 (3284)NH
ass
NH2 (3344)
a)
b)
Figura 42. Espectros no infravermelho da tra (a) e do complexo Pd-tra (b).
5.1.6. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear
Os espectros de NMR de 1H do ligante e do complexo Pd-tra (Figura 43)
mostram variação significativa nos valores de deslocamento químico referentes
aos hidrogênios do grupo NH2, Hα e Hβ quando são comparados.
77
Figura 43. Espectro de NMR de 1H da tra e do complexo Pd-tra.
HN
H2N
3a7
4
5
6
7a
2
1Pd
H2N
Cl Cl
NH
3
HN
NH2
3a7
4
5
6
7a
2
1
3
CβH2
2
H2Cα
H2O ●
● DMSO
NH2
H2O
DMSO
* *
* NH
* NH2
* CβH2
* CαH2
78
Na Tabela 14 podemos observar que há pouca variação nos valores dos
deslocamentos químicos para os átomos de hidrogênio do anel indólico quando
comparados com os deslocamentos químicos da tra e do complexo Pd-tra, sendo
um forte indício da não coordenação do nitrogênio do anel indólico ao íon
metálico.
Tabela 14. Dados obtidos dos espectros de NMR de 1H da tra e do complexo
Pd-tra.
Átomos δ tra Integração δ Pd-tra Integração
NH2 1,58 2,19 3,64 2,00 Hα 2,77 2,03 2,71 2,49 Hβ 2,83 2,11 3,11 2,53 H5 6,97 1,00 6,98 1,29 H6 7,05 1,02 7,04 1,36 H2 7,13 1,02 7,16 1,26 H7 7,35 0,98 7,33 1,30 H4 7,52 0,98 7,59 1,06 NH 10,86 1,00 10,83 0,98
Em relação aos espectros de NMR de 13C os deslocamentos químicos para
o complexo em comparação com os sinais do ligante livre (Figura 44) são
apresentados na Tabela 15. Observa-se que os deslocamentos químicos dos
átomos de carbono C2, C3, C3a, C7a, C4, C5 e C6 do complexo Pd-tra são
praticamente iguais aqueles observados para o ligante livre, indicando que não
houve coordenação pelo nitrogênio do anel aromático do ligante (Figura 45).
79
140 135 130 125 120 115 50 45 40 35 30 25 20
HN
NH2
3a7
4
5
6
7a
2
1
3
13
C (ppm)
tra
7a3a
2
5 6;4
7
3
DMSO
Figura 44. Espectro de NMR de 13C{1H} da tra.
140 135 130 125 120 115 50 45 40 35 30 25 20
HN
H2N
3a7
4
5
6
7a
2
1Pd
H2N
Cl Cl
NH
3
13C (ppm)
Pd-tra
7a 3a2 5
6;473
DMSO
Figura 45. Espectro de NMR de 13C{1H} do complexo Pd-tra.
80
Por outro lado, os deslocamentos observados para os sinais de NMR de 13C
do complexo Pd-tra para os carbonos Cα e Cβ sugerem a coordenação do ligante
ao Pd(II) pelo átomo de nitrogênio do grupo NH2 (H2N-Pd), o que pode ser
confirmado pela obtenção dos espectros bidimensionais de NMR {15N,1H} da tra e
do complexo Pd-tra obtidos pela técnica de acoplamentos a longa distância
(HMBC), conforme observado na Figura 46.
Tabela 15. Dados da análise de NMR em solução de 13C{1H} e {15N,1H} da tra e
Pd-tra.
Elementos Deslocamento químico (ppm)
tra Pd-tra Δδ=(δLigante-δComplexo)
Cα 43,2 45,3 -2,10
Cβ 30,0 27,0 3,00
C2 123,0 123,0 0,00
C3 111,8 111,6 0,20
C3a 127,8 127,5 0,20
C7a 136,7 136,8 -0,10
C4 118,5 118,8 -0,30
C7 113,0 111,9 1,10
C5 121,2 121,5 -0,30
C6 118,8 118,8 0,00
NH2 23,7 -12,5 36,2
NH 130,2 130,8 -0,60
81
Figura 46. Mapas de contorno de NMR de {15N,1H} da tra e do complexo Pd-tra. O acoplamento do 15N com o 1H a três ligações foi utilizado para visualização dos deslocamentos químicos dos átomos de 15N.
5.1.7. Estudos por DFT
Estudos de modelagem molecular foram aplicados para investigar a
geometria do complexo de paládio(II) com triptamina, sabendo que dois isômeros
geométricos (cis-trans) são possíveis neste sistema.
NH2 23,7 ppm
NH 130ppm
1H
1H
NH2 -12,5 ppm
NH 130 ppm
82
O cálculo por DFT feito utilizando PBE0/LANL2DZ mostrou que a estrutura
trans é 13,61 kcal mol-1 mais estável do que a estrutura cis concordando com o
esperado devido ao fato da tra ser um ligante volumoso [82,83]. As estruturas
obtidas são mostradas na Figura 47 e algumas distâncias e ângulos importantes
são mostrados na Tabela 16 [84].
(a) (b)
Figura 47. Estruturas teóricas para os isômeros possíveis para o complexo Pd-tra: isômero cis (a) e isômero trans (b). Identificações dos átomos: paládio (●), cloro (●), carbono (●), nitrogênio (●) e hidrogênio (branco).
Em ambas as estruturas a perda de planaridade observada é atribuída ao
ligante volumoso. O comprimento da ligação não se alterou significativamente,
mas é possível ver que, no isômero trans, a ligação Pd-N é mais curta do que para
o isômero cis, devido ao impedimento estérico. Além disso, este impedimento leva
a uma distorção dos ângulos que se desvia de 90° entre os ligantes.
Tabela 16. Distâncias e ângulos importantes das estruturas teóricas para os dois
possíveis isômeros cis-trans do complexo [PdCl2(tra)2].
Distâncias (Å) Ângulos (°)
Ligação cis trans Átomos cis trans
Pd−Cl 2,315 2,337 Cl – Pd – Cl 94,6 179,5
Pd−Namina 2,100 2,049 N – Pd – N 98,8 177,3
Cl – Pd – Nanti 176,3 -
Cl – Pd – Nsyn 83,4 89,9
83
As frequências de vibração harmônica e intensidades foram calculadas para
os isômeros e os espectros vibracionais simulados foram plotados para
comparação. Foi possível ver que os espectros foram muito semelhantes, já que a
maior parte das bandas surge a partir da estrutura do anel indólico.
Sabendo-se que o espectro experimental foi adquirido de 4000 cm-1 a 400
cm-1, as principais diferenças entre os espectros teóricos nesta região surgem no
ass(NH2) e sim(NH2) do grupo amina que está ligado ao átomo metálico.
No espectro teórico do isômero cis é possível ver duas bandas em 3560 e
3470 cm-1, que são atribuídas aos modos de estiramento assimétrico e simétrico
do grupo NH2, mas para o isômero trans foram observadas quatro bandas em
3601, 3557, 3513 e 3470 cm-1. Comparando os espectros teóricos com o
experimental (Figura 48), foi possível observar a presença de uma banda em 677
cm-1, que foi atribuída à δ(NH2) do grupo amina. Os espectros no IR do complexo
Pd-tra e as estruturas teóricas dos isômeros cis e trans sugerem que o isômero
cis-Pd-tra foi obtido, provavelmente devido ao efeito trans diretor do cloreto [85].
Figura 48. Espectros no IR do complexo Pd-tra e das estruturas teóricas dos isômeros cis e trans com a atribuição das três bandas úteis para sugerir que o isômero cis-Pd-tra foi obtido.
84
6.1. Síntese do complexo de Ag(I) com ácido mefenâmico
6.1.1. Resultados de análise elementar
O complexo foi caracterizado por análise elementar e os resultados são
apresentados na Tabela 17.
Tabela 17. Resultados de análise elementar do complexo Ag-mef.
Elementos Calculado (%) Experimental (%)
C 51,80 51,60
H 4,05 3,77
N 4,02 4,02
Os resultados indicam a formação de um composto com a fórmula mínima
na proporção de 1:1 metal:ligante.
6.1.2. Síntese do complexo Ag-mef
Com base na composição obtida a partir dos dados de análise elementar a
síntese do complexo Ag-mef pode ser resumida de acordo com a equação 5.
2C15H14NO2K(sol) + 2AgNO3(sol)[Ag2(C15H14NO2)2](s) + 2KNO3(sol)
(5)
O complexo é solúvel em dimetilsulfóxido e insolúvel em água, metanol e
etanol.
6.1.3. Análise termogravimétrica e análise térmica
diferencial simultâneas (TGA/DTA)
85
O resultado da análise térmica (TGA) permitiu a confirmação da
composição do complexo (Figura 49) como 1:1 (metal:ligante).
0 200 400 600 800 1000
30
40
50
60
70
80
90
100
DT
A (V
)
Ma
ssa (
%)
Temperatura (oC)
m1= (25 - 600
oC) =
67,9 %
-25
0
25
50
75
100
125
436 oC
184 oC
Residuo (1000 oC) =
31,74 %
Figura 49. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Ag-mef em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa a diferença de massa em porcentagem entre os dois patamares.
A oxidação do ligante começa em 160 °C e prossegue até 600 °C,
evidenciando uma perda de massa de 67,9 %. O resíduo de Ag° foi de 31,7 % a
1000 °C. Na análise térmica diferencial (DTA) podemos ver dois picos
exotérmicos, sendo um em 184 °C e outro 436 °C relacionados com a oxidação do
ligante.
6.1.4. Espectroscopia vibracional de absorção na região do
infravermelho
Considerando a estrutura do ácido mefenâmico, as principais bandas de
absorção esperadas na região do infravermelho (Figura 50) são referentes aos
86
seguintes modos de vibração: (N−H) (3345 cm-1), (C−H) do anel aromático
(3100−3000 cm-1), (C−H) do grupo metila ligado ao anel aromático (2870−2860
cm-1), ass(COO-) (1650 cm-1) e sim(COO-) (1452 cm-1) [86]. Uma coordenação
bidentada em ponte dos átomos de oxigênio do grupo carboxilato à prata é
sugerida por Azócar et al. para o complexo Ag-mef se o valor de Δ for igual a 230
cm-1 [43]. O valor de Δ = [ass(COO) – s(COO)] em complexos monodentados
seria esperado acima de 350 cm-1. Quando 200 < Δ < 350 cm-1 o grupo
carboxilato está presente com um estado intermediário entre monodentado e
bidentado, que é chamado anisobidentado e quando Δ < 200 cm-1, o grupo
carboxilato no complexo pode ser considerado bidentado [43]. Modo de
coordenação semelhante foi recentemente publicado por Silva et al. para o
complexo de prata(I) com ibuprofeno [87].
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
=[ass
COO- -
simCOO
-]= 198 cm
-1
O
HN
OH
=[ass
COO- -
simCOO
-]= 233 cm
-1
N-H
C-N
sim
COO-
sim
COO-
ass
COO-
Numero de onda (cm-1)
mef
Ag-mef
ass
COO-
CH de anel 3100-3000
C-H 2870-2860
C-N
N-H
Figura 50. Espectros no infravermelho do mef e do complexo Ag-mef.
6.1.5. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear
Na Figura 51 é apresentado o espectro de NMR de 13C no estado sólido do
ligante livre. O espectro de NMR de 13C no estado sólido do complexo Ag-mef é
87
apresentado na Figura 52. Observa-se que o átomo de carbono do grupo COO-,
após a coordenação ao íon Ag(I) pelo oxigênio, se torna apenas um pouco mais
blindado com Δδ de 1,75.
200 180 160 140 120 40 20 0
O
HN
1
7
8
9
10
14
5
4
2
3
13
15 16
OH
12
116
13C (ppm)
C7
C4
C13;
10
COO-
C14
C5;3
C2
C9;11
C6;12
C15 C16
mef
Figura 51. Espectro de NMR de 13C no estado sólido do mef.
88
200 180 160 140 120 40 20 0
13C (ppm)
C7
C4
C13;
10COO
-
C14
C5;3
C2
C9;11
C6;12
C15C16
Ag-mef
Figura 52. Espectro de NMR de 13C no estado sólido do complexo Ag-mef.
No espectro de NMR de 15N do ácido mefenâmico (Figura 53) pode-se
observar o sinal referente ao nitrogênio em 94,7 ppm, e para o complexo Ag-mef o
experimento de NMR de 15N mostrou um sinal em 98,9 ppm, o que sugere que o
ligante se coordena à prata pelo nitrogênio. No entanto a diferença no
deslocamento químico poderia ser justificada pela presença dos polimorfos I e II,
além da interação de hidrogênio intramolecular entre o grupo amina e o grupo
carboxílico (N−H−−−O=C−OH) [86]. Assim, também não é possível afirmar por
esta técnica que o nitrogênio se coordena à prata.
89
120 100 80 60 40 20
(94,7 ppm)
mef
15N (ppm)
120 100 80 60 40 20
Ag-mef
15N (ppm)
(98,9 ppm)
Figura 53. Espectros de NMR de 15N no estado sólido do mef e do complexo Ag-mef.
6.1.6. Estudos por DFT
Uma vez que a composição molar do complexo Ag-mef foi definida como
1:1 (metal:ligante), estudos de modelagem molecular foram aplicados para
investigar a geometria do complexo de prata(I) com ácido mefenâmico e obter as
estruturas otimizadas bem como o valor de suas energias. Os cálculos por DFT
foram feitos utilizando B3LYP/LANL2DZ e mostraram que a estrutura bidentada
em ponte possui energia igual a -1860,61 kcal mol-1, sendo que a estrutura
90
bidentada quelato possui energia igual a -930,24 kcal mol-1. As estruturas
calculadas são apresentadas na Figura 54. A interação argentofílica Ag∙∙∙Ag pode
ser observada (Figura 54 A) como relatado recentemente [87].
(A)
(B)
Figura 54. Estruturas otimizadas para o complexo Ag-mef. A) Modo de coordenação bidentado em ponte B) e estrutura bidentada. Prata (●) Oxigênio (●) Nitrogênio (●) Carbono (●) Hidrogênio (branco).
6.2. Complexo de Pd(II) com ácido mefenâmico e bipiridina
6.2.1. Resultados de análise elementar
O complexo foi caracterizado por análise elementar e os resultados são
apresentados na Tabela 18.
91
Tabela 18. Resultados de análise elementar do complexo de Pd-mef
[Pd(mef)2(bipy)].
Elementos Calculado (%) Experimental (%)
C 64,70 63,3
H 4,88 4,74
N 7,54 7,62
Os resultados indicam a formação de um composto com a fórmula mínima
na proporção 1:2:1 (metal:ácido mefenâmico:bipiridina).
6.2.2. Síntese do complexo Pd-mef
Com base na composição obtida a partir dos dados de análise elementar a
síntese do complexo Pd-mef pode ser resumida de acordo com a equação 6.
2C15H14NO2K(sol) + [PdCl2(bipy)](sol)[Pd(C15H14NO2)2(bipy)](s) + 2KCl(sol)
(6)
O complexo é pouco solúvel em clorofórmio, Insolúvel em água, metanol,
etanol, hexano e acetona.
6.2.3. Análise termogravimétrica e análise térmica
diferencial simultâneas (TGA/DTA)
A análise termogravimétrica (TGA) confirma a composição do complexo
formulada como [Pd(mef)2(bipy)]. A oxidação do ligante se inicia em 180 °C e
prossegue até 1000 °C, com uma perda de massa de 86,4 %. O resíduo de Pdo
calculado corresponde a 14,3 % sendo o valor experimental obtido de 13,6 %. Na
análise térmica diferencial (DTA) podemos observar dois picos exotérmicos, sendo
92
um em 196 °C e o outro em 381 °C relacionados à queima dos ligantes, conforme
apresentado na Figura 55.
0 200 400 600 800 1000 1200
0
20
40
60
80
100
DT
A (V
)
Ma
ssa (
%)
Temperatura (oC)
Residuo: (1000 oC)= 13,6 %
m1= (25 - 1000
oC) = 86,4 %
-25
0
25
50
75
100
125
381 oC
196 oC
Figura 55. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Pd-mef em atmosfera oxidante e taxa de aquecimento de 5 oC min-1. Δm representa a diferença de massa em porcentagem entre os dois patamares.
6.2.4. Espectrometria de massas
Análise por ESI(+)-QTOF-MS do complexo [Pd(mef)2(bipy)] (Figura 56A)
indica a presença do íon [Pd(mef)(bipy)]+ como a espécie mais abundante,
reforçando a composição proposta para este complexo, e mostrando a presença
do composto original com a perda de um ligante mef.
93
Figura 56. Espectro de massas A) ESI(+)-MS do complexo [Pd(mef)2(bipy)] (m/z 200−900) e B) Comparação de padrão isotópico (m/z 502,07).
O termo mef é utilizado aqui para descrever o ligante ácido mefenâmico na
sua forma aniônica (C15H14NO2–, 240,1024 Da). Foram observadas outras
espécies contendo paládio, embora em menor abundância. O ligante
monoprotonado, [mef+2H]+, foi também observado em m/z 242,12. O padrão
isotópico experimental para o íon [Pd(mef)(bipy)]+ está em boa concordância com
a respectiva previsão teórica, Figura 56B. O erro para este íon foi –7,97 ppm
(C25H22N3O2Pd+, calcd. m/z 502,0757, exp. m/z 502,0717), considerando a
composição monoisotópica do íon.
94
6.2.5. Espectroscopia vibracional de absorção na região do
infravermelho
Considerando a estrutura do ácido mefenâmico, as principais bandas de
absorção no espectro infravermelho (Figura 57) referem-se aos seguintes modos
de vibração: (NH) (3345 cm-1), (CH) do anel aromático (3100−3000 cm-1), e
(CH) do grupo metil ligado ao anel aromático (2870−2860 cm-1) [86].
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
sim
(COO-)
1450
ass
(COO-)
1604 (C
Ar-H)
3100-3000
sim
(C-O)
ass
(C=O)
1650
Numero de onda (cm-1)
mef
Pd-mef
Tra
nsm
itâ
ncia
(u
.a)
(N-H)
3345 e 3311
C-N
Figura 57. Espectros no infravermelho do mef e do complexo Pd-mef.
Os valores dos modos de estiramento assimétrico e simétrico do grupo
carboxilato do ácido mefenâmico são 1650 e 1452 cm-1, respectivamente [88]. No
complexo Pd-mef as freqüências de estiramento assimétrica e simétrica do grupo
carboxilato aparecem em 1604 e 1450 cm-1, respectivamente, confirmando a
coordenação.
95
6.2.6. Espectroscopia de ressonância magnética
nuclear
O espectro de NMR de 1H do ácido mefenâmico em DMSO-d6 mostra
pouca diferença nos valores os deslocamentos químicos dos hidrogênios se
comparado ao complexo Pd-mef.
Na Tabela 19 são apresentados os valores de deslocamentos químicos
obtidos a partir dos espectros do mef e do complexo Pd-mef. Os valores
apresentados sugerem que não há coordenação do nitrogênio do ácido
mefenâmico ao íon metálico.
Tabela 19. Dados obtidos com espectros de NMR de 1H do mef e do complexo
Pd-mef.
Átomos δ mef Integração δ Pd-mef Integração
H16 2,09 3,00 2,12 3,00
H15 2,28 3,01 2,24 2,93
H6 6,68 0,78 6,60 1,05
H4 6,70 1,26 6,83 1,02
H12 7,02 1,01 6,87 1,05
H14 7,11 1,11 6,98 1,05
H13 7,12 0,85 7,12 1,35
H5 7,29 1,02 7,16 0,73
H3 7,88 1,00 7,45 1,07
NH 9,45 0,94 9,82 0,94
COOH 13,00 0,89 -- --
H19 -- -- 8,08 0,72
H21 -- -- 8,13 1,13
H20 -- -- 8,16 1,35
H18 -- -- 8,44 1,03
Os espectros de NMR de 1H do ácido mefenâmico e do complexo
[Pd(mef)2(bipy)] são mostrados na Figura 58.
96
Figura 58. Espectros de NMR de 1H do mef em DMSO-d6 e do complexo Pd-mef em CDCl3.
mef
O
HN
1
7
8
9
10
14
5
4
2
3
13
15 16
OH
12
116
Pd-mef
OO
HN
HN
1
7
8
9
10
14
5
4
2
3
13
15 16
Pd
NN
OO
22
2120
19
18 17
12
116
97
Os deslocamentos químicos no espectro de NMR de 13C do complexo, em
comparação com o ácido mefenâmico livre são apresentadas na Tabela 20.
Tabela 20. Dados de deslocamentos químicos de NMR 13C{1H} e {15N,1H} do mef,
[PdCl2(bipy)] e [Pd(mef)2(bipy)].
Elementos Deslocamento químico (ppm)
mef [PdCl2(bipy)] [Pd(mef)2(bipy)] Δδ=(δLigante-δComplexo)
C1 170 - 175 -5 C22 - 156 155 1 C18 - 150 150 0 C7 149 - 147 2 C9 138 - 140 -2 C11 138 - 137 1 C20 - 141 133 8 C5 134 - 131 3 C3 132 - 131 1 C13 131 - 126 5 C10 122 - 125 -3 C21 - 127 125 2 C19 - 124 122 2 C6 126 - 121 5 C12 116 - 117 -1 C4 126 - 115 11 C14 113 - 116 -3 C2 111 - 113 -2 C15 20 - 20 0 C16 14 - 14 0 N8 90 - 90 0 N17 - 200 217 -17
O átomo de carbono do grupo COO- em 170 ppm no ligante livre é
deslocado para 175 ppm no complexo [Pd(mef)2(bipy)], sugerindo a coordenação
pelo oxigênio do grupo carboxilato. Os espectros de NMR de 13C do ácido
mefenâmico e do complexo Pd-mef são mostrados na Figura 59.
98
180 170 160 150 140 130 120 20 0
O
HN
1
7
8
9
10
14
5
4
2
3
13
15 16
OH
12
116
13C (ppm)
C1C7
C9;11C5
C3C13
C16C15
C2
C14C12C10
C6;4
mef
180 170 160 150 140 130 120 30 25 20 15 10
OO
HN
HN
1
7
8
9
10
14
5
4
2
3
13
15 16
Pd
NN
OO
22
2120
19
18 17
12
116
13C(ppm)
C1 C22
C18
C7
C9
C11
C16C15
C2C14
C4
C12
C6
C10;21;19
C20;5;3;13
Pd-mef
Figura 59. Espectros de NMR de 13C do mef e do complexo Pd-mef.
Os sinais referentes aos átomos de nitrogênio presentes no ácido
mefenâmico e na bipiridina do complexo Pd-mef foram obtidos através de medidas
de acoplamento a múltiplas ligações {15N,1H}. Os mapas de contorno de NMR do
ligante e do complexo são mostrados na Figura 60 a seguir.
99
Figura 60. Mapas de contorno de NMR de {15N, 1H} do mef, do precursor [PdCl2(bipy)] e do complexo Pd-mef obtido pela técnica de acoplamento a múltiplas ligações. O acoplamento do 15N com o 1H a três ligações foi utilizado para adquirir o deslocamento químico do 15N. Deslocamentos químicos do 15N indicados nos espectros.
15N
mef
N4 (90 ppm)
Pd-mef
15N
1H
N4 (90 ppm)
N17 (217 ppm)
15N
1H
N17 (200 ppm)
1H
[PdCl2(bipy)]
100
Os deslocamentos químicos para o complexo [Pd(mef)2(bipy)] em
comparação com o precursor [PdCl2(bipy)] apresentaram um valor Δδ de 17 ppm
referente ao N17, enquanto que não se observa diferença no deslocamento
químico do nitrogênio N8 após a formação do complexo em comparação com o
ligante livre (Figura 60), o que confirma que o N8 não está envolvido na
coordenação.
Para o precursor de paládio(II) foi observado um deslocamento químico
referente aos átomos de nitrogênio da bipiridina de 17 ppm. Também foram
obtidos menores valores de deslocamento químico para os átomos de carbono da
bipiridina após a formação o complexo.
6.2.7. Avaliação da atividade antibacteriana
Os perfis de sensibilidade aos quimioterápicos antibacterianos das cepas
bacterianas demonstram a atividade antibacteriana do complexo de paládio(II)
com ácido mefenâmico sobre S. aureus como observado pelo método de difusão
em disco, com uma zona de inibição de 8,0±0,1 mm (Tabela 21). No entanto, os
complexos Pd-tra e Pd-mef não apresentaram atividade sobre as bactérias P.
aeruginosa e E. coli.
Para a S. aureus, a zona de inibição de 8,0±0,1 mm indica a sensibilidade
desta cepa bacteriana ao complexo de Pd-mef, sendo comparável à atividade
antibacteriana recentemente publicada sobre complexos de Pd(II) com bases de
Schiff [89] e 5-metil-5-(2-piridil) hidantoina [90]. Embora o complexo de Pd-mef
tenha apresentado zona de inibição semelhante ao [PdCl2(bipy)], no entanto,
podemos observar que a porcentagem de metal no complexo Pd-mef é menor,
sugerindo um mecanismo de ação diferente.
A triptamina e o ácido mefenâmico não apresentaram atividade
antibacteriana sobre as cepas testadas sob as mesmas condições experimentais,
bem como observado para o Li2[PdCl4].
101
Tabela 21. Perfil da atividade antibacteriana dos complexos Pd-tra e
[Pd(mef)2(bipy)], do [Pd(Cl)2(bipy)], da triptamina (tra), do mef, do DMSO, do
Li2PdCl4, e dos antibióticos gentamicina (GEN) e cefepima (CPM).
Resultados
Compostos Metal S. aureus E. coli P. aeruginosa
(%) Zona de inibição (mm) *
Zona de inibição (mm) *
Zona de inibição (mm) *
Pd-tra (400 µg) 21,4 R R R tra (400 µg) R R R
[Pd(mef)2(bipy)] (400 µg)
14,3 8,0 R R
[PdCl2(bipy)] (400 µg)
31,9 8,0 R R
Li2[PdCl4] (400 µg)
40,6 R R R
CPM (30 µg) − 18,0 15,0 19,0 GEN (10 µg) − 22,0 20,0 20,0 mef (400 µg) − R R R DMSO (µL) − R R R
* ± 0,1mm R- Resistente
7.1. Complexo de Au(III) com carnosina
7.1.1. Resultados de análise elementar
O complexo foi caracterizado por análise elementar e os resultados são
apresentados na Tabela 22.
Tabela 22. Resultados de análise elementar para o complexo de Au-car
[Au(C9H13N4O3)Cl2]·2H2O.
Elementos Calculado (%) Experimental (%)
C 20,43 19,57
H 3,23 2,20
N 10,59 10,37
102
Os dados mostram a formação de um composto com a fórmula mínima na
proporção 1:1 (metal:ligante).
7.1.2. Síntese do complexo Au-car
Com base na composição obtida a partir dos dados de análise elementar a
síntese do complexo Au-car pode ser resumida de acordo com a equação 7.
C9H14N4O3(sol) + K[AuCl4](sol) [Au(C9H13N4O3)Cl2](s) + KCl(sol) + HCl(sol) (7)
O complexo é insolúvel em DMSO, etanol, metanol, acetona e água.
7.1.3. Análise termogravimétrica e análise térmica
diferencial simultâneas (TGA/DTA)
O resultado da análise térmica (TGA) permitiu a confirmação da
composição do complexo proposta acima como [Au(C9H13N4O3)Cl2]·2H2O. A
primeira perda de massa até 105 °C corresponde à água de hidratação (4,84 %).
A oxidação do ligante tem início em 106 °C e continua até 573 °C, com uma perda
de massa de 58,6 %. O resíduo a 1000 °C foi de 36,5 % e o valor calculado de Au°
é 37,2 %. Na análise térmica diferencial (DTA) podemos observar dois picos
exotérmicos, sendo o primeiro em 148 °C e o segundo em 570 °C, que estão
relacionados à oxidação do ligante conforme observado na Figura 61.
103
0 200 400 600 800 1000 1200
30
40
50
60
70
80
90
100
110
m1 = (25 - 105
oC) =4,84%
DT
A (V
)
Ma
ssa
(%
)
Temperatura (oC)
Residuo de Auo (1000
oC) 36,5 %
m2 = (105 - 1000
oC)= 58,6 %
0
15
30
45
60
75
570 oC
148 oC
Figura 61. Análise termogravimétrica e análise térmica diferencial do complexo Au-car em atmosfera oxidante com taxa de aquecimento de 5 °C/min. Δm representa a diferença de massa em porcentagem entre dois patamares.
7.1.4. Espectroscopia vibracional de absorção na região do
infravermelho
Considerando a estrutura da carnosina, os valores das principais bandas de
absorção esperadas na região do infravermelho, com suas respectivas atribuições,
são apresentados na Tabela 23.
Tabela 23. Atribuições das bandas de absorção na região do infravermelho para a
carnosina de acordo com a literatura [91].
Carnosina (cm-1) Atribuições
3237 ass(NH3)+ 3049 sim(NH3)+ 1643 Amida 1432 δ(CH2) 1400 sim(COO-) 628 δ(COO-)
104
As bandas em 3237 cm-1 e 3049 cm-1, que aparecem bem definidas no
espectro do ligante livre (Figura 62), apresentam-se alargadas no espectro do
complexo.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
(COO-)
sim
(NH3)
+
Numero de onda (cm-1)
ass
(NH3)
+
(C=C)amida
(N-H),(CH2)
sim
(COO-)
(COO-)
33803140 1648 1590
14911400
1121
car
Au-car
Figura 62. Espectros na região do infravermelho da car e do complexo Au-car.
O modo de estiramento N-H do anel imidazol provoca alargamento da
banda em 3140 cm-1 após a coordenação, como pode ser observado para o
complexo de Ru(II) com carnosina [91]. Quanto ao (COO-) não se observa
diferença significativa. Apesar de algumas bandas serem afetadas pela interação
do ligante com o metal os demais grupos não participam diretamente como
átomos doadores.
105
7.1.5. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear
Na Tabela 24 são apresentados os valores dos deslocamentos químicos de
NMR de 13C do complexo Au-car bem como do ligante livre.
Tabela 24. Dados de NMR de 13C e 15N para a car e o complexo Au-car.
Átomo/ Grupo
Deslocamento químico (ppm)
car Au-car Δδ=(δLigante-δComplexo)
COO- 178,7 173,9 4,8 CO 169,1 173,9 -4,8 C2 136,6 136,6 0,0 C5 135,3 136,6 -1,3 C4 115,8 125,3 -9,5 C7 56,8 54,5 2,3 C12 38,2 44,8 -6,6 C11 34,7 37,3 -2,6 C6 32,6 31,9 0,7 N13 30,5 35,4 -4,9 N9 128,7 127,4 1,3 N3 186,7 180,1 6,6 N1 221,1 164,6 56,5
Nos espectros de NMR do ligante e do complexo (Figuras 63 e 64) observa-
se deslocamento dos sinais dos átomos de carbono do grupo COO- para campo
alto após a coordenação pelo oxigênio ao íon Au(III). O valor de Δδ foi 4,8.
106
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
H2N NH
O
O OH
NH
N
13
12
11
109
8
7 6
5
1 2
34
13C (ppm)
8
10
C2
C5C4
C7
C12
C11
C6
car
Figura 63. Espectro de NMR de 13C da car.
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
H2N NH
O
O
NH
N
O Au
Cl
Cl
65
1 2
347
8
910
11
12
13
13C (ppm)
C8;10
C2,C5 C4C7
C12
C11C6
Figura 64. Espectro de NMR de 13C do complexo Au-car.
107
No espectro de NMR de 15N da carnosina no estado sólido (Figura 65)
podemos observar apenas dois sinais os quais podem ser atribuídos aos
nitrogênios N3 e N9, com deslocamentos químicos em 153,4 e 116,2,
respectivamente.
250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200
H2N NH
O
O OH
NH
N
13
12
11
109
8
7 6
5
1 2
34
15
N (ppm)
car
N3 153,4 ppmN9 116,2 ppm
Figura 65. Espectro de NMR de 15N da car.
Após coordenação, podemos observar no espectro de NMR de 15N o
aparecimento dos sinais referentes aos átomos de nitrogênio N13 e N1 que antes
não estavam presentes no espectro do ligante, quando analisado na mesma
região espectral.
108
250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200
H2N NH
O
O
NH
N
O Au
Cl
Cl
65
1 2
347
8
910
11
12
13
15N (ppm)
N1
N3
N9
N13
Au-car
Figura 66. Espectros de NMR de 15N do complexo Au-car.
Os espectros de NMR bidimensionais obtidos pela técnica de acoplamentos
a múltiplas ligações {15N,1H} da carnosina apresentam sinais para os nitrogênios
N13, N9, N3 e N1 em 30,5 ppm, 128,7 ppm, 186,7 ppm e em 221,1 ppm,
respectivamente (Tabela 24). Portanto, a carnosina está coordenada de modo
bidentado ao íon Au(III) pelo átomo de oxigênio do grupo carboxilato e pelo
nitrogênio (N1) do anel imidazol da carnosina.
109
CAPÍTULO 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
110
5.1. Complexos com triptofano
Nesta Tese os complexos de Ag(I), Pd(II) e Pt(II) com triptofano foram
sintetizados em meio alcalino, originando sólidos insolúveis em água. As
composições e estruturas dos complexos Ag-Trp, Pd-Trp e Pt-Trp foram
determinadas por análises químicas e espectroscópicas, incluindo a otimização de
geometria por DFT. Os resultados obtidos permitiram propor para estes complexos
as composições [Ag(C11H11N2O2)], [Pd(C11H11N2O2)2]·2H2O e
[Pt(C11H11N2O2)2]·6H2O, respectivamente. Nos complexos obtidos o triptofano atua
como um ligante quelante, coordenando-se aos os íons metálicos pelo átomo de
nitrogênio do grupo amino e pelo oxigênio do grupo carboxilato. Para o complexo
de prata(I) também foram sugeridas possíveis estruturas diméricas e poliméricas.
Os compostos Pd-Trp e Pt-Trp mostraram por DFT que a estrutura trans é a de
menor energia. Os estudos preliminares das atividades antibacterianas dos
complexos Ag-Trp e Pd-Trp pelo método de difusão em disco mostraram suas
atividades antibacterianas sobre bactérias Gram-negativas e Gram-positivas,
sendo o complexo Ag-Trp o mais ativo nas mesmas condições testadas. Estudos
de citotoxicidade dos complexos de Ag(I), Pd(II) e Pt(II) com triptofano pela
redução do MTT sobre as linhagens de células Balb/c 3T3, SK-Mel 103 e Panc-1
mostraram que os complexos são citotóxicos para todas as linhagens
consideradas. O complexo Pd-Trp é menos citotóxico entre os três complexos
sintetizados com triptofano.
5.2. Complexo com triptamina
Os resultados obtidos com a síntese e a caracterização do complexo de
Pd(II) com triptamina levaram à proposição da fórmula [PdCl2(C10H12N2)2],
conforme indicam os resultados de análise elementar, espectrometria de massas e
análise térmica. Os resultados espectroscópicos, incluindo a otimização de
geometria por DFT permitiram propor uma estrutura cis para o complexo Pd-tra. O
estudo preliminar da atividade antibacteriana do complexo frente as cepas de E.
111
coli, P. aeruginosa e S. aureus mostrou que o complexo não é ativo nas
concentrações testadas
5.3. Complexos com ácido mefenâmico
Os complexos de Ag(I) e Pd(II) com ácido mefenâmico foram
caracterizados por análise elementar, espectroscopia no IR e por ressonância
magnética nuclear, incluindo a otimização de geometria por DFT para o composto
Ag-mef. Os resultados obtidos permitiram propor para estes complexos as
composições [Ag(C15H14NO2)] e [Pd(C15H14NO2)2(bipy)], respectivamente. Para o
complexo de Ag-mef uma estrutura de coordenação bidentada em ponte sendo de
menor energia, onde a prata está coordenada em ponte. No complexo Pd-mef, o
ácido mefenâmico está coordenado ao paládio de forma monodentada pelo átomo
de oxigênio do grupo carboxilato. O complexo [Pd(bipy)(mef)2] demonstrou alguma
atividade inibitória frente a cepa S. aureus e não foi ativo sobre E. coli e P.
aeruginosa.
5.4. Complexo com carnosina
Um novo complexo de ouro(III) com carnosina também foi sintetizado e
caracterizado por análise elementar, espectroscopia no IR e por ressonância
magnética nuclear. Os resultados obtidos permitiram propor para este complexo a
seguinte composição: [Au(C9H13N4O3)Cl2]·2H2O. As análises espectroscópicas
permitem propor um modo de coordenação bidentado da carnosina ao ouro pelos
átomos de oxigênio do grupo carboxilato e nitrogênio do anel imidazol.
112
113
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118
Anexo 1. Tabela com algumas das características dos compostos obtidos. Compostos
Composição
Massa molar (g mol-1) do complexo
Cor
Solubilidade
Temperatura de decomposição térmica
Ag-Trp [Ag(C11H11N2O2)] 311,08 Branco Insolúvel 165 °C Pd-Trp [Pd(C11H11N2O2)2]∙H2O 512,85 Alaranjado DMSO 217 °C Pt-Trp [Pt(C11H11N2O2)2]∙6H2O 601,51 Preto
esverdeado Insolúvel 269 °C
Pd-tra [PdCl2(C10H12N2)2] 497,75 Alaranjado Etanol DMSO
172 °C
Ag-mef [Ag2(C15H14NO2)2] 696,29 Branco Insolúvel 160 °C Pd-mef [Pd(C15H14NO2)2(bipy)] 743,20 Amarelo Clorofórmio 180 °C Au-car [Au(C9H13N4O3)Cl2]∙2H2O 493,09 Amarelo
escuro Insolúvel 106 °C