( PDF ) Manganês-porfirinas hidrossolúveis: síntese, caracterização e estudos em sistemas modelo dos citocromos p-450 e da enzima superóxido dismutase

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UFMG-ICEx/DQ. 738

T.303

Gilson de Freitas Silva

MANGANÊS

MANGANÊSMANGANÊS

MANGANÊS-

-PORFIRINAS HIDROSSOLÚVEIS: SÍNTESE,

PORFIRINAS HIDROSSOLÚVEIS: SÍNTESE, PORFIRINAS HIDROSSOLÚVEIS: SÍNTESE,

PORFIRINAS HIDROSSOLÚVEIS: SÍNTESE,

CARACTERIZAÇÃO E ESTUDOS EM SISTEMAS MODELO DOS

CARACTERIZAÇÃO E ESTUDOS EM SISTEMAS MODELO DOS CARACTERIZAÇÃO E ESTUDOS EM SISTEMAS MODELO DOS

CARACTERIZAÇÃO E ESTUDOS EM SISTEMAS MODELO DOS

CITOCROMOS P

CITOCROMOS PCITOCROMOS P

CITOCROMOS P-

-450 E DA ENZIMA SUPERÓXIDO DISMUTASE

450 E DA ENZIMA SUPERÓXIDO DISMUTASE450 E DA ENZIMA SUPERÓXIDO DISMUTASE

450 E DA ENZIMA SUPERÓXIDO DISMUTASE

Tese apresentada ao Departamento de Química

do Instituto de Ciências Exatas da Universidade

Federal de Minas Gerais, como requisito parcial para

obtenção do grau de Doutor em Ciências – Química.

Belo Horizonte

2008

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Silva, Gilson de Freitas

Manganês-

porfirinas Hidrossolúveis: Síntese,

Caracterização e Estudos em Sistemas Modelo dos

Citocromos P-450 e da Enzima Superóxido D

ismutase.

2008.

xxiii; 148f. : il.

Orientadora: Ynara Marina Idemori

Co-Orientadora: Maria Eliza Moreira Dai de Carvalho

Tese(doutorado) –

Universidade Federal de Minas

Gerais. Departamento de Química.

Bibliografia p.125-135

1.Química Inorgânica - Teses 2.Porfirinas

Hidrossolúveis – Teses 3.Catálise - Teses I.Idemori,

Ynara Marina, Orientadora II.Carvalho, Maria Elisa

Moreira Dai de, Co-Orientadora II. Título.

CDU 043

S586m

2008

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iii

Este trabalho foi desenvolvido sob a

orientação da Profa. Dra. Ynara Marina

Idemori, co-orientação da Profa. Dra. Maria

Eliza Moreira Dai de Carvalho e colaboração

do Prof. Dr. Claudio Luis Donnici

Aos meus pais, Cardoso e Edith, pela

presença e pelo apoio e carinho constantes.

Aos meus irmãos, Juneo e Girlene, e ao meu

sobrinho, Yan Gabriel, pelo apoio e carinho.

Aos meus “irmãos” (reais e agregados) de

laboratório, pelo apoio constante,

companherismo e momentos de diversão.

À Ynara e Iza pela confiança, amizade,

liberdade e pelo aprendizado constante.

Agradecimentos

Em um caminho trilhado no decorrer de muitos anos, é impossível finalizá-lo sem a ajuda de

outros. Estes outros, de alguma forma te auxiliam e se tornam fundamentais para alcançar suas metas.

Desta forma, devo deixar o meu MUITO OBRIGADO:

À todas as forças divinas, pela dádiva da vida.

À minha família: Cardoso, Edite, Girlene, Juneo, Yan Gabriel pelo apoio incondicional.

Aos meus amigos e colegas de laboratório: Eliane, Adriano, Fabiana, Marcela, Daniel Z., Daniel, Adriana

N., Adriana, Amanda, Roberta, Bruno, Dayse, Paula, Juliana, Débora, Pedro Henrique, Ana Clara pela

convivência, paciência e diversão.

À algumas pessoas que de alguma forma compartilham comigo esse momento especial: Fernando, Bruno

Paulino, Iran Felipe, Janinha, Elizete, Júlio, Ana Luiza, Stênio, Eduardo H., Eva, Agenor, Janinha, Elizete,

Ana Luiza, Rosária pela amizade, paciência companherismo.

À minha orientadora Ynara pela confiança e amizade.

À minha co-orientadora Iza pela confiança e amizade.

Aos professores Claudio Donnici e Paulo Jorge Barbeira pela colaboração.

À Dra. Ines Batinić-Haberle e ao Dr. Ivan Spasovejić pelo aprendizado e ajuda nos Estados Unidos.

Aos professores do Departamento de Química.

À secretaria da Pós-graduação pela eficiência e disponibilidade.

Ao CNPq pelas bolsas concedidas para o desenvolvimento deste trabalho.

vii

Posso ter defeitos, viver ansioso e ficar irritado algumas vezes, mas não esqueço de que minha

vida é a maior empresa do mundo. E que posso evitar que ela vá à falência.

Ser feliz é reconhecer que vale a pena viver, apesar de todos os desafios, incompreensões e

períodos de crise.

Ser feliz é deixar de ser vítima dos problemas e se tornar um autor da própria história.

É atravessar desertos fora de si, mas ser capaz de encontrar um oásis no recôndito da sua alma.

É agradecer a Deus a cada manhã pelo milagre da vida.

Ser feliz é não ter medo dos próprios sentimentos.

É saber falar de si mesmo.

É ter coragem para ouvir um não.

É ter segurança para receber uma crítica, mesmo que injusta.

Pedras no caminho?

Guardo todas, um dia vou construir um castelo...

Fernando Pessoa

As descobertas do passado, os elétrons, os raios X, a radioatividade, são os instrumentos do

presente. As descobertas do presente serão os instrumentos do amanhã.

Marcelo Gleiser

O valor das coisas não está no tempo em que elas duram, mas na intensidade com que

acontecem. Por isso existem momentos inesquecíveis, coisas inexplicáveis e pessoas

incomparáveis.

Fernando Pessoa

viii

Sumário

Resumo....................................................................................................................................................... xi

Abstract ..................................................................................................................................................... xii

Apresentação ........................................................................................................................................... xiii

Lista de Abreviaturas .............................................................................................................................. xiv

Lista de Equações ................................................................................................................................... xvi

Lista de Esquemas ................................................................................................................................. xvii

Lista de Figuras ..................................................................................................................................... xviii

Lista de Tabelas ...................................................................................................................................... xxii

1. Introdução ................................................................................................................................................1

2. Síntese de Porfirinas e Metaloporfirinas ...............................................................................................7

2.1. Introdução ..........................................................................................................................................7

2.2. Metalação e Desmetalação de Porfirinas .........................................................................................8

2.3. Classificação das Porfirinas e Metaloporfirinas ............................................................................. 10

2.4. Objetivos e Justificativas ................................................................................................................ 13

2.5. Parte Experimental ......................................................................................................................... 18

2.5.1. Solventes e Equipamentos..................................................................................................... 18

2.5.1.1. Solventes ........................................................................................................................ 18

2.5.1.2. Equipamentos ................................................................................................................ 18

2.5.2. Síntese de Porfirinas e Metaloporfirinas ................................................................................ 19

2.5.2.1. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Catiônicas Mn

III

T3MPyPCl

.......................................................................................................... 19

2.5.2.2. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Aniônicas Mn

III

TCPP e Mn

III

TCPP ... 23

2.5.2.3. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Aniônicas Mn

III

TSPP e Mn

III

TSPP .... 26

2.5.2.4. Obtenção da Mn-porfirina Hidrofóbica e Quiral Mn

III

T3CBPPCl .................................... 27

2.6. Resultados e Discussão ................................................................................................................. 29

2.6.1. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Catiônicas Mn

III

T3MPyPCl

................................................................................................................. 29

2.6.2. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Aniônicas Mn

III

TCPP e Mn

III

TCPP ........... 45

2.6.3. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Aniônicas Mn

III

TSPP e Mn

III

TSPP ............ 50

2.6.4. Obtenção da Mn-porfirina Hidrofóbica Mn

III

T3CBPPCl .......................................................... 54

3. Estudos Eletroquímicos e Espectroeletroquímicos ......................................................................... 60

3.1. Voltametria Cíclica ......................................................................................................................... 60

3.2. Espectroeletroquímica de RPE ...................................................................................................... 62

3.3. Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) ............................................................................. 62

3.4. Objetivos ......................................................................................................................................... 65

3.5. Parte Experimental ......................................................................................................................... 65

3.5.1. Reagentes e Equipamentos ................................................................................................... 65

3.5.1.1. Solventes e Reagentes .................................................................................................. 65

3.5.1.2. Equipamentos ................................................................................................................ 66

3.5.2. Procedimentos ....................................................................................................................... 66

3.5.2.1. Voltametria Cíclica ......................................................................................................... 66

3.5.2.2. Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) ............................................................. 67

3.5.2.3. Espectroeletroquímica de RPE ...................................................................................... 67

3.6. Resultados e Discussão ................................................................................................................. 68

3.6.1. Voltametria Cíclica ................................................................................................................. 69

3.6.2. RPE e Espectroeletroquímica de RPE ................................................................................... 72

4. Modelo Biomimético da Enzima Superóxido Dismutase: Atividade SOD-mimética ..................... 77

4.1. Introdução ....................................................................................................................................... 77

4.2. A Reatividade do Oxigênio ............................................................................................................. 77

4.3. Sobre as Espécies Reativas de Oxigênio (EROs) ......................................................................... 80

4.4. Manutenção do Equílibrio: O Papel dos Antioxidantes .................................................................. 80

4.5. A Molécula de Interesse: o Íon Superóxido ................................................................................... 81

4.6. Racionalizando a Obtenção de Compostos SOD-miméticos ........................................................ 83

4.7. Objetivos e Justificativas ................................................................................................................ 87

4.8. Parte Experimental ......................................................................................................................... 87

4.8.1. Reagentes e Equipamentos ................................................................................................... 87

4.8.1.1. Reagentes ...................................................................................................................... 87

4.8.1.2. Equipamento .................................................................................................................. 88

4.8.2. Procedimento ......................................................................................................................... 88

4.8.2.1. Atividade SOD-mimética in vitro: Ensaio do Citocromo c .............................................. 88

4.8.2.2. Atividade SOD-mimética in vivo: Experimento com Escherichia Coli ............................ 90

4.9. Resultados e Discussões ............................................................................................................... 91

4.9.1. Atividade SOD-mimética in vitro: Ensaio do Citocromo c ...................................................... 91

4.9.2. Atividade SOD-mimética in vivo: Experimento com Escherichia Coli .................................... 99

5. Modelo Biomimético dos Citocromos P-450: Oxidação de Substratos Orgânicos .................... 102

5.1. Introdução ..................................................................................................................................... 102

5.2. Reações de Hidroxilação de Alcanos .......................................................................................... 104

5.3. Objetivos e Justificativas .............................................................................................................. 106

5.4. Parte Experimental ....................................................................................................................... 107

5.4.1. Reagentes e Equipamentos ................................................................................................. 107

5.4.1.1. Reagentes .................................................................................................................... 107

5.4.1.2. Equipamentos .............................................................................................................. 107

A) Cromatógrafo a gás...................................................................................................... 107

5.4.2. Procedimento ....................................................................................................................... 108

5.5. Resultados e Discussão ............................................................................................................... 108

5.5.1. Reações de Hidroxilação do Ciclo-hexano .......................................................................... 110

6. Considerações Finais ........................................................................................................................ 122

7. Referências Bibliográficas ................................................................................................................ 126

Anexos ..................................................................................................................................................... 137

Anexo 1. Espectroscopia Eletrônica de Absorção UV-vis para Porfirinas e Metaloporfirinas ............ 137

Anexo 2. Preparação de Iodosobenzeno (PhIO) ................................................................................ 139

Anexo 3. Determinação dos Produtos de Reação por Cromatografia a Gás ..................................... 141

Anexo 4. Produção Bibliográfica ......................................................................................................... 144

Resumo

A primeira etapa consistiu em obter as manganês-porfirinas. Os compostos

hidrossolúveis (Mn

III

T3MPyPCl

, Mn

III

TCPP, Mn

III

TSPP) e hidrofóbico quiral e inédito

(Mn

III

T3CBPPCl), de 2ª geração, foram sintetizados por metalação das respectivas porfirinas

bases livres com o íon Mn

. Os compostos hidrossolúveis de 3ª geração (Mn

T3MPyPCl

III

TCPP, Mn

III

TSPP) foram preparados por diferentes rotas sintéticas. A espectroscopia

eletrônica de absorção UV-vis e a espectrometria de massas foram as principais técnicas

usadas para caracterizar os compostos obtidos.

Por voltametria cíclica verificou-se um deslocamento anódico do potencial de redução

centrado no íon metálico, Mn(III)/Mn(II), para as Mn-porfirinas β-octabromadas em relação às

análogas de 2ª geração. Alguns dos compostos também foram caracterizados por

espectroeletroquímica de RPE.

As manganês-porfirinas hidrossolúveis foram testadas como modelos da enzima

superóxido dismutase (SOD). Verificou-se que a β-bromação permitiu obter compostos mais

ativos do que os análogos de 2ª geração. A Mn

T3MPyPCl

apresentou, in vitro e in vivo,

elevada atividade SOD-mimética comparável à da enzima nativa. As Mn-porfirinas aniônicas e

β-bromadas apresentam atividade SOD-mimética limitada em função do impedimento

eletrostático.

As manganês-porfirinas hidrossolúveis obtidas foram usadas em reações de oxidação

de ciclo-hexano, em presença dos dois doadores de oxigênio, PhIO e PhI(OAc)

. Os sistemas

contendo as Mn-porfirinas de 2ª geração não foram eficien tes quanto à oxidação do ciclo-

hexano. A β-bromação da Mn

III

TSPP não favoreceu a melhoria da eficiência catalítica do

catalisador de 3ª geração obtido. O sistema Mn

III

TCPP/PhI(OAc)

levou a maiores

rendimentos dos produtos (~43% ciclo-hexanol, ~5% ciclo-hexanona), com maior seletividade.

Além disso, foi o primeiro sistema envolvendo uma Mn-porfirina de 3ª geração e PhI(OAc)

qual não ocorreu completa destruição da Mn-porfirina. Os sistemas tendo a Mn

T3MPyPCl

também foram eficientes na oxidação do ciclo-hexano entretanto, ocorreu a completa

destruição da Mn-porfirina (também verificada para a Mn

III

TSPP).

A Mn

III

T3CBPPCl, hidrofóbica e quiral, também teve sua atividade catalítica testada em

reações de oxidação do ciclo-hexano, em presença dos dois doadores de oxigênio, PhIO e

PhI(OAc)

. Sua eficiência catalítica foi semelhante à dos compostos análogos, como descrito

na literatura. Houve uma reduzida destruição do catalisador nos sistemas estudados, o qual é

atribuído ao impedimento estéreo do composto.

Palavras-chave: Manganês-porfirinas hidrossolúveis, β-bromação, atividade SOD-mimética,

oxidação de ciclo-hexano, eletroquímica de Mn-porfirinas.

xii

Abstract

The first stage consisted of obtaining the manganese porphyrins. The 2

generation

water soluble compounds (Mn

III

T3MPyPCl

, Mn

III

TCPP, Mn

III

TSPP) and new hydrophobic chiral

compound (Mn

III

T3CBPPCl), were synthesized by metallation of free base porphyrins with the

ion. The 3

generation water soluble compounds (Mn

T3MPyPCl

, Mn

III

TCPP,

III

TSPP) were prepared by different synthetic routes. The UV-vis electronic spectroscopy

of absorption and mass spectrometry were the main technique used to characterize the

obtained compounds.

By cyclic voltammetry a anodic shift of the reduction potential, Mn(III)/Mn(II) centered in

the metallic ion, was verified for β-octabrominated Mn porphyrins. in relation to the 2

generation analogues. Some of the compounds were also characterized by

spectroeletrochemical EPR.

The water soluble manganese porphyrins were tested as models of the superoxide

dismutase enzyme (SOD). It was verified that the β-bromination allowed to obtain compounds

more active than the 2

generation analogues. The Mn

T3MPyPCl

presented, in vitro and

in vivo, high SOD-mimetic activity comparable to the native enzyme. The β-brominated anionic

Mn porphyrins presented limited SOD-mimetic activity in function of the electrostatic hamper.

Water soluble manganese porphyrins obtained were used in cyclohexane oxidation

reactions, using two oxygen donors, PhIO and PhI(OAc)

. The systems containing 2

generation Mn porphyrins were not efficient for the cyclohexane oxidation. The β-bromimation of

III

TSPP didn't favor the improvement of the catalytic efficiency of the 3

generation catalyst

obtained. The system Mn

III

TCPP/PhI(OAc)

took to largest yields of the products (~43%

cyclohexanol, ~3% cyclohexanone), with larger selectivity. Besides, it was the first system

involving a 3

generation Mn porphyrin and PhI(OAc)

in which the catalyst was not completely

destroyed. The systems containing Mn

T3MPyPCl

were also efficient in the cyclohexane

oxidation however, the catalyst was completely destroyed (also verified for Mn

III

TSPP).

The hydrophobic and chiral Mn

III

T3CBPPCl had its catalytic efficiency tested in reactions

of cyclohexane oxidation using two oxygen donors, PhIO and PhI(OAc)

. Its catalytic efficiency

was similar to the one of similar compounds, as described in the literature. There was a reduced

destruction of the catalyst in the studied systems, which is attributed to the stereo impediment of

the compound.

Key words: water soluble manganese porphyrin, β-bromination, SOD activity, cyclohexane

oxidation, metalloporphyrins electrochemistry.

xiii

Apresentação

Ainda como aluno de graduação e, posteriormente, como bolsista de Iniciação Científica

tomei contato com a química das porfirinas. Iniciei meus trabalhos com os sistemas catalíticos

e, posteriormente, com a parte mais fascinante e laboriosa (para mim): a síntese. Assim, se

passaram aproximadamente 8 anos e parte do meu crescimento profissional (e mesmo

pessoal) pode ser avaliado por este trabalho.

No capítulo 1, eu apresento o tema porfirinas, procurando justificar a escolha do

mesmo. Já o capítulo 2 é destinado à síntese e caracterização das porfirinas e metaloporfirinas,

no qual procurei reunir informações fundamentais sobre os compostos sintetizados. Para

facilitar a leitura do trabalho, apresento as estruturas (com e sem contra-íons) das Mn-porfirinas

estudadas na parte final da Tese.

A caracterização eletroquímica das manganês-porfirinas sintetizadas é tratada no

capítulo 3. Neste capítulo, também é abordada a caracterização de alguns dos compostos por

espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (RPE), técnica esta que conheci e

utilizei no laboratório da Profa. Dra. Shirley Nakagaki (UFPR).

No capítulo 4, apresento os estudos de atividade SOD-mimética realizados em

colaboração com a Dra. Ines Batinić-Haberle (USA). Parte destes estudos realizei durante o

doutorado sanduíche no laboratório da referida pesquisadora. Devo também admitir, que é um

dos focos favoritos do meu trabalho, uma vez que permite uma maior aproximação com os

sistemas biológicos.

No capítulo 5 apresento e discuto os resultados obtidos em reações de oxidação de

ciclo-hexano, por iodosobenzeno e iodobenzeno diacetato, catalisadas pelas manganês-

porfirinas hidrossolúveis de 2ª e 3ª gerações. Neste capítulo, também apresento resultados

referentes a estudos desenvolvidos com porfirinas hidrofóbicas (duas delas obtidas durante o

meu mestrado e a outra durante o doutorado). As considerações finais constituem o capítulo 6.

O conjunto da obra tem o ousado (e modesto) objetivo de contribuir para a

compreensão da estrutura e da reatividade dos sistemas que envolvem uma classe fascinante

de moléculas: as porfirinas.

xiv

Lista de Abreviaturas

CCD: cromatografia em camada delgada

DCM: diclorometano

DMF: N,N-dimetilformamida

EM: espectrometria de massas

ERN: espécie reativa de nitrogênio

ERO: espécie reativa de oxigênio

ESI: fonte de ionização por electro-spray

P: porfirina base livre

HX: ácido derivado do sal do metal

Im: ligante, base nitrogenada ou imidazol

MnP: manganês-porfirina

MP: metaloporfirina

: sal de um metal divalente

NHE: eletrodo normal de hidrogênio

PhI(OAc)

: iodobenzeno diacetato

PhIO: iodosobenzeno

PTBA: perclorato de tetrabutilamônio

REA: relação estrutura-atividade

RMN: ressonância magnética nuclear

RPE: ressonância paramagnética eletrônica

TCPP: tetracarboxifenilporfirina

TFA: ácido trifluoracético

TMS: tetrametilsilano

TPyP: tetrapiridilporfirina

TSPP: tetrasulfonatofenilporfirina

X: contra-íon

Porfirinas e Metaloporfirinas

[Cu

T3MPyP]

: meso-tetraquis(3-metil-piridil)-

-octabromoporfirinatocobre(II)

[Cu

T3MPyP]

: meso-tetraquis(3-metil-piridil)porfirinatocobre(II)

T3MPyP]

: meso-tetraquis(3-metil-piridil)-

-octabromoporfirina

T3MPyP]

: meso-tetraquis(3-metil-piridil)porfirinamanganês

TCPP]

: meso-tetraquis(4-carboxilatofenil)porfirina

[Mn

T3MPyP]

: meso-tetraquis(3-metil-piridil)-

-octabromoporfirinatomanganês(II)

[Mn

III

TCMPP]

: meso-tetraquis(4-carbometoxifenil)-

-octabromoporfirinatomanganês(III)

[Mn

III

TCPP]

: meso-tetraquis(4-carboxilatofenil)-

-octabromoporfirinatomanganês(III)

[Mn

III

T2MPyP]

: meso-tetraquis(2-metil-piridil)porfirinatomanganês(III)

[Mn

III

T2nHexPyP]

: meso-tetraquis(2-n-hexil-piridil)porfirinatomanganês(III)

[Mn

III

T3MPyP]

: meso-tetraquis(3-metil-piridil)porfirinatomanganês(III)

[Mn

III

TCPP]

: meso-tetraquis(4-carboxilatofenil)porfirinatomanganês(III)

T3MPyPCl

: cloreto de meso-tetraquis(3-metil-piridil)-

-octabromoporfirinatocobre(II)

T3MPyPCl

: cloreto de meso-tetraquis(3-metil-piridil)porfirinatocobre(II)

T3MPyPCl

: cloreto de meso-tetraquis(3-metil-piridil)-

-octabromoporfirina

TCPP: meso-tetraquis(4-carboxifenil)-

-octabromoporfirina

T2CPP: meso-tetraquis(2-carboxifenil)porfirina

T2MPP: meso-tetraquis(2-metilfenil)porfirina

T2PyP: meso-tetraquis(2-piridil)porfirina

T3CBPP: meso-tetraquis(3-(R)-2-butoxifenil)porfirina

T3CPP: meso-tetraquis(3-carboxifenil)porfirina

T3MPyPCl

: cloreto de meso-tetraquis(3-metil-piridil)porfirina

T3PyP: meso-tetraquis(3-piridil)porfirina

T4CPP ou H

TCPP ou H

TBAP: meso-tetraquis(4-carboxifenil)porfirina

T4PyP: meso-tetraquis(4-piridil)porfirina

TMP: meso-tetrametilporfirina

TPP: meso-tetrafenilporfirina

TSPP: meso-tetraquis(4-sulfonatofenil)porfirina

T3MPyPCl

: cloreto de meso-tetraquis(3-metil-piridil)-

-octabromoporfirinatomanganês(II)

T3PyP: meso-tetraquis(3-piridil)-

-octabromo-porfirinatomanganês(II)

III

T2PyPCl: cloreto de meso-tetraquis(2-piridil)-

-octabromoporfirinatomanganês(III)

III

TCMPPCl: cloreto de meso-tetraquis(4-carbometoxifenil)-

-octabromoporfirinatomanganês(III)

III

TCPP: meso-tetraquis(4-carboxifenil)-

-octabromoporfirinatomanganês(III)

III

T2PyPCl: cloreto de meso-tetraquis(2-piridil)porfirinatomanganês(III)

III

T3MPyPCl

: cloreto de meso-tetraquis(3-metil-piridil)porfirinatomanganês(III)

III

T3PyPCl: cloreto de meso-tetraquis(3-piridil)porfirinatomanganês(III)

III

TCBPPCl: cloreto de meso-tetraquis(3-(R)-2-butoxifenil)porfirinatomanganês(III)

III

TCPP: meso-tetraquis(4-carboxifenil)porfirinatomanganês(III)

xvi

Lista de Equações

Equação 1. ................................................................................................................................................ 8

Equação 2. ............................................................................................................................................... 47

Equação 3. ............................................................................................................................................... 60

Equação 4. ............................................................................................................................................... 63

Equação 5. ............................................................................................................................................... 63

Equação 6. ............................................................................................................................................... 63

Equação 7. ............................................................................................................................................... 64

Equação 8. ............................................................................................................................................... 69

Equação 9. ............................................................................................................................................... 73

Equação 10. ............................................................................................................................................. 81

Equação 11. ............................................................................................................................................. 91

Equação 12. ............................................................................................................................................. 97

Equação 13. ............................................................................................................................................. 97

Equação 14. ........................................................................................................................................... 109

Equação 15. ........................................................................................................................................... 109

Equação 16. ........................................................................................................................................... 109

Equação 17. ........................................................................................................................................... 140

Equação 18. ........................................................................................................................................... 140

Equação 19. ........................................................................................................................................... 140

Equação 20. ........................................................................................................................................... 140

Equação 21. ........................................................................................................................................... 140

Equação 22. ........................................................................................................................................... 142

xvii

Lista de Esquemas

Esquema 1. Proposta de escala geológica para o desenvolvimento da “vida” na terra [3, 4]. ..................... 2

Esquema 2. Rotas de síntese dos catalisadores metaloporfirínicos. Os compostos em negrito re-

presentam as Mn-porfirinas obtidas........................................................................................ 17

Esquema 3. Mecanismo de hidrólise ácida de ésteres. .............................................................................. 47

Esquema 4. Mecanismo iônico de substituição eletrofílica aromática para a per-bromação de me-

taloporfirinas. ........................................................................................................................... 52

Esquema 5. Mecanismo para a reação de esterificação da H

T3CPP. ...................................................... 55

Esquema 6. Desenvolvimento matemático explicitando a determinação da constante de velocidade

cat

) para a reação de dismutação do O

•

••

•−

−−

−

catalisada pelo composto SOD-mimético. ......... 93

xviii

Lista de Figuras

Figura 1. Estrutura da clorofila A e do heme (ferro protoporfirina IX). .......................................................... 3

Figura 2. Estruturas dos isômeros da tetrapiridilporfirina (TPyP). ................................................................ 3

Figura 3. Ionização da H

TCPP em solução aquosa (pH 7,6). ..................................................................... 5

Figura 4. (A) Sistema macrocíclico da porfirina. (B) Numeração das posições do anel porfirínico. ............. 7

Figura 5. Metalação da meso-tetrafenilporfirina (H

TPP) com íons cobre. ................................................... 9

Figura 6. Porfirinas de 1ª geração. (A) Meso-tetrafenilporfirina; (B) β-octametilporfirina. .......................... 10

Figura 7. Porfirinas de 2ª geração. (A) Meso-tetraquis(2,6-diclorofenil)porfirina (hidrofóbica); (B)

Meso-tetraquis(3-metilpiridil)porfirina (hidrossolúvel). ................................................................. 11

Figura 8. Porfirinas de 3ª geração. (A) Meso-tetraquis(4-metilpiridil)-β-octabromoporfirina; (B)

Meso-tetrafenil-β-octabromoporfirina. .......................................................................................... 11

Figura 9. Conformação em sela da [Mn

TMPyP]

. (A) Estrutura química plana. (B) Distorções

em perfil [60]. ............................................................................................................................... 12

Figura 10. Exemplo de porfirina base livre dendrimérica [63]. .................................................................... 13

Figura 11. Obtenção da porfirina hidrossolúvel e catiônica [H

T3MPyP]

. ................................................ 29

Figura 12. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3PyP (CHCl

) e H

T3MPyPCl

(água). ....... 30

Figura 13. Espectro de RMN

H das porfirinas bases livres H

T3PyP (em CDCl

) e H

T3MPyPCl

(em DMSO). Referência TMS, 200 MHz. .................................................................................... 31

Figura 14. Posição dos hidrogênios na estrutura da H

T3PyP. .................................................................. 32

Figura 15. Obtenção da Mn-porfirina hidrossolúvel e catiônica [Mn

III

T3MPyP]

. ...................................... 32

Figura 16. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

e Mn

III

T3MPyPCl

em água. ...... 33

Figura 17. Interação dos orbitais do Mn

e da porfirina para as Mn(III)-porfirinas (Mn

III

P) [71]. ............... 34

Figura 18. Obtenção da cupro-porfirina hidrossolúvel e catiônica [Cu

T3MPyP]

. ................................... 35

Figura 19. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

e Cu

T3MPyPCl

em água. ....... 36

Figura 20. Obtenção da cupro-porfirina β-octabromada hidrossolúvel e catiônica

[Cu

T3MPyP]

. ....................................................................................................................... 36

Figura 21. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para Cu

T3MPyPCl

e Cu

T3MPyPCl

água. ............................................................................................................................................ 37

Figura 22. Obtenção da porfirina β-octabromada hidrossolúvel e catiônica [H

T3MPyP]

. ................. 38

Figura 23. Processo de desmetalação da [Cu

T3MPyP]

. Formação da [H

T3PyP]

x+2

após

adição de H

concentrado à cupro-porfirina. ......................................................................... 39

Figura 24. Representação de algumas espécies no equilíbrio envolvendo a protonação da

T3MPyP]

. ......................................................................................................................... 39

Figura 25. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

e H

T3MPyPCl

água. ............................................................................................................................................ 40

Figura 26. Posição dos hidrogênios na estrutura da [H

T3MPyP]

. .......................................................... 41

Figura 27. Espectro de massas da H

T3MPyPCl

(ESI-MS, solução tampão de fosfato 0,05 mol

-1

, pH 7,8). .................................................................................................................................. 42

Figura 28. Obtenção da porfirina β-octabromada hidrossolúvel e catiônica [Mn

T3MPyP]

. ............... 42

xix

Figura 29. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

(em água) e

T3MPyPCl

em tampão fosfato (pH = 7,6, 0,05 mol L

-1

). ................................................. 44

Figura 30. Obtenção da Mn-porfirina hidrossolúvel e aniônica Mn

III

TCPP. ................................................ 45

Figura 31. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

TCPP e Mn

III

TCPP em solução de

tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6). .......................................................................................... 46

Figura 32. Obtenção da porfirina β-octabromada hidrossolúvel e aniônica H

TCPP. ........................... 46

Figura 33. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para Mn

III

TCMPPCl (CH

) e H

TCPP

(solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

, pH 7,6). ....................................................................... 48

Figura 34. Obtenção da Mn-porfirina β-octabromada hidrossolúvel e aniônica Mn

III

TCPP. .................. 48

Figura 35. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para Mn

III

TCPP e H

TCPP em solução de

tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6). .......................................................................................... 49

Figura 36. Obtenção da Mn-porfirina hidrossolúvel e aniônica Mn

III

TSPP. ................................................ 50

Figura 37. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

TSPP e Mn

III

TSPP em solução tampão

fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6). ....................................................................................................... 51

Figura 38. Obtenção da Mn-porfirina β-octabromada hidrossolúvel e aniônica Mn

III

TSPP. .................. 51

Figura 39. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para Mn

III

TSPP e Mn

III

TSPP em solução de

tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6). .......................................................................................... 53

Figura 40. Obtenção da porfirina hidrofóbica de 2ª geração H

T3CBPP. .................................................. 54

Figura 41. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3CBPP em CH

. ..................................... 55

Figura 42. Espectros de infravermelho das porfirinas: (A) H

T3CPP e (B) H

T3CBPP. Análises

realizadas em pastilhas de KBr. .................................................................................................. 56

Figura 43. Obtenção da Mn-porfirina hidrofóbica de 2ª geração [Mn

III

T3CBPP]

. ...................................... 58

Figura 44. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3CBPP e Mn

III

T3CBPPCl em DCM. ............ 59

Figura 45. Voltamograma cíclico para um processo de oxirredução [4]. .................................................... 61

Figura 46. Desdobramento dos níveis de energia do spin eletrônico S = ½ na presença de um

campo magnético. Ms é a projeção do spin eletrônico na direção do campo magnético

[96]. .............................................................................................................................................. 64

Figura 47. (A) Célula Flat utilizada para realização das medidas de RPE [105]. (B) Representação

esquemática de um espectrômetro de RPE [106]. ...................................................................... 67

Figura 48. Estruturas das Mn-porfirinas. ..................................................................................................... 68

Figura 49. Voltamogramas cíclicos de algumas das manganês-porfirinas sintetizadas: (A)

T3MPyPCl

e (B) Mn

III

TSPP (tampão de fosfato 0,05 mol L

-1

pH 7,6, [MnP] =

5,0 × 10

-4

mol L

-1

, [NaCl] = 0,10 mol L

-1

, 0,1 V s

-1

) ...................................................................... 70

Figura 50. Voltamograma cíclico das porfirinas base livre H

T3MPyPCl

e H

T3MPyPCl

(tampão de fosfato 0,05 mol L

-1

, pH 7,6, [H

P] = 5,0 × 10

-4

mol L

-1

, [NaCl] = 0,10 mol L

-1

0,1 V s

-1

). ...................................................................................................................................... 71

Figura 51. (A) Representação dos orbitais moleculares (HOMO) para a Cu

TPP (D

) [73]. (B)

Diagrama de níveis de energia para os orbitais de fronteira da Cu

TPP e Cu

TPP

derivado da análise dos espectros de absorção UV-vis [76]. ...................................................... 72

Figura 52. Espectros de RPE de duas Mn-porfirinas no estado sólido à temperatura de 77 K: (A)

III

T3MPyPCl

e (B) Mn

T3PyP. ........................................................................................... 73

Figura 53. Espectroeletroquímica de RPE da Mn

III

T3MPyPCl

em solução de DMF, usando PTBA

como eletrólito. [Mn

III

P] = 6,16 × 10

-4

mol L

-1

, [PTBA] = 0,10 mol L

-1

. (A) 0 mV, (B) 800

mV, (C) 1000 mV e (D) 2000 mV. ................................................................................................ 74

Figura 54. Espectroeletroquímica de RPE da Mn

T3MPyPCl

em solução de DMF, usando

PTBA como eletrólito. [Mn

P] = 5,05 × 10

-4

mol.L

-1

, [PTBA] = 0,10 mol.L

-1

. (A) 0 mV, (B)

1800 mV. ...................................................................................................................................... 75

Figura 55. Espectroeletroquímica de RPE da Mn

III

T3PyPCl em solução de DMF, usando PTBA

como eletrólito. [Mn

III

P] = 1,02 × 10

-3

mol L

-1

, [PTBA] = 0,10 mol L

-1

. (A) 0 mV, (B) 700

mV, (C) 1800 mV. ........................................................................................................................ 76

Figura 56. Descrição da molécula de oxigênio (

ΣgO

), dos seus estados excitados (

ΣgO

∆gO

) e do radical superóxido (O

•−

), segundo a Teoria dos Orbitais Moleculares (TOM). ....... 78

Figura 57. Redução sequencial e univalente da molécula de oxigênio, no qual observa-se a

formação das várias espécies reativas de oxigênio [119]. .......................................................... 79

Figura 58. Relação entre a produção de íon superóxido e a atividade da SOD em organismos

saudáveis e doentes [151]. .......................................................................................................... 82

Figura 59. Exemplos dos principais tipos de compostos estudados como SOD-miméticos. M40401

[150], AEOL-10113 [152], EUK-134 [155].................................................................................... 83

Figura 60. Representação da correlação entre os potenciais das semi-reações de oxidação e

redução do íon superóxido e dos potenciais ótimo e da enzima SOD [18]. ................................ 83

Figura 61. Representação do ciclo-catalítico para a reação de dismutação do íon superóxido

catalisada por uma Mn-porfirina [18]. .......................................................................................... 84

Figura 62. Representação da dependência entre o potencial de redução (Mn

III

/Mn

) de Mn-

porfirinas e a atividade SOD-mimética (representada por log k

cat

) [168]. ................................... 85

Figura 63. Estruturas das porfirinas base-livre H

T2MPP e H

TMPP. ....................................................... 86

Figura 64. Representação das reações que ocorrem no sistema utilizado para determinação da

atividade SOD-mimética (log k

cat

). ............................................................................................... 91

Figura 65. Representação dos dados obtidos no acompanhamento da reação de redução do Fe

III

Citc pelo íon O2

•−

, nos experimentos para determinação da atividade SOD. (a) Reação

não-inibida (v

) e (b) reação inibida (v

). ...................................................................................... 92

Figura 66. Representação da curva gerada pelo tratamento dos dados obtidos durante o

experimento para determinação da atividade SOD. .................................................................... 92

Figura 67. Gráfico de {(v

) – 1} versus concentração de [Mn

T3MPyP]

. v

representa a

velocidade de redução do Fe

III

-Citc (10 × 10

-6

mol L

-1

) pelo O

•−

e v

a velocidade de

redução do Fe

III

-Citc inibida pela Mn-porfirina. Condições experimentais: solução tampão

de fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,8), xantina 40 × 10

-6

mol L

-1

, xantina oxidase ~ 2 × 10

-9

mol

-1

,EDTA 1 × 10

-4

mol L

-1

, 25º C................................................................................................... 94

Figura 68. Representação da dependência entre o potencial de redução (Mn

III

/Mn

) de Mn-

porfirinas catiônicas e a atividade SOD-mimética (representada por log k

cat

) [179]. .................. 95

Figura 69. Desmetalação parcial de soluções a ~ 2 × 10

-6

mol L

-1

de (A) [Mn

T3MPyP]

e (B)

[Mn

T4MPyP]

em solução tampão fosfato 0,05 mol L-1 (pH 7,8), registrada durante

xxi

uma hora. (C) Decaimento da banda Soret para [Mn

T3MPyP]

(•, 484 nm) e

[Mn

T4MPyP]

(♦, 492 nm). .................................................................................................. 96

Figura 70. Influência da força iônica do meio na constante de velocidade da reação de dismutação

do íon O

•−

, catalisada por diferentes Mn-porfirinas catiônicas. Os valores de k

cat

foram

determinados em solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,8), EDTA 1 × 10-4 mol L

-1

25º C. A força iônica (µ) foi ajustada usando-se NaCl ou fosfato. .............................................. 98

Figura 71. Crescimento aeróbio de cepas de E. Coli SOD-deficientes (JI132) em presença e

ausência de porfirinas ou MnCl2 (à concentração de 5 × 10

-8

, 5 × 10

-7

, 1 × 10

-6

, ou 5 × 10

mol L

-1

) no meio 5AA. Dados coletados na 13ª hora de experimento. As leituras

turbidimétricas foram realizadas no comprimento de onda de 700 nm. O crescimento

aeróbio de cepas selvagens de E. Coli (AB1157) são usadas como referência [179]. ............. 100

Figura 72. Ferro protoporfirina IX. Sítio catalítico do citocromo P-450. .................................................... 102

Figura 73. Ciclo catalítico proposto para os Citocromos P-450 na oxidação de substratos orgânicos

[196]. .......................................................................................................................................... 103

Figura 74. Mecanismo da hidroxilação/oxidação de alcanos por manganês-porfirinas [204-208]. .......... 105

Figura 75. Hidroxilação do ciclo-hexano catalisada por manganês-porfirinas. ......................................... 110

Figura 76. Reações de hidroxilação do ciclo-hexano usando os catalisadores hidrofóbicos,

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP, e o doador de oxigênio PhI(OAc)

, com adição de água e

em ausência de água. (A) Mn

III

T3PyPCl e (B) Mn

T3PyP. Cada ponto apresentado

nos gráficos acima foi obtido realizando-se as reações de hidroxilação em triplicata, no

tempo de reação especificado. .................................................................................................. 112

Figura 77. Representação das posições axiais em um metaloporfirina genérica (MP). ........................... 114

Figura 78. Representação esquemática das transições entre os diferentes níveis eletrônicos e

vibracionais das porfirinas (D

) e das ferroporfirinas (D

) [39]. ............................................... 137

Figura 79. Espectros genéricos de porfirinas e metaloporfirinas. (A) Porfirina base livre. (B)

Metaloporfirina. .......................................................................................................................... 138

xxii

Lista de Tabelas

Tabela 1. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3PyP (em CHCl

) e

T3MPyPCl

(em água). .......................................................................................................... 30

Tabela 2. Dados dos espectros de RMN

H da H

T3PyP (CDCl

) e H

T3MPyPCl

(DMSO) (200

MHz, TMS)................................................................................................................................. 32

Tabela 3. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

III

T3MPyPCl

em água. ......................................................................................................... 33

Tabela 4. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

em água. .......................................................................................................... 35

Tabela 5. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para Cu

T3MPyPCl

em água. ..................................................................................................... 37

Tabela 6. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para Cu

T3MPyPCl

em água e [HBr

T3MPyP]

em solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH

7,6). ............................................................................................................................................ 40

Tabela 7. Dados dos espectros de RMN

H da H

T3MPyPCl

(DMSO) e H

T3MPyPCl

(CD

OD)

(200 MHz, TMS). ....................................................................................................................... 41

Tabela 8. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

em água

e Mn

T3MPyPCl

em solução tampão fosfato (pH = 7,6, 0,05 mol L

-1

). .............................. 43

Tabela 9. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

TCPP e Mn

III

TCPP em

solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6). .......................................................................... 45

Tabela 10. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para Mn

III

TCMPPCl (em

diclorometano) e H

TCPP (em solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

, pH 7,6). ............... 47

Tabela 11. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

TCPP e

III

TCPP em solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6). ......................................... 49

Tabela 12. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

TSPP e Mn

III

TSPP em

solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6). ..................................................................... 50

Tabela 13. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para Mn

III

TSPP e

III

TSPP em solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6). ......................................... 53

Tabela 14. Dados obtidos por espectroscopia na região do IV para as porfirinas H

T3CPP e

T3CBPP. As amostras foram analisadas em pastilhas de KBr. ............................................ 57

Tabela 15. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3CBPP e

III

T3CBPPCl em CH

. ....................................................................................................... 58

Tabela 16. Potenciais (V vs NHE) para o processo centrado no íon metálico (MnIII/MnII), obtidos

por voltametria cíclica para as manganês-porfirinas estudadas. .............................................. 70

Tabela 17. Quantidades dos reagentes utilizados no experimento para determinação da atividade

SOD. .......................................................................................................................................... 89

Tabela 18. Quantidades dos reagentes utilizados no experimento para determinação da influência

da força iônica na atividade SOD. ............................................................................................. 90

Tabela 19. Valores de E

1/2

(Mn

III

/Mn

) e atividade SOD-mimética para diferentes Mn-porfirinas e

Cu,Zn-SOD (enzima) determinados em solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,8). .......... 94

xxiii

Tabela 20. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO e

PhI(OAc)

, catalisada por Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP em presença de oxigênio. ............. 111

Tabela 21. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO,

catalisada por Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP, com adição de imidazol. ................................. 115

Tabela 22. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhI(OAc)

catalisada por Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP, com adição de imidazol. ................................. 116

Tabela 23. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO e

PhI(OAc)

, catalisada por Mn

III

T3CBPPCl............................................................................... 117

Tabela 24. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO e

PhI(OAc)

, catalisadas por manganês-porfirinas catiônicas e hidrossolúveis. ....................... 119

Tabela 25. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO e

PhI(OAc)

, catalisadas por manganês-porfirinas aniônicas e hidrossolúveis. ........................ 120

Tabela 26. Fatores de resposta (F e f) obtidos na calibração do cromatógrafo. ...................................... 141

Tabela 27. Condições de operação do cromatógrafo. .............................................................................. 142

Tabela 28. Programa de temperatura utilizado nas análises das reações de oxidação do ciclo-

hexano. .................................................................................................................................... 142

Tabela 29. Tempo de retenção dos produtos formados nas reações de oxidação do ciclo-hexano........ 143

1. Introdução

As biomoléculas podem ser estudadas sob dois aspectos:

 à luz da hipótese segundo a qual as biomoléculas são o produto de uma seleção

evolutiva atingindo a melhor adaptação possível para sua função biológica [1];

 suas estruturas e suas propriedades, como se faz para as moléculas não biológicas,

segundo os princípios usados pela química clássica.

Quanto à adaptação biológica desses compostos orgânicos, chama atenção o fato de

que a composição elementar da matéria viva é muito diferente daquela da litosfera. Isso

significa que certos elementos químicos são melhor adaptados para constituir as moléculas dos

organismos vivos: apenas 27 elementos encontrados na crosta terrestre são encontrados nos

organismos vivos [2].

Os quatro elementos mais abundantes na crosta terrestre são O, Si, Al e Fe; por outro

lado, os quatro elementos mais abundantes nos organismos vivos são O, H, C e N. Isso mostra

que a distribuição dos elementos químicos nos seres vivos não é proporcional à distribuição

deles na crosta [2]. Esta constatação permite supor que esses elementos químicos possuem

uma adaptação molecular extraordinária em relação aos processos que, em conjunto,

constituem o estado vivo.

Os quatro elementos O, C, N e H possuem uma propriedade comum: formam ligação

covalente forte. Além disso, estão entre os elementos mais leves e, se a força de uma ligação

covalente é inversamente proporcional à massa atômica, esses quatro elementos formam

ligações muito fortes.

As moléculas dos organismos vivos são ordenadas numa hierarquia de complexidade

molecular crescente, embora todas derivem de precursores muito simples (CO

, N

, O

, H

até formar as macromoléculas cujas massas são grandes. Dentre as macromoléculas, estão as

porfirinas e as metaloporfirinas. Elas devem ter sido formadas quando as condições no planeta

permitiram que estruturas mais complexas, “vivas”, pudessem sintetizá-las e preservá-las das

adversidades do meio [1]. Uma hipótese é ilustrada pela seguinte escala geológica (Esquema

1) [3, 4].

Esquema 1. Proposta de escala geológica para o desenvolvimento da “vida” na terra [3, 4].

Embora os aspectos químicos/evolutivos sejam atraentes, o que se pretende com este

trabalho é conhecer melhor as estruturas e as propriedades de um tipo de bio-macromolécula.

O foco de interesse são as porfirinas sintéticas que funcionam como modelo de sistemas

naturais, nos quais as porfirinas são denominadas moléculas e/ou pigmentos da vida [5, 6].

Tendo em vista que a palavra porfirina será o grande destaque deste trabalho é imperativo

tratar de sua origem. Porfirina deriva do grego porphyra que faz referência à cor púrpura. Esta

cor está associada aos pigmentos das algas fotossintéticas [7].

Para uma melhor apreciação do tema, um breve histórico [8] sobre essas fascinantes

moléculas é resumido no Quadro 1.

Quadro 1. Histórico sobre o desenvolvimento da química de porfirinas e metaloporfirinas [8].

Ano Evento

1871

Hoppe-Seyler isolou porfirinas do sangue e mostrou que elas são derivadas do pirrol.

1879

Hoppe-Seyler estabeleceu que existia similaridade estrutural entre a clorofila e o heme

(Figura 1), entretanto, sem propor uma estrutura química.

1912

Kuster propos um macrociclo contendo 4 grupos pirrólicos como sendo a estrutura

básica da porfirina, entretanto, sua proposta não foi aceita pela comunidade científica.

1918

Milroy descreve a primeira síntese do macrociclo porfirínico.

1929 Hans Fischer sintetizou a cloro hemina e confirmou a estrutura proposta por Kuster.

1930 Fischer ganhou o Prêmio Nobel de Química por seus trabalhos com porfiirinas.

Figura 1. Estrutura da clorofila A e do heme (ferro protoporfirina IX).

A partir dos trabalhos pioneiros de Fischer [9], diversos grupos de pesquisa se

propuseram a construir macrociclos com os mais diversos substituintes. É nesse segmento que

nosso grupo se insere trabalhando com várias porfirinas substituídas, entre elas destacam-se a

tetrapiridilporfirina (hidrofóbica) e a carboxifenilporfirina (hidrossolúvel). O termo “porfirina

hidrossolúvel” implica em alguma solubilidade em água na faixa de pH de zero a quatorze.

Uma característica inerente às porfirinas hidrossolúveis é a presença de cargas associadas ao

macrociclo. São conhecidos compostos com cargas que variam de -8 (porfirinas aniônicas) a

+20 (porfirinas catiônicas), sendo que, quanto maior o número de cargas, maior é a

solubilidade do composto [10].

As tetrapiridilporfirinas (TPyP) (Figura 2) são uma classe de porfirinas sintéticas meso-

substituídas que podem ser facilmente sintetizadas e são utilizadas como compostos modelo

em vários estudos químicos [11], físico-químicos [12], fotoquímicos [13] e biológicos [14].

Figura 2. Estruturas dos isômeros da tetrapiridilporfirina (TPyP).

As tetrapiridilporfirinas podem ser de três tipos dependendo da posição dos nitrogênios

N-piridil, como: H

T2PyP (isômero orto), H

T3PyP (isômero meta) e H

T4PyP (isômero para,

também conhecido com H

TPyP) representados na Figura 2. Esses compostos interessam

muito porque podem apresentar características hidrofílicas, pelo simples processo de

quartenização dos nitrogênios dos grupos piridil, formando porfirinas com cargas positivas N-

protonadas ou N-alquiladas [15], ou seja, tornando-se porfirinas hidrossolúveis.

As propriedades das tetrapiridilporfirinas têm sido sistematicamente estudadas e,

quando comparadas com os derivados das tetrafenilporfirinas, demonstram diferenças

significativas nas propriedades fotofísicas e redox devido ao efeito retirador de elétrons dos

grupos piridil sendo, por exemplo, consideravelmente mais ácidas que as tetrafenilporfirinas. As

propriedades das tetrapiridilporfirinas podem ainda variar de um isômero para o outro, sendo

que as diferenças são mais acentuadas entre os isômeros tetracatiônicos do que entre os

isômeros neutros [15]. Uma das principais aplicações das piridilporfirinas, atualmente, é na

química supramolecular [11, 16]. Esta área da química utiliza uma abordagem centrada na

associação de espécies moleculares, visando uma determinada propriedade ou funcionalidade.

Um dos focos desta área da ciência é produzir dispositivos moleculares. Esses dispositivos

podem ser definidos como estruturas organizadas constituídas por espécies químicas

(macrociclos porfirínicos) funcionalmente integradas, por meio do arranjo adequado de

componentes moleculares específicos. Geralmente, executam operações simples como

separar cargas, transportar íons, moléculas, elétrons etc. Esses dispositivos são ativados por

meio de luz, elétrons ou íons [16].

As tetracarboxifenilporfirinas também podem ser de três tipos dependendo da posição

dos grupos carboxi (-COOH), como: H

T2CPP, H

T3CPP e H

T4CPP (também reconhecida

como H

TCPP ou H

TBAP na área biológica). Esses compostos são bastante interessantes

porque são hidrossolúveis. São porfirinas aniônicas e a H

TCPP e seus derivados metálicos

são os compostos mais estudados dentro das áreas da química [17] e, principalmente, da

biologia [18]. Uma outra classe de porfirinas aniônicas importantes são aquelas derivadas da

sulfonatofenilporfirina (H

TSPP) [19]. A Figura 3 apresenta o processo de ionização da H

TCPP

em solução tampão (pH 7,6). Esse processo é apresentado com o objetivo de evidenciar as

diferenças na representação das espécies químicas (H

TCPP e [H

TCPP]

Figura 3. Ionização da H

TCPP em solução aquosa (pH 7,6).

Em uma área bastante promissora da química, estão os complexos metálicos (Ru, Fe,

Mn) derivados de diferentes porfirinas (hidrofóbicas e hidrossolúveis) empregados como

catalisadores em reações de oxidação de substratos orgânicos, em presença de doadores de

oxigênio. Esses sistemas são modelos de enzimas redox (oxidoredutases) que são

fundamentais para muitas reações de oxidação que ocorrem in vivo. Assim, uma área

promissora de estudos é a que utiliza metaloporfirinas sintéticas capazes de atuar como

sistemas biomiméticos dessas enzimas. Dentro deste foco nosso grupo se insere, empenhado

no desenvolvimento de novos compostos metaloporfirínicos que possam ser utilizados em

reações de oxidação de substratos orgânicos.

Os isômeros da tetrapiridilporfirina (TPyP) mais estudados são H

T4PyP e H

T2PyP. As

manganês-porfirinas do isômero orto- (Mn

III

T2PyPCl e Mn

III

T2PyPCl) foram estudadas por

nosso grupo [20, 21]. Durante o meu mestrado, iniciamos o estudo dos catalisadores

hidrofóbicos Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP [22]; eles apresentaram características químicas

bastante peculiares, quando comparadas ao isômero –orto. Dessa forma, durante o meu

doutorado, continuamos a estudar esses catalisadores em alguns sistemas catalíticos e os

resultados foram recentemente publicados no Journal of Molecular Catalysis A, Chemical [23].

Para ampliar os conhecimentos referentes aos complexos dessa classe de porfirinas, nos

propusemos a investigar os compostos hidrossolúveis derivados do isômero meta-

T3MPyP

). Um dos objetivos foi avaliar a influência de substituintes eletronegativos no anel

porfirínico com relação à eficiência catalítica em sistemas biomiméticos de oxidação de ciclo-

hexano (utilizando PhIO e PhI(OAc)

como doadores de átomo de oxigênio) e também sua

eficiência como compostos modelo da enzima superóxido dismutase (SOD).

Os sistemas aquosos de duas fases para oxidação de substratos orgânicos já foram

extensivamente estudados, principalmente por Meunier e colaboradores [24], em função do pH

do meio e da adição de agentes de transferência de fase [25], além da adição de ligantes

nitrogenados que atuam como ligantes axiais na metaloporfirina [26]. No entanto, nenhum

estudo com porfirinas hidrossolúveis foi encontrado e, por isso, o nosso interesse em verificar o

potencial catalítico das porfirinas carregadas de manganês derivadas da H

T3MPyP

, H

TSPP

e H

TCPP em processos oxidativos. A inclusão dos derivados da H

TSPP e H

TCPP nesses

estudos deve-se à possibilidade de comparação entre os sistemas usando porfirinas com

cargas positivas e negativas, um estudo inovador sem relatos específicos na literatura. Além

disso, tivemos a oportunidade de verificar o efeito da agitação por ultra-som nos processos

bifásicos, método este empregado pelo nosso grupo com resultados interessantes [23, 27-31].

A eficiência SOD-mimética também foi verificada para os derivados da H

TSPP e H

TCPP.

As metaloporfirinas quirais são amplamente estudadas e constituem uma importante

classe de catalisadores para a epoxidação assimétrica de alcenos [32-35]. Assim, decidimos

sintetizar um complexo hidrofóbico quiral derivado da tetracarboxifenilporfirina (H

T3CPP,

isômero meta), uma vez que essa porfirina está disponível comercialmente. O nosso objetivo

foi desenvolver um catalisador que pudesse ser utilizado em reações estereosseletivas e

verificar sua eficiência catalítica sob a influência dos substituintes na posição meta- dos grupos

meso-arilas.

2. Síntese de Porfirinas e Metaloporfirinas

2.1. Introdução

Diante da estrutura das porfirinas, o primeiro olhar recai sobre o anel macrocíclico

anguloso e característico de todas elas. Em seguida, o foco se desloca percorrendo a periferia

do anel para identificar as particularidades estruturais e as cadeias laterais que individualizam

cada classe de porfirinas. Num terceiro movimento ocular detecta-se o vazio que se oferece à

metalação, no centro do anel.

Toda essa estrutura já foi investigada e medida, explorada e descrita de modo que se

tornou possível fazer previsões e propor hipóteses, com base nos efeitos eletrônicos e

estéreos, a cada modificação introduzida. O interesse se concentra em conhecer essas

estruturas e os efeitos das substituições para estudos racionalizados de como aplicá-las. A

catálise tem sido uma das vias mais exploradas.

Porfirinas são compostos macrocíclicos, aromáticos, altamente conjugados, presentes

em várias proteínas, desempenhando importantes papéis em atividades biológicas, tais como:

transporte e armazenamento de oxigênio (hemoglobina e mioglobina) e oxidação catalítica

(monooxigenase dependente do citocromo P-450) [36].

O macrociclo porfirínico é um polieno cíclico formado por 4 anéis pirrólicos unidos por

átomos de carbono sp

(ponte de metilideno), constituído por um sistema de 20 átomos de

carbono, denominado de porfina (Figura 4).

Figura 4. (A) Sistema macrocíclico da porfirina. (B) Numeração das posições do anel porfirínico.

O macrociclo tem um total de 22 elétrons π, sendo que 18 desses elétrons estão em

conjugação direta com o anel, conforme a regra de aromaticidade de Hückel (4n + 2) [36]. A

nomenclatura sistemática [37] é baseada na numeração do anel porfirínico de 1

a 24 (Figura

4B), incluindo os átomos de nitrogênio. Sendo assim, tem-se que:

 os nitrogênios 21 e 24, com hidrogênios ligados, são denominados pirrólicos;

 os nitrogênios 22 e 23, sem hidrogênios, são denominados pirroleninos [38];

 as posições 5, 10, 15 e 20 são denominadas meso;

 os carbonos 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17 e 18 são denominados β-pirrólicos;

 os anéis pirrólicos são denominados, individualmente, A, B, C e D.

As duplas ligações das posições 7 e 17 (Figura 4B) são transversalmente conjugadas e

podem, portanto, ser reduzidas mantendo a aromaticidade da molécula. Devido à natureza

aromática, é possível que as porfirinas sofram reações de substituição (eletrofílica ou radicalar)

nas posições 2, 3, 5, 7, 8, 10, 12, 13, 15, 17, 18 e 20, sendo que as oito posições β-pirrólicas

diferem das quatro posições meso em função da reatividade. E ainda, as duplas ligações das

posições 7 e 17, por não participarem da conjugação π diretamente, também podem reagir

diferentemente das outras posições β-pirrólicas dependendo das condições de reação [39].

Os nitrogênios dos quatro anéis pirrólicos voltados para o centro do macrociclo

porfirínico possuem pares de elétrons que lhes conferem propriedades de base de Lewis, o que

deu origem à terminologia “porfirina base livre (H

P)”. A representação H

P contém dois átomos

de hidrogênio, os quais estão ligados aos nitrogênios pirrólicos (Figura 4). A adição de um ou

dois prótons no anel forma as espécies mono e dicatiônicas, nas quais os nitrogênios estão

parcialmente ou totalmente protonados. O termo porfirina monocátion (H

) ou dicátion (H

)

refere-se apenas à carga associada aos 24 átomos do anel porfirínico e não inclui qualquer

mudança de carga convencionalmente associada a grupos substituintes [40]. Quando sofre

desprotonação dos nitrogênios internos (21 e 24) as espécies são denominadas de monoânion

(HP

) ou diânion (P

2.2. Metalação e Desmetalação de Porfirinas

O ligante porfirinato aniônico tetradentado, formado pela perda de dois prótons dos

nitrogênios pirrólicos no centro porfirínico, é um centro estratégico de coordenação podendo

formar complexos com uma variedade de metais [36]. Na maioria dos casos, a formação de

uma metaloporfirina envolve a reação da porfirina base livre (H

P) com o sal de um metal

divalente (MX

), formando a metaloporfirina (MP) e o ácido correspondente (HX), conforme

representado na equação simplificada abaixo (Equação 1, Figura 5).

P + MX





 M

P + 2 HX Eq. 1

Figura 5. Metalação da meso-tetrafenilporfirina (H

TPP) com íons cobre.

A reação direta é denominada metalação e a inversa de desmetalação [41] (Figura 5).

Existem vários fatores que governam a reação de metalação, como a natureza e capacidade

de dessolvatação do íon metálico, a habilidade de deformação e a basicidade da porfirina, além

da presença de cargas na periferia do macrociclo [42].

Vários métodos de metalação para gerar metaloporfirinas são descritos. Entretanto, não

existe um procedimento simples de inserção de íon metálico que seja aplicável a todos os

metais e porfirinas. As reações são realizadas em soluções tão concentradas quanto possível

porque, em soluções diluídas, a tendência é diminuir as reações bimoleculares. Isso pode

resultar em longos tempos de reação que, para sistemas com solventes que apresentam alta

temperatura de ebulição (N,N-dimetilformamida, dimetilsulfóxido, ácido acético), pode levar à

decomposição do material de partida ou do produto. Alguns dos principais métodos de

metalação são sumarizados no Quadro 2.

Quadro 2. Principais métodos empregados para a metalação de porfirinas.

Método

Referência

Descrição

OH:CHCl

[36]

Adição da solução saturada do sal íon do metal em metanol a

uma solução saturada da porfirina em clorofórmio, sob refluxo.

DMF

[43]

Refluxo de um sal do íon do metal (geralmente cloretos) com a

porfirina em DMF.

Piridina

[44]

Refluxo de um sal do íon do metal com a porfirina em piridina.

Carbonil do

metal (M(CO)

)

[45, 46]

O carbonil do metal é aquecido com a porfirina em solvente

inerte, como o benzeno.

M(s)/DMF

[47]

Refluxo do metal com a porfirina em DMF.

O processo de desmetalação é favorecido pela presença de ácidos porque a

protonação dos nitrogênios internos do anel porfirínico impede a coordenação do metal. A

estabilidade da metaloporfirina é definida em termos do grau de resistência do desprendimento

do íon metálico pelo ácido.

Os métodos utilizados para remoção do íon metálico empregam ácidos orgânicos e

inorgânicos, tais como: ácido trifluoroacético (TFA) [48], ácido sulfúrico (H

) [49], ácido

perclórico (HClO

) [50], ácido clorídrico (HCl) [51] e ácido bromídrico (HBr) [27]. Geralmente, os

processos envolvem a mistura vigorosa da solução da metaloporfirina, em solvente adequado,

com o ácido.

2.3. Classificação das Porfirinas e Metaloporfirinas

Nas últimas três décadas, a obtenção de porfirinas e de suas correspondentes

metaloporfirinas com os mais variados substituintes, levou à classificação desses compostos

em quatro classes distintas: porfirinas de primeira, segunda, terceira e quarta gerações. Esta

classificação foi inicialmente proposta por Sheldon [8] e levava em conta apenas as três

primeiras classes apresentadas. Os critérios de classificação são o tipo e a posição do

substituinte na periferia do macrociclo.

As porfirinas de primeira geração constituem uma classe de compostos cuja estrutura

básica, o macrociclo porfirínico, apresenta apenas grupos alquila ou arila nas posições meso,

e/ou alquila nas posições β-pirrólicas (Figura 6). Essas porfirinas não apresentam quaisquer

outros substituintes na periferia do anel.

Figura 6. Porfirinas de 1ª geração. (A) Meso-tetrafenilporfirina; (B) β-octametilporfirina.

A segunda geração de porfirinas apresenta diferentes substituintes (alquila, halogênio,

entre outros) nas posições –orto, -meta e/ou –para dos grupos meso-arilas [48, 52-54] (Figura

7).

Figura 7. Porfirinas de 2ª geração. (A) Meso-tetraquis(2,6-diclorofenil)porfirina (hidrofóbica); (B) Meso-

tetraquis(3-metilpiridil)porfirina (hidrossolúvel).

As propriedades físico-químicas das porfirinas e metaloporfirinas de 2ª geração, bem

como suas aplicações, são influenciadas pelos diferentes substituintes na periferia do

macrociclo porfirínico. Esses substituintes podem afetar a solubilidade [10], a capacidade de

agregação e atropimerização [10, 55] e a metalação dos compostos porfirínicos [10].

As porfirinas de terceira geração são derivadas daquelas de primeira e segunda

gerações e caracterizam-se por terem substituintes retiradores de elétrons, em geral

halogênios ou grupos nitro, nas posições β-pirrólicas do anel porfirínico (Figura 8) [48, 56, 57].

Figura 8. Porfirinas de 3ª geração. (A) Meso-tetraquis(4-metilpiridil)-β-octabromoporfirina; (B) Meso-

tetrafenil-β-octabromoporfirina.

A introdução dos substituintes eletronegativos diretamente no macrociclo porfirínico,

altera a conformação estrutural do macrociclo, desfavorecendo as interações intermoleculares.

As porfirinas β-octahalogenadas geralmente apresentam conformação em forma de sela [51]

(Figura 9). As distorções em sela minimizam as interações intramoleculares entre os

substituintes das posições β-pirrólicas e os substituintes em orto ou meta dos anéis meso-arilas

[58, 59]. Devido a essa distorção dos centros porfirínicos, a cavidade fica estereamente menos

protegida do que no caso das porfirinas de segunda e primeira gerações, que são

aproximadamente planas [60, 61].

(A)

(B)

Figura 9. Conformação em sela da [Mn

TMPyP]

. (A) Estrutura química plana. (B) Distorções em

perfil [60].

As porfirinas de quarta geração são denominadas porfirinas dendriméricas (Figura 10).

Elas são caracterizadas pelo acoplamento de estruturas dendríticas nas porfirinas [62, 63],

gerando moléculas com estruturas tridimensionais e com distintas propriedades funcionais.

Figura 10. Exemplo de porfirina base livre dendrimérica [63].

2.4. Objetivos e Justificativas

Este capítulo trata da preparação e caracterização das manganês-porfirinas (Quadro 3).

Elas podem ser divididas em dois grupos: manganês-porfirinas hidrossolúveis (Mn

III

T3MPyPCl

, Mn

III

TCPP, Mn

III

TCPP, Mn

III

TSPP, Mn

III

TSPP) e hidrofóbica quiral

(Mn

III

T3CBPPCl).

Quadro 3. Representação estrutural das Mn-porfirinas sintetizadas.

Estrutura Características

Fórmula

(representação em

solução)

Hidrossolúvel e catiônica

de 2ª geração.

III

T3MPyPCl

([Mn

III

T3MPyP]

)

Hidrossolúvel e catiônica

de 3ª geração (inédita).

T3MPyPCl

([Mn

T3MPyP]

)

Hidrossolúvel e aniônica

de 2ª geração.

III

TCPP

([Mn

III

TCPP]

)

1. As Mn-porfirinas hidrossolúveis foram estudadas em solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

, e

neste meio considera-se que elas encontram-se dissociadas ou ionizadas. A representação na

forma dissociada/ionizada foi utilizada ao longo do trabalho, quando os experimentos foram

realizados utilizando-se o solvente citado.

Continuação do Quadro 3.

Estrutura Características

Fórmula

(representação em

solução)

Hidrossolúvel e aniônica

de 3ª geração.

III

TCPP

([Mn

III

TCPP]

)

Hidrossolúvel e aniônica

de 2ª geração.

III

TSPP

(Mn

III

TSPP]

)

Hidrossolúvel e aniônica

de 3ª geração.

III

TSPP

([Mn

III

TSPP]

)

Continuação do Quadro 3.

Estrutura Características

Fórmula

(representação

em solução)

Hidrofóbica, quiral de

2ª geração (inédita)

III

T3CBPPCl

([Mn

III

T3CBPP]

)

Os compostos hidrossolúveis são importantes porque o emprego de solventes mais

polares como acetonitrila e água em reações de oxidação de substratos orgânicos permite

maior solubilização do doador de oxigênio no meio de reação; além disso, permite a realização

de um estudo comparativo quanto ao uso das metaloporfirinas com cargas positivas e

negativas em reações de oxidação. Um outro fator importante é a utilização das Mn-porfirinas

hidrossolúveis como compostos miméticos da enzima superóxido dismutase (SOD). Já a

manganês-porfirina hidrofóbica foi idealizada e sintetizada com o objetivo de promover reações

mais estereoseletivas, devido ao ambiente estéreo gerado pelos substituintes presentes nos

anéis meso-arilas. As rotas de síntese desses compostos são apresentadas a seguir (Esquema

2).

Esquema 2. Rotas de síntese dos catalisadores metaloporfirínicos. Os compostos em negrito

representam as Mn-porfirinas obtidas.

2.5. Parte Experimental

2.5.1. Solventes e Equipamentos

2.5.1.1. Solventes

A) Acetona (CH

COCH

), Acetonitrila (CH

CN), Clorofórmio (CHCl

), Metanol (CH

OH)

Para utilização geral, como solvente ou eluente, acetona (Quimex), acetonitrila (Carlo

Erba), metanol (Quimex) e clorofórmio (Quimex) foram submetidos à destilação simples. Outros

solventes foram utilizados sem purificação prévia.

B) N,N-dimetilformamida (HCON(CH

)

A dimetilformamida (DMF, Aldrich) foi deixada em contato com pastilhas de KOH

durante 24 horas, em seguida foi destilada sob pressão reduzida e armazenada em frasco

contendo peneira molecular de 4 Å, previamente ativada.

C) Alumina Neutra (Al

) e Sílica (SiO

)

A alumina neutra (Aldrich) com granulometria de 150 mesh e a sílica (Aldrich) com

granulometria na faixa 70-230 mesh foram utilizadas nos processos de purificação das

porfirinas e metaloporfirinas por cromatografia em coluna.

Todos os outros reagentes utilizados nas sínteses, o foram sem purificação prévia.

2.5.1.2. Equipamentos

A) Espectrofotômetro UV-vis

Os espectros eletrônicos de absorção UV-vis foram registrados no espectrofotômetro

Hewlett-Packard diode array, modelo 8453, utilizando cubetas de vidro ou quartzo de 10 mm de

caminho óptico.

B) Espectrômetro de Massas

Os espectros de massas foram obtidos no Duke Comprehensive Cancer Center em

Duke University (EUA), no espectrômetro Applied Biosystems MDS Sciex 3200 Q Trap (ESI).

As análises foram realizadas pelo Dr. Júlio Santos Rebouças, pós-doutorando do grupo de

pesquisa da Dr. Ines Batinić-Haberle.

C) Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN)

Os espectros de RMN

H foram feitos em um espectrômetro Brucker Advance, modelo

DRX -200 (200 MHz), utilizando CDCl

ou CD

OD como solvente e TMS como referência

interna.

2.5.2. Síntese de Porfirinas e Metaloporfirinas

2.5.2.1. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Catiônicas Mn

III

T3MPyPCl

A) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)porfirina H

T3MPyPCl

A metilação da H

T3PyP foi realizada de acordo com o método descrito por Batinić-

Haberle e colaboradores [64]. A H

T3PyP (MIDCENTURY, 202 mg, 0,330 mmol) foi

solubilizada em 40 mL de DMF. A solução obtida foi aquecida (100°C, banho de óleo) sob

agitação magnética em sistema de refluxo durante cinco minutos. A esta solução foi adicionado

tosilato de metila (4 mL, 26,4 mmol), em excesso molar de 80 vezes. A mistura de reação foi

mantida sob refluxo e agitação magnética durante uma hora. A reação foi acompanhada por

meio de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis e por cromatografia de camada delgada

(SiO

, KNO

3(sat)

O:CH

CN, 1:1:8), reveladas em câmara de U.V.

Terminada a reação, a mistura foi transferida para um funil de separação, ao qual foram

adicionados 80 mL de CHCl

e 50 mL de água destilada. Formou-se uma mistura bifásica que

foi vigorosamente agitada. A fase orgânica foi recolhida e a fase aquosa (contendo a porfirina

metilada) foi lavada com CHCl

(5 × 40 mL). A fase aquosa foi recolhida e a ela adicionada

água destilada até o volume final de, aproximadamente, 150 mL. A porfirina obtida com o

contra-íon tosilato, foi submetida à reação de metátese com íons hexafluorofostato e cloreto,

respectivamente, conforme descrito a seguir.

À solução aquosa de porfirina foi adicionada, gota a gota, solução aquosa saturada de

até que toda a porfirina fosse precipitada. Em seguida, a mistura foi filtrada sob vácuo

(placa sinterizada, 10-20 µM) e o precipitado, lavado com éter dietílico. Nesta etapa, a cada

adição do solvente para lavagem, o precipitado era revolvido na placa com uma espátula até

que ele passasse da forma pastosa para a forma pulverizada. O sólido resultante,

T3MPyP(PF

)

, foi secado sob vácuo no próprio funil. Em seguida, a porfirina foi solubilizada

em acetona e o volume completado para, aproximadamente, 150 mL com o mesmo solvente. À

solução formada foi adicionada, gota a gota, solução saturada de cloreto de tetrabutilamônio

(em acetona) até que toda a porfirina fosse precipitada. Em seguida, a mistura foi filtrada sob

vácuo (placa sinterizada, 10-20 µM) e o precipitado lavado com acetona até que se

apresentasse como um pó (para isto o precipitado era revolvido constantemente na placa

utilizando-se uma espátula). A H

T3MPyPCl

assim preparada foi secada sob vácuo no próprio

funil e, em seguida, guardada em dessecador com P

. A porfirina foi caracterizada por

espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis e RMN

Rendimento H

T3MPyPCl

: 238,50 mg (89%).

UV-vis em H

O, λ

max

, nm (log ε): 417 (5.50), 514 (4.20), 550 (ombro), 581 (3.77), 636 (2.96)

[65].

RMN

H (200 MHz, DMSO, TMS): δ 9,3 (s, 4 H, o-H arila); δ 8,8 (d, 4 H, p-H arila); δ 8,5 (s, 8 H,

-pirrólico); δ 8,3 (d, 4 H, m-H arila); 7,8 (d, 4 H, o-H arila); δ 3,9 (s, 12 H, metílico).

B) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)porfirinatomanganês(III)

III

T3MPyPCl

A metalação da [H

T3MPyP]

com Mn(II) foi realizada de acordo com o método descrito

por Batinić-Haberle e colaboradores [65]. A H

T3MPyPCl

(90,0 mg, 0,110 mmol) foi

solubilizada em 30 mL de água destilada. À solução, foi adicionada, gota a gota, solução

aquosa de NaOH 1 mol L

-1

até que o pH fosse elevado para, aproximadamente, 12,3. Em

seguida, foi adicionado o MnCl

(277 mg, 2,20 mmol, excesso molar de 20 vezes) e a mistura

foi aquecida (100°C, banho de óleo) sob agitação magnética e sob refluxo durante seis horas.

A reação foi acompanhada por meio de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis e por

cromatografia de camada delgada (SiO

, KNO

3(sat)

O:CH

CN, 1:1:8), reveladas em câmara de

U.V.

Terminada a reação, a mistura foi filtrada duas vezes (filtração simples) e o volume da

solução completado para, aproximadamente, 100 mL com água destilada. A purificação do

complexo obtido foi realizada por meio da metátese com os íons hexafluorofosfato e cloreto

(conforme descrito para a [H

T3MPyP]

, pág. 19). A Mn

III

T3MPyPCl

obtida foi secada sob

vácuo e, a seguir, mantida em dessecador com P

. A Mn-porfirina foi caracterizada por

espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis.

Rendimento Mn

III

T3MPyPCl

: 86,50 mg (87%).

UV-vis em H

O, λ

max

, nm (log ε): 395 (4,67), 460 (4,11), 557 (4,11), 676 (3,13) [65].

C) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)porfirinatocobre(II)

T3MPyPCl

A metalação da [H

T3MPyP]

com Cu(II) foi realizada de acordo com o método descrito

por Richards e colaboradores [13]. A H

T3MPyPCl

(111 mg, 0,140 mmol) foi dissolvida em 20

mL de uma mistura CH

OH:H

O (10:1). A mistura foi aquecida (45°C, banho de óleo) sob

agitação magnética e sob refluxo durante cinco minutos. Em seguida, foi adicionado o

CuCl

.2H

O (CARLO ERBA, 191,78 mg, 1,09 mmol), em excesso molar de 7.8 vezes,

dissolvido em 5 mL de metanol. A reação foi mantida em refluxo, sob agitação magnética, por

trinta minutos. A reação foi acompanhada por meio de espectroscopia eletrônica de absorção

UV-vis e por cromatografia de camada delgada (SiO

, KNO

3(sat)

O:CH

CN, 1:1:8), reveladas

em câmara U.V.

Terminada a reação, o volume da mistura foi reduzido a, aproximadamente, 10 mL e

seguido da adição de 2-propanol até que ocorresse completa precipitação da cupro-porfirina. A

mistura assim obtida foi filtrada (placa sinterizada, 10-20 µM) sob vácuo e o precipitado lavado

com 2-propanol até o que filtrado fosse incolor. A Cu

T3MPyPCl

obtida foi secada e, a seguir,

mantida em dessecador com P

. A cupro-porfirina foi caracterizada por espectroscopia

eletrônica de absorção UV-vis e espectrometria de massas (ESI).

Rendimento Cu

T3MPyPCl

: 118,04 mg (99%).

UV-Vis em H

O, λ

max

, nm (log ε): 416 (5,01), 541 (4,35).

D) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)-β

ββ

β-octabromoporfirinato-

cobre(II) Cu

T3MPyPCl

Para a bromação da [Cu

T3MPyP]

também foi usado o método descrito por Richards

e colaboradores [49]. A Cu

T3MPyPCl

(110 mg, 0,120 mmol) foi dissolvida em 12 mL de N,N-

dimetilformamida (DMF); a solução obtida foi colocada sob agitação magnética à temperatura

ambiente. Em seguida, foi adicionado, gota a gota, durante 30 minutos, 0,3 mL de bromo

(Merck, 936 mg, 5,87 mmol) solubilizado em 3,0 mL de DMF. A reação foi mantida sob agitação

e protegida da luz por 72 horas. Como nas sínteses anteriores, a reação foi acompanhada por

espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis e por cromatografia de camada delgada (SiO

KNO

3(sat)

O:CH

CN, 1:1:8).

Terminada a reação, à mistura foi adicionada água destilada até que ocorresse

completa precipitação da cupro-porfirina β-octabromada. Em seguida, a mistura foi filtrada sob

vácuo (placa sinterizada, 10-20 µM) e, o precipitado foi lavado com água destilada (3 × 5 mL) e

depois com uma mistura de etanol/2-propanol (1:1, 2 × 5 mL). O sólido obtido foi secado sob

vácuo.

A cupro-porfirina β-octabromada foi obtida, pelo processo descrito, com o contra-íon

tribrometo (Br

). Ela foi recolhida em água e, em seguida, submetida ao processo de metátese

com os íons hexafluorofostato e cloreto da mesma forma descrita para a [H

T3MPyP]

(pág.

19). Ao final do processo de metátese, a Cu

T3MPyPCl

(inédita) foi secada sob vácuo e

armazenada em um dessecador contendo P

. A Cu-porfirina β-octabromada foi caracterizada

por espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis e espectrometria de massas (ESI).

Rendimento Cu

T3MPyPCl

: 99,87 mg (53%).

UV-vis em H

O, λ

max

, nm (log ε): 266 (4,18), 379 (4,14), 447 (4,74), 473 (ombro, 4,55), 588

(3,88).

EM (ESI, H

O:ACN, 1:1): Picos centrados em m/z 343,2 referente à espécie

([Cu

T3MPyP]

/4) e m/z 469,4 referente à espécie ([Cu

T3MPyP]

+ Cl

/3).

E) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)-β

ββ

β-octabromoporfirina

T3MPyPCl

O processo de desmetalação foi realizado usando ácido sulfúrico concentrado,

conforme o método descrito por Richards e colaboradores [49]. A Cu

T3MPyPCl

(88,6 mg,

0,0590 mmol) foi dissolvida em 5 mL de H

concentrado, previamente resfriado à

temperatura de 10°C. A solução foi deixada sob agitação magnética, à temperatura ambiente,

por quatro horas. Em seguida, a solução ácida foi vertida sobre 54 g de gelo moído (feito com

água desionizada) e o sistema foi deixado sob agitação magnética até que ocorresse completa

fusão do gelo. A desmetalação foi acompanhada por espectroscopia eletrônica de absorção

UV-vis.

Uma mistura verde-amarronzada foi obtida e a porfirina base livre β-octabromada foi

precipitada pela adição, gota a gota, de solução aquosa saturada de NH

. A mistura foi

filtrada e o precipitado lavado com água e, em seguida, com uma mistura de etanol/éter

dietílico (1:1). A H

T3MPyP(PF

)

também foi submetida à reação de metátese com o íon

cloreto conforme descrito anteriormente para a [H

T3MPyP]

(pág. 19).

A H

T3MPyPCl

(inédita) obtida foi secada sob vácuo e, em seguida, guardada em

dessecador com P

. A porfirina foi caracterizada por espectroscopia eletrônica de absorção

UV-vis, RMN

H e espectrometria de massas (ESI).

Rendimento H

T3MPyPCl

: 80,75 mg (95%).

UV-vis em tampão fosfato 0,1 mol/L (pH = 7,6), λ

max

, nm (log ε): 271 (4,42), 508 (4,98), 646

(3,80), 729 (3,91).

RMN

H (200 MHz, CD

OD, TMS): δ 10,5 (s, 4 H, o-H arila); δ 9,7 (d, 4 H, p-H arila); δ 9,4 (d, 4

H, m-H arila); 8,6 (d, 4 H, o-H arila); δ 4,9 (s, 12 H, metílico).

EM (ESI, H

O:ACN, 1:1): Picos centrados em m/z 328 referente a espécie ([H

T3MPyP]

/4)

e m/z 436,8 referente a espécie ([H

T3MPyP]

+ e

/3).

F) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)-β

ββ

β-octabromoporfirinato-

manganês(II) Mn

T3MPyPCl

A metalação da [H

T3MPyP]

com Mn(II) foi realizada segundo o método adaptado

de Batinić-Haberle e colaboradores [60]. A H

T3MPyPCl

(80,0 mg, 0,0550 mmol) foi

dissolvida em 20 mL de água e a mistura teve o pH ajustado para aproximadamente 12,3. Em

seguida, MnCl

(VETEC, 13,8 mg, 0,11 mmol) foi adicionado, em excesso molar de 2 vezes,

dissolvido em 2 mL de água destilada. Ocorreu metalação imediata da porfirina base livre. A

reação foi acompanhada por espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis e por cromatografia

de camada delgada (SiO

, KNO

3(sat)

O:CH

CN, 1:1:8).

Terminada a reação, a Mn-porfirina obtida foi submetida ao processo de metátese

utilizando os íons hexafluorofostato e cloreto, nesta ordem, respectivamente, conforme descrito

em detalhes para a [H

T3MPyP]

(pág. 19). O produto obtido, Mn

T3MPyPCl

(inédito), foi

secado sob vácuo e guardado em dessecador contendo P

. A manganês-porfirina foi

caracterizada por espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis e espectrometria de massas

(ESI).

Rendimento Mn

T3MPyPCl

: 78,77 mg (95%).

UV-vis em tampão fosfato 0,1 mol/L (pH 7,6), λ

max

, nm (log ε): 266 (4,50), 416 (4,53), 483

(4,93), 599 (4,00).

EM (ESI, H

O:ACN, 1:1): Picos centrados em m/z 340,7 referente a espécie

([Mn

T3MPyP]

/4) e m/z 465,5 referente a espécie ([Mn

T3MPyP]

+ Cl

/3).

2.5.2.2. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Aniônicas Mn

III

TCPP e

III

TCPP

A manganês-porfirina de terceira geração hidrossolúvel, Mn

III

TCPP, foi obtida por

meio da hidrólise ácida da Mn

III

TCMPPCl, sua análoga hidrofóbica. A Mn

III

TCMPPCl foi

estudada e sintetizada por nosso grupo de pesquisa e rota de síntese está reportada na

literatura [27]. A seguir, serão descritos apenas os procedimentos para obtenção dos

complexos aniônicos hidrossolúveis, uma vez que estes sofreram pequenas adaptações em

relação àqueles descritos por Nascimento [66].

A) Obtenção da Meso-tetraquis(4-carboxifenil)porfirinatomanganês(III) Mn

III

TCPP

A metalação da H

TCPP foi realizada de acordo com o método descrito por Nascimento

[66], com algumas modificações. A H

TCPP (ALDRICH, 50,0 mg, 0,0630 mmol) foi solubilizada

em 20 mL de N,N-dimetilformamida (DMF). A solução obtida foi aquecida sob agitação

magnética e refluxo durante cinco minutos. A esta solução foi adicionado o

Mn(CH

COO)

.4H

O (VETEC, 155 mg, 0,63 mmol), em excesso molar de 10 vezes, dissolvido

em 5 mL de DMF. A mistura de reação foi mantida sob refluxo e agitação magnética durante 24

horas e foi monitorada por espectroscopia eletrônica de absorção na região do visível e por

cromatografia de camada delgada (Al

neutra; (CH

)

CO/H

O, 2:1).

Terminada a reação, adicionou-se éter etílico à mistura. Formou-se um precipitado que

foi filtrado por filtração à vácuo, em funil de Buchner, e lavado com água destilada até que o pH

do filtrado fosse o mesmo da água. A porfirina base livre, que não reagiu, foi extraída com uma

solução de acetona:água (1:1). Para solubilizar a manganês-porfirina retida no filtro, foi

utilizada uma mistura de solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6) e acetona (1:1). O

solvente foi parcialmente eliminado do filtrado usando o evaporador rotatório e, então,

adicionou-se 1 mL de ácido acético concentrado, até que toda a manganês-porfirina fosse

completamente precipitada. Realizou-se uma nova filtração a vácuo. O processo de

solubilização da Mn-porfirina usando a mistura contendo solução tampão, seguida da

precipitação com ácido acético, foi repetida mais duas vezes. O sólido resultante foi lavado com

água destilada, em seguida com éter e, finalmente, secado sob vácuo. A Mn

III

TCPP obtida foi

mantida em dessecador com P

e caracterizada por espectroscopia de absorção UV-vis.

Rendimento Mn

III

TCPP: 47,93 mg (90%).

UV-vis em tampão fosfato 0,1 mol/L (pH 7,6, log ε), λ

max

, nm: 381 (4,84), 468 (5,04), 566 (4,16),

780 (3,24).

B) Obtenção da Meso-tetraquis(4-carboxifenil)-β-octabromoporfirina – H

TCPP

A porfirina base livre β-octabromada hidrossolúvel, H

TCPP (precursora da Mn-

porfirina), foi obtida por hidrólise ácida da Mn

III

TCMPPCl (previamente sintetizada) pelo uso

de H

concentrado segundo a descrição de Cavalcanti [67], com algumas adaptações. À

III

TCMPPCl sólida (70,0 mg, 0,0450 mmol) foram adicionados 10 mL de H

concentrado e 0,5 mL de água destilada. A solução verde obtida foi mantida em frasco aberto,

em repouso, durante 21 dias à temperatura ambiente. À suspensão verde/amarelada originada,

foram adicionados 20 mL de água destilada, em banho de gelo. Observou-se a mudança de

coloração do sistema. A mistura vermelho/esverdeada ficou em repouso por uma noite e, em

seguida, foi filtrada em funil de Buchner. O precipitado foi lavado com água destilada e, após

secar completamente, o sólido retido no papel de filtro foi lavado com diclorometano e,

posteriormente, dissolvido em acetona/água (2:1). A solução foi, então, secada em evaporador

rotatório e o sólido correspondente à H

TCPP (verde) foi deixado em dessecador com P

A porfirina foi caracterizada por espectroscopia de absorção UV-vis e por espectrometria de

massas (ESI-TOF).

Rendimento H

TCPP: 39,40 mg (61%).

UV-vis em (CH

)

CO:H

O (2:1), λ

max

, nm: 477, 660, 760, 971.

ESI-TOF (modo negativo): m/z 1421 [H

P – H]

–

ESI-TOF (modo positivo): m/z 1423 [H

P + H]

C) Obtenção da Meso-tetraquis(4-carboxifenil)-β

ββ

β-octabromoporfirinatomanganês(III)

III

TCPP

A metalação da H

TCPP foi realizada de acordo com o método descrito por

Nascimento [66]. A H

TCPP (42,86 mg, 0,030 mmol) foi solubilizada em 20 mL da mistura

(CH

)

CO/H

O (2:1). A solução obtida foi aquecida sob agitação magnética e refluxo durante

cinco minutos. A esta solução foi adicionado o Mn(CH

COO)

.4H

O (VETEC, 73,9 mg, 0,300

mmol), em excesso molar de 10 vezes, dissolvido em 5 mL de água. A mistura de reação foi

mantida sob refluxo e agitação durante uma hora e foi monitorada por espectroscopia

eletrônica de absorção na região do visível e por cromatografia de camada delgada (Al

neutra; (CH

)

CO/H

O, 2:1).

Terminada a reação, a mistura foi parcialmente evaporada eliminando-se a acetona;

após adição de água, formou-se um precipitado que foi filtrado por filtração à vácuo em funil de

Buchner e lavado com água. A porfirina base livre, que não reagiu, foi extraída com uma

solução de acetona:água (1:1). Para solubilizar a manganês-porfirina retida no filtro foi utilizada

uma mistura de solução tampão fosfato 0,1 mol/L (pH 7,6) e acetona (1:1). O solvente foi

parcialmente eliminado do filtrado e, então, adicionou-se 1 mL de ácido acético concentrado,

de forma que toda a manganês-porfirina precipitou e foi filtrada a vácuo. O processo de

solubilização da Mn-porfirina usando a mistura contendo a solução tampão, seguida da

precipitação com ácido acético, foi repetida mais duas vezes. O sólido resultante foi lavado com

água destilada, depois com éter e secado sob vácuo. A manganês-porfirina obtida foi mantida

em dessecador com P

e caracterizada por espectroscopia de absorção UV-vis e

espectrometria de massas (ESI).

Rendimento Mn

III

TCPP: 24,88 mg (56%).

UV-vis em tampão fosfato 0,1 mol/L (pH 7,6), λ

max

, nm (log ε): 441 (4.79), 493 (5,10), 593

(4,18), 635 (4,08).

EM (ESI, H

O:ACN:HCO

H, 40:40:1): Pico centrado em m/z 1474 correspondente a espécie

III

TCPP.

2.5.2.3. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Aniônicas Mn

III

TSPP e

III

TSPP

A) Obtenção da Meso-tetraquis(4-sulfonatofenil)porfirinatomanganês(III) Mn

III

TSPP

A metalação da H

TSPP com Mn(II) foi realizada de acordo com o método designado

como clorofórmio:metanol, adaptado da literatura [36]. A H

TSPP (MIDCENTURY, 65,00 mg,

0.063 mmol) foi dissolvida em 10 mL de uma mistura clorofórmio:metanol (1:2). A solução

obtida foi aquecida sob agitação magnética e refluxo durante cinco minutos. A esta solução foi

adicionado o Mn(CH

COO)

.4H

O (VETEC, 155,00 mg, 0,63 mmol), em excesso molar de 10

vezes, dissolvido em 5 mL de metanol. A mistura de reação foi mantida sob refluxo e agitação

magnética durante 24 horas. A reação foi acompanhada por meio de espectroscopia eletrônica

de absorção UV-vis e por cromatografia de camada delgada (SiO

, CHCl

:CH

OH, 1:2),

reveladas em câmara de U.V.

Terminada a reação, o solvente foi eliminado no evaporador rotatório. O produto bruto

foi dissolvido em mínima quantidade de CHCl

:CH

OH (1:2) e percolado em coluna de sílica,

utilizando a mesma mistura de solventes como eluente. Em seguida, foi eliminado o solvente

das frações verdes correspondentes à Mn

III

TSPP. A manganês-porfirina obtida foi eluída com

metanol em coluna de resina de troca iônica Dowex 50X2-200 (H

). O solvente foi eliminado no

evaporador rotatório, a Mn

III

TSPP (verde-amarronzada) foi mantida em dessecador com P

caracterizada por espectroscopia de absorção UV-vis.

Rendimento Mn

III

TSPP: 61,50 mg (98%).

UV-vis em tampão fosfato 0,1 mol/L (pH 7,6), λ

max

, nm (log ε): 400 (4,78), 467 (5,01), 563

(4,12), 597 (3,97).

B) Obtenção da Meso-tetraquis(4-sulfonatofenil)-β-octabromoporfirinato-

manganês(III) Mn

III

TSPP

Para a bromação da Mn

III

TSPP, foi adaptado o método descrito por Richards e

colaboradores [49]. A Mn

III

TSPP (65,0 mg, 0,0660 mmol) foi dissolvida em 3 mL de DMF; a

solução obtida foi colocada sob agitação magnética à temperatura ambiente. Em seguida, foi

adicionado, gota a gota durante trinta minutos, 0,25 mL de bromo líquido (Merck, 780 mg, 4,88

mmol) solubilizado em 1,5 mL de DMF. A reação foi mantida sob agitação magnética e

protegida da luz por 48 horas. A monitoração se deu por cromatografia de camada delgada

(SiO

; CHCl

:CH

OH, 1:2) e espectroscopia de absorção na região do UV-vis.

Terminada a reação, à mistura foi adicionado CH

até que ocorresse completa

precipitação da manganês-porfirina β-octabromada. Em seguida, a mistura foi filtrada sob

vácuo (placa sinterizada, 10-20 µM) e, o precipitado lavado com CH

(3 × 5 mL) até que o

filtrado não apresentasse coloração. O sólido obtido foi secado sob vácuo.

A [Mn

III

TSPP]

foi solubilizada em CH

OH e a solução percolada em coluna de

Sephadex LH-20 usando CH

OH como eluente. Recolheram-se as frações de coloração verde

correspondente à Mn

III

TSPP e o solvente foi eliminado no evaporador rotatório. A

manganês-porfirina obtida foi eluída com metanol em coluna de resina de troca iônica Dowex

50X2-200 (H

). O solvente foi eliminado e a Mn

III

TSPP (verde) foi mantida em dessecador

com P

. A caracterização do composto foi realizada por espectrometria de massas (ESI) e

espectroscopia de absorção na região do UV-vis.

Rendimento Mn

III

TSPP: 66,00 mg (64%).

UV-vis em tampão fosfato 0,1 mol/L (pH 7,6), λ

max

, nm (log ε): 397 (4,67), 491 (5,01), 592

(4,07), 634 (3,96).

EM (ESI, H

O:ACN, 1:1):cluster centrado em m/z 538,7 correspondente a espécie

([Mn

III

TSPP]

/3).

2.5.2.4. Obtenção da Mn-porfirina Hidrofóbica e Quiral Mn

III

T3CBPPCl

A) Obtenção da Meso-tetraquis(3-(R)-2-butoxifenil)porfirina H

T3CBPP

A esterificação da H

T3CPP (meso-tetraquis(3-carboxifenil)porfirina) foi realizada

conforme o método descrito por Neises e Steglich [68]. A H

T3CPP (50,4 mg, 0,0640 mmol) foi

dissolvida em 1 mL de N,N-dimetilformamida (DMF); a solução obtida foi colocada sob agitação

magnética à temperatura ambiente. Em seguida, foram adicionados a 4-dimetilaminopiridina

(DMAP) (Acros Organics, 2,92 mg, 0,024 mmol) e o (R)-(-)-2-butanol (Aldrich, 0,100 mL, 1,09

mmol). A mistura de reação foi resfriada em banho de gelo e a ela adicionada a N,N-diciclo-

hexilcarbodiimida (DCC) (Aldrich, 52,2 mg, 0,25 mmol). Esta mistura foi mantida sob

resfriamento (em banho de gelo) durante 5 minutos e, então, deixada à temperatura ambiente

sob agitação magnética durante 24 horas. A reação foi acompanhada por meio de

espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis e placas de cromatografia de camada delgada

(Al

neutra, CHCl

), reveladas em câmara de U.V.

Terminada a reação, o solvente foi eliminado em evaporador rotatório. O produto bruto

foi dissolvido em clorofórmio e lavado com água destilada três vezes, em um funil de

separação. A fase orgânica foi recolhida e secada com sulfato de sódio anidro. A porfirina foi

percolada em coluna de alumina neutra, utilizando clorofórmio como eluente; foi eliminado o

solvente das frações violetas correspondentes à H

T3CBPP (inédita). A porfirina base livre foi

mantida em dessecador com P

e caracterizada por espectroscopia eletrônica de absorção

UV-vis, RMN de

H e espectroscopia na região do IV.

Rendimento H

T3CBPP: 46,52 mg (72%).

UV-vis em CH

, λ

max

, nm (log ε): 419 (4,85), 514 (3,48), 549 (3,06), 592 (2,96), 645 (2,79).

B) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-(R)-carbo-2-butoxifenil)porfirinato-

manganês(III) Mn

III

T3CBPPCl

A metalação da H

T3CBPP foi realizada de acordo com o método do

clorofórmio:metanol descrito na literatura [36]. A H

T3CBPP (64,44 mg, 0,064 mmol) foi

solubilizada em 10 mL da mistura clorofórmio:metanol (1:1). A solução obtida foi aquecida sob

agitação magnética e refluxo durante cinco minutos. A esta solução foi adicionado o

Mn(CH

COO)

.4H

O (VETEC, 298,56 mg, 1,27 mmol), em excesso molar de 20 vezes,

dissolvido em 5 mL de metanol. A mistura de reação foi mantida sob refluxo e agitação

magnética durante 24 horas e foi monitorada por espectroscopia eletrônica de absorção na

região do visível e por cromatografia de camada delgada (Al

neutra; CHCl

). Terminada a

reação, o solvente foi eliminado no evaporador rotatório.

O produto bruto foi dissolvido em clorofórmio e lavado com água destilada três vezes,

em um funil de separação. A fase orgânica foi recolhida e secada com sulfato de sódio anidro.

A manganês-porfirina foi percolada em coluna de alumina neutra utilizando, inicialmente,

clorofórmio e, depois, clorofórmio:metanol (20:1) como eluentes; foi eliminado o solvente das

frações verdes correspondentes à [Mn

III

T3CBPP]

. A manganês-porfirina obtida foi eluída com

metanol em coluna de resina de troca iônica Dowex 2X-8 (Cl

). O solvente foi eliminado e a

III

T3CBPPCl (verde, inédita) foi guardada em dessecador com P

. A caracterização do

composto foi realizada por espectroscopia eletrônica de absorção na região do UV-vis.

Rendimento Mn

III

T3CBPPCl: 56,04 mg (80%).

UV-vis em CH

, λ

max

, nm (log ε): 378 (4,72), 477 (4,94), 579 (3,97), 615 (3,91).

É importante ressaltar que para todas as porfirinas e metaloporfirinas sintetizadas, os

procedimentos para preparação foram realizados mais de uma vez, com o objetivo de obtê-las

em maior quantidade.

2.6. Resultados e Discussão

2.6.1. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Catiônicas Mn

III

T3MPyPCl

A) Obtenção da Meso-tetraquis(3-metilpiridil)porfirina H

T3MPyPCl

Figura 11. Obtenção da porfirina hidrossolúvel e catiônica [H

T3MPyP]

A obtenção da [H

T3MPyP]

(Figura 11) foi realizada via reação de metilação da

porfirina H

T3PyP com tosilato de metila, usando N,N-dimetilformamida como solvente,

conforme descrito por Batinić-Haberle e colaboradores [64]. A reação é rápida e o composto

tetrametilado se forma em menos de uma hora de reação.

A caracterização inicial da porfirina N-metilada baseia-se na cromatografia em camada

delgada. O composto tetra-alquilado e tetra-catiônico, de maior polaridade, fica retido próximo

ao ponto de aplicação, enquanto os compostos parcialmente alquilados e não-alquilado

deslocam-se ao longo da placa cromatográfica.

Ao término da reação foram adicionados CHCl

e H

O para remover, respectivamente, o

excesso de tosilato de metila/DMF (fase orgânica) e extrair a porfirina base livre (fase aquosa).

A lavagem desta última com sucessivas frações de CHCl

permite que todo o tosilato de metila

e DMF sejam extraídos.

Ao término da reação, a [H

T3MPyP]

apresenta como contra-íons os ânions tosilato.

Entretanto, na literatura, esta porfirina é caracterizada na forma de cloreto; dessa forma, foram

realizadas as reações de metátese do composto obtido com os íons hexafluorofostato (PF

) e

cloreto (Cl

), respectivamente. A reação de metátese com íons PF

foi realizada em meio

aquoso e o precipitado obtido lavado exaustivamente com éter dietílico. Nesta lavagem, o

excesso de NH

utilizado é eliminado. Após a eliminação do solvente por meio de filtração à

vácuo, a H

T3MPyP(PF

)

obtida foi solubilizada em acetona e procedeu-se à metátese com

íons Cl

. A H

T3MPyPCl

isolada foi lavada com acetona, várias vezes, com o objetivo de

eliminar o excesso de cloreto de tetrabutilamônio usado. Nesta etapa, observou-se uma

pequena solubilização da porfirina; entretanto, isso ocorre com uma perda mínima de

composto.

Os resultados obtidos com a espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis estão

registrados na Tabela 1 e Figura 12. O espectro da H

T3MPyPCl

apresenta as quatro bandas

típicas de uma porfirina base livre (Anexo 1) e está em concordância com os dados reportados

na literatura [65].

Tabela 1. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3PyP (em CHCl

) e

T3MPyPCl

(em água).

Porfirina Comprimento de onda (nm)

T3PyP 418 (Soret) 515 548 590 647

T3MPyPCl

417 (Soret) 514 550 581 636

Figura 12. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3PyP (CHCl

) e H

T3MPyPCl

(água).

A caracterização da H

T3MPyPCl

por espectroscopia de RMN

H (Tabela 2, Figuras 13

e 14) indicou a presença do sinal na região δ 4,23 ppm (TMS) característica para os

hidrogênios do grupo metila, evidenciando a completa alquilação das posições meso-arila da

T3PyP.

Figura 13. Espectro de RMN

H das porfirinas bases livres H

T3PyP (em CDCl

) e H

T3MPyPCl

(em

DMSO). Referência TMS, 200 MHz.

Figura 14. Posição dos hidrogênios na estrutura da H

T3PyP.

Tabela 2. Dados dos espectros de RMN

H da H

T3PyP (CDCl

) e H

T3MPyPCl

(DMSO) (200 MHz,

TMS).

Porfirina

δδ

δ (ppm)

arila

Arila

-pirrólico

N-pirrólico

metílico

T3PyP 9,48 (s) 9,08 (d) 7,79 (t) 8,55 (d) 8,88(s) - 2,83 (s) -

T3MPyPCl

9,62 (s) 9,16 8,16 8,80 8,84 - 3,62 (s) 4,23

B) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)porfirinatomanganês(III)

III

T3MPyPCl

Figura 15. Obtenção da Mn-porfirina hidrossolúvel e catiônica [Mn

III

T3MPyP]

A metalação da [H

T3MPyP]

(Figura 15) permitiu obter a manganês-porfirina, com

elevado rendimento. O aumento do pH da solução da porfirina base livre, antes da adição do

sal de Mn(II), facilita a metalação devido à desprotonação da porfirina. Além disso, a filtração

da solução formada ao término da reação facilita o processo de purificação porque elimina os

subprodutos gerados na reação (principalmente hidróxidos/óxidos de manganês).

Os resultados da espectroscopia de absorção na região do visível, registrados na

Tabela 3 e Figura 15, mostram o deslocamento batocrômico da banda Soret e a diminuição do

número de bandas para a porfirina metalada. É possível afirmar que isso ocorre devido à

mudança de simetria da [H

T3MPyP]

) para a [Mn

III

T3MPyP]

), o que implica na

diminuição do número de bandas de absorção na região do visível, em decorrência do aumento

da simetria da molécula [69].

Tabela 3. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

e Mn

III

T3MPyPCl

em água.

Porfirina Comprimento de onda (nm)

T3MPyPCl

417 (Soret) 514 550 581 636

III

T3MPyPCl

395 460 (Soret) 557 676

Figura 16. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

e Mn

III

T3MPyPCl

em água.

O espectro eletrônico da Mn

III

T3MPyPCl

(Figura 16) é diferente daqueles exibidos

pelas metaloporfirinas em geral (Anexo 1). A explicação mais adequada para esse tipo de

espectro é que o orbital e

, d

) do Mn

é adequado em energia e simetria para interagir

com o orbital e

* (π) da porfirina (Figura 17). Desta forma, os orbitais e

do Mn

perturbam o

sistema π da porfirina, provocando as anomalias que aparecem nos espectros das manganês-

porfirinas. Como conseqüência desta combinação entre os orbitais π da porfirina e os orbitais d

do metal, não apenas as bandas no espectro que correspondem às transições π → π* podem

ser alteradas, mas também, as bandas de transferência de carga da porfirina para o metal que

são de baixa energia [50].

Figura 17. Interação dos orbitais do Mn

e da porfirina para as Mn(III)-porfirinas (Mn

III

P) [71].

A perda de fluorescência vermelha, característica da porfirina base livre sob luz

ultravioleta, confirma a presença da Mn

III

T3MPyPCl

. Essa supressão de fluorescência da Mn-

porfirina é devida à interação entre os orbitais d semi-preenchidos do íon metálico e o estado

excitado de menor energia da porfirina [71].

C) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)porfirinatocobre(II)

T3MPyPCl

Figura 18. Obtenção da cupro-porfirina hidrossolúvel e catiônica [Cu

T3MPyP]

A metalação da [H

T3MPyP]

com Cu(II) (Figura 18), usando o método descrito por

Richards e colaboradores [49], levou à obtenção rápida da cupro-porfirina com rendimento

quantitativo. A precipitação da cupro-porfirina com 2-propanol permitiu a eliminação do excesso

de sal de Cu(II) utilizado.

Os resultados da espectroscopia eletrônica de absorção na região do visível,

registrados na Tabela 4 e Figura 19, mostram apenas um pequeno deslocamento hipsocrômico

da banda Soret e uma banda de baixa intensidade, na região do visível, para a porfirina

metalada.

Tabela 4. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

e Cu

T3MPyPCl

em água.

Porfirina Comprimento de onda (nm)

T3MPyPCl

417 (Soret) 514 550 581 636

T3MPyPCl

415 (Soret) 540

Figura 19. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

e Cu

T3MPyPCl

em água.

D) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)-β

ββ

β-octabromoporfirinato-

cobre(II) Cu

T3MPyPCl

Figura 20. Obtenção da cupro-porfirina β-octabromada hidrossolúvel e catiônica [Cu

T3MPyP]

A bromação de cupro-porfirinas (derivadas da tetrafenilporfirina, H

TPP) com Br

(solvente CHCl

:CCl

, 1:1) foi inicialmente descrita por Bhyrappa e Krishnan [56]. A

T3MPyPCl

(Figura 20), inédita, foi sintetizada pelo método de bromação descrito por

Richards e colaboradores [49]. O uso de dimetilformamida como solvente e o excesso do

agente de bromação (Br

) favoreceram a completa per-bromação do anel porfirínico.

A reação de bromação da [Cu

T3MPyP]

é acompanhada pela mudança imediata de

cor da solução inicialmente vermelha, para verde após a adição de bromo. A reação foi

monitorada por espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis, que mostrou um contínuo

deslocamento batocrômico da banda Soret. O final da reação foi evidenciado pela ausência de

alterações nos espectros UV-vis. Os dados espectroscópicos para as cupro-porfirinas estão

registrados na Tabela 5 e Figura 21.

Tabela 5. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para Cu

T3MPyPCl

em água.

Porfirina Comprimento de onda (nm)

T3PyPCl

415 (Soret) 540

T3MPyPCl

447 588

Figura 21. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para Cu

T3MPyPCl

e Cu

T3MPyPCl

em água.

Ao término da reação de bromação, a cupro-porfirina β-octabromada foi precipitada por

adição de água. A precipitação é possível porque esta metaloporfirina com o contra-íon

tribrometo (Br

) é insolúvel em água quando em presença de bromo líquido (o agente de

bromação). A lavagem do sólido com água destilada e a mistura etanol/2-propanol (1:1)

permite a eliminação do excesso de bromo, do ácido (HBr) e de quaisquer sub-produtos

formados durante a reação. A [Cu

T3MPyP]

é isolada com o contra-íon Br

A Cu

T3MPyP(Br

)

foi recolhida em água. Parte deste composto pode ficar retida no

funil (solubilidade limitada do sal) e, então, procedeu-se à solubilização adicionando uma

mistura de CH

OH:H

O (1:1). A fração recolhida com essa mistura, teve o solvente eliminado e

foi misturada à fração recolhida com água. A solução aquosa da cupro-porfirina foi submetida

ao processo de metátese com os íons hexafluorofostato e cloreto da mesma forma descrita

para a [H

T3MPyP]

(pág. 19).

Uma evidência da existência da cupro-porfirina β-bromada, [Cu

T3MPyP]

, é o

deslocamento batocrômico da banda Soret de 32 nm (4 nm por átomo de bromo) e a

diminuição da sua intensidade de absorção (ε), característicos da octabromação. A presença

de átomos de bromo nas posições β-pirrólicas do macrociclo estabiliza a energia dos orbitais

HOMO e LUMO. As mudanças de energia desses orbitais explicam as características das

bandas de absorção B e Q (Anexo 1), no espectro UV-vis das porfirinas per-halogenadas,

como sendo uma conseqüência da diminuição de energia entre esses dois orbitais de fronteira

[56, 72]. A banda Soret alargada exibida pela [Cu

T3MPyP]

é típica das cupro-porfirinas

octabromadas [23, 27, 56, 66, 73].

A espectrometria de massas (EM-ESI) confirmou a estrutura da cupro-porfirina β-

octabromada. O pico centrado em m/z 343,2 referente à espécie ([Cu

T3MPyP]

/4) e, outro

em m/z 469,4 referente à espécie ([Cu

T3MPyP]

+ Cl

/3) são característicos do composto.

Além disso, aparecem séries distintas de multipletos causados pelas contribuições isotópicas,

principalmente do átomo de bromo.

E) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)-β

ββ

β-octabromoporfirina

T3MPyPCl

Figura 22. Obtenção da porfirina β-octabromada hidrossolúvel e catiônica [H

T3MPyP]

A porfirina inédita, [H

T3MPyP]

, resultou da desmetalação da [Cu

T3MPyP]

(Figura 22) pelo método descrito por Richards e colaboradores [49], usando H

concentrado. Os espectros UV-vis registrados após a adição do ácido permitiram acompanhar

mudanças espectrais (Figura 23). Essas alterações aparecem devido ao meio fortemente ácido

que promove a saída do íon metálico do centro porfirínico e a protonação dos nitrogênios

pirrólicos. A conseqüência é o deslocamento da banda Soret (447 → 518 nm) e o aparecimento

de uma banda intensa na região do visível (588 → 703 nm), característicos da N-protonação

[74].

Figura 23. Processo de desmetalação da [Cu

T3MPyP]

. Formação da [H

T3PyP]

x+2

após adição

de H

concentrado à cupro-porfirina.

A adição de gelo moído (feito com água desionizada) à mistura de reação teve dois

objetivos: (1) provocar a ionização do H

e, (2) gerar uma solução mais diluída que permita

o processo de precipitação da porfirina com íons hexafluorofosfato. O processo de ionização do

gera um ambiente fortemente ácido o qual garante a prevalência das espécies

protonadas [H

T3MPyP]

e [H

T3MPyP]

(Figura 24). Em estudos realizados por Bailey

e Hambright [75], utilizando o isômero para ([H

T4MPyP]

), verificou-se que as espécies

protonadas não podem interagir com íons metálicos; dessa forma, evita-se a reinserção dos

íons presentes na solução. A remoção de íons cobre (livres) foi realizada durante o processo

de precipitação da porfirina base livre β-octabromada com os íons PF

Figura 24. Representação de algumas espécies no equilíbrio envolvendo a protonação da

T3MPyP]

Os resultados fornecidos pela espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis estão

registrados na Tabela 6 e Figura 25. O espectro da H

T3MPyPCl

apresenta as três bandas

típicas de uma porfirina base livre octabromada, em contraste com a análoga H

T3MPyPCl

que exibe quatro bandas. Isso é explicado pela sobreposição das bandas Q

x(1,0)

e Q

y(0,0)

(Anexo

1) [56, 76].

Tabela 6. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para Cu

T3MPyPCl

em água e [HBr

T3MPyP]

em solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

Porfirina Comprimento de onda (nm)

T3MPyPCl

417 (Soret) 514 550 581

T3MPyPCl

447 (Soret) 588

T3MPyPCl

481 (Soret) 590 643 749

Figura 25. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

e H

T3MPyPCl

em água.

A banda Soret da H

T3MPyPCl

sofreu um deslocamento batocrômico de 64 nm (8

nm por átomo de bromo) em relação à precursora H

T3MPyPCl

(417 nm), indicando a octa-

bromação do macrociclo.

A caracterização da H

T3MPyPCl

por espectroscopia de RMN

H (Tabela 7) indicou

a ausência do sinal na região δ 8,8 – 9,0 ppm (TMS) típica para os hidrogênios β-pirrólicos da

T3MPyP]

(Figura 26), evidenciando a completa per-bromação do anel. A presença de oito

hidrogênios orto, quatro hidrogênios meta e, quatro hidrogênios para-arilas (Figura 26) elimina

a possibilidade de substituição eletrofílica aromática nesses anéis. Isso indica a maior

reatividade das posições β-pirrólicas em relação aos anéis meso-arilas, devido ao grande

sistema π conjugado do macrociclo porfirínico.

Tabela 7. Dados dos espectros de RMN

H da H

T3MPyPCl

(DMSO) e H

T3MPyPCl

(CD

OD) (200

MHz, TMS).

Porfirina

(ppm)

Arila

arila

-pirrólico

N-pirrólico

Metílico

T3MPyPCl

9,3 8,8 7,8 8,4 8,6 - 3,9

T3MPyPCl

10,5 9,7 8,6 9,4 - - 4,9

Figura 26. Posição dos hidrogênios na estrutura da [H

T3MPyP]

Não foi observado o sinal referente aos hidrogênios N-pirrólicos (Tabela 7). Isto ocorre

porque a porfirina β-bromada tem um caráter ácido mais acentuado em função da maior

deficiência eletrônica sobre o macrociclo [49]. Assim, os hidrogênios N-pirrólicos são facilmente

deslocados.

A espectrometria de massas (ESI-MS) confirmou a obtenção da porfirina base livre β-

octabromada. Picos centrados em m/z 328 referente a espécie ([H

T3MPyP]

/4) e, em m/z

436,8 referente a espécie ([H

T3MPyP]

+ e

/3), são característicos do composto (Figura

27). Além disso, aparecem séries distintas de multipletos causados pelas contribuições

isotópicas, principalmente do átomo de bromo.

Figura 27. Espectro de massas da H

T3MPyPCl

(ESI-MS, solução tampão de fosfato 0,05 mol L

-1

pH 7,8).

F) Obtenção da Cloreto de Meso-tetraquis(3-metilpiridil)-β

ββ

β-octabromoporfirinato-

manganês(II) Mn

T3MPyPCl

Figura 28. Obtenção da porfirina β-octabromada hidrossolúvel e catiônica [Mn

T3MPyP]

Pela metalação da [H

T3MPyP]

formou-se a manganês-porfirina de 3ª geração

(Figura 28), [Mn

T3MPyP]

inédita, com elevados rendimento. A metalação imediata da

porfirina base livre β-octabromada resulta da influência eletrônica da β-bromação sobre as suas

propriedades fisico-químicas. A maior basicidade dos nitrogênios pirrólicos em função do efeito

indutivo dos átomos de bromo e a distorção do macrociclo favorecem a inserção do íon

metálico durante o processo de metalação. Além disso, a elevação do pH do meio de reação

também favorece a rápida metalação da porfirina base livre β-octabromada, devido à

desprotonação do macrociclo.

Na metalação do isômero para do análogo de terceira geração, [H

T4MPyP]

, é

utilizado um excesso molar de 20 vezes do sal de Mn(II) em relação à porfirina base livre [60].

Entretanto, para metalar a [H

T3MPyP]

o excesso molar de Mn(II) foi de apenas duas

vezes. Em experimentos utilizando a relação molar 1:20 (H

P:Mn

), no caso da

T3MPyP]

, observou-se que a porfirina base livre era imediatamente metalada após

adição do Mn

; entretanto, a desmetalação da Mn

P gerada ocorria em poucos minutos no

meio de reação. Isto ocorre porque a hidrólise do Mn(II) na solução aquosa provoca a rápida

diminuição do pH do sistema e, consequentemente, permite a desmetalação da Mn-porfirina

gerada; uma vez que Mn(II)-porfirinas são pouco estáveis em solução fracamente ácida ou

mesmo neutra [60, 77-81]. Ao se utilizar a relação molar 1:2 (H

P:Mn

), a diminuição do pH do

sistema devido a hidrólise do Mn

ocorre em menor extensão, permitindo assim que a Mn

seja isolada em meio básico.

Os resultados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis registrados na Tabela 8

e Figura 29, mostram o deslocamento batocrômico da banda Soret e a diminuição do número

de bandas para a porfirina metalada.

Tabela 8. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

em água e

T3MPyPCl

em solução tampão fosfato (pH = 7,6, 0,05 mol L

-1

Porfirina Comprimento de onda (nm)

T3MPyPCl

481 (Soret) 590 643 749

T3MPyPCl

416 483 (Soret) 599

Figura 29. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3MPyPCl

(em água) e

T3MPyPCl

em tampão fosfato (pH = 7,6, 0,05 mol L

-1

O íon metálico da manganês-porfirina, Mn

T3MPyPCl

, permanece no estado de

oxidação II porque, a introdução de bromo nas posições β-pirrólicas da porfirina desloca o

potencial redox Mn(III)/Mn(II) para valores mais positivos (deslocamento anódico, a ser

discutido no capítulo 3), em relação à análoga não bromada. Esse aumento do potencial é

suficiente para estabilizar o íon metálico central em um estado de oxidação mais baixo, mesmo

em presença do ar [82]. Isso é atribuído ao efeito indutivo retirador de elétrons do bromo em

conjugação direta com o sistema π da porfirina, que diminui a densidade eletrônica em ambos,

metal central e sistema π conjugado do macrociclo, levando à maior estabilidade do complexo

Mn(II) [56, 73, 76, 83].

Os resultados da espectrometria de massas (ESI-MS) confirmam a existência do

complexo per-bromado. Picos centrados em m/z 340,7 referem-se à espécie

([Mn

T3MPyP]

/4) e m/z 465,5 referem-se à espécie ([Mn

T3MPyP]

+ Cl

/3). O

espectro apresenta séries distintas de multipletos gerados pelas contribuições isotópicas,

principalmente do átomo de bromo.

2.6.2. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Aniônicas Mn

III

TCPP e

III

TCPP

A) Obtenção da Meso-tetraquis(4-carboxifenil)porfirinatomanganês(III) Mn

III

TCPP

Figura 30. Obtenção da Mn-porfirina hidrossolúvel e aniônica Mn

III

TCPP.

A reação de metalação da H

TCPP com Mn(II) (Figura 30) ocorreu em 24 horas, na

temperatura de refluxo do DMF. A perda da fluorescência vermelha, característica da porfirina

base livre sob luz ultravioleta, confirma a presença da Mn

III

TCPP. Ao término da reação, a

adição de éter ao sistema favorece a precipitação da metaloporfirina de forma quantitativa. A

purificação da Mn

III

TCPP foi realizada por meio de solubilização e precipitação utilizando,

respectivamente, a mistura acetona/solução tampão e ácido acético concentrado.

Os resultados da espectroscopia de absorção na região do visível, registrados na

Tabela 9 e Figura 31, mostram o deslocamento batocrômico da banda Soret e uma diminuição

do número de bandas na região do visível. Além disso, o espectro da Mn

III

TCPP é típico de

uma Mn(III)-porfirina.

Tabela 9. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

TCPP e Mn

III

TCPP em

solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

Porfirina Comprimento de onda (nm)

TCPP 414 (Soret) 516 552 591 645

III

TCPP 381 468 (Soret) 566 780

Figura 31. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

TCPP e Mn

III

TCPP em solução de tampão

fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

B) Obtenção de Meso-tetraquis(4-carboxifenil)-β

ββ

β-octabromoporfirina H

TCPP

Figura 32. Obtenção da porfirina β-octabromada hidrossolúvel e aniônica H

TCPP.

A síntese da H

TCPP (Figura 32) é realizada via desalquilação da metaloporfirina

III

TCMPPCl, pelo uso de ácido sulfúrico concentrado à temperatura ambiente [67]. A

hidrólise ácida provoca a desmetilação completa dos quatro grupos ésteres presentes na

periferia da metaloporfirina tetra-carbometoxifenil de acordo com a Equação 2 [84], sem que

ocorra o processo de desbromação das posições β-pirrólicas. O mecanismo de hidrólise é

apresentado no Esquema 3 [85].

R C

Eq. 2

Esquema 3. Mecanismo de hidrólise ácida de ésteres.

A caracterização inicial do produto de hidrólise baseia-se nos testes de solubilidade

empregando, para isso, solventes apolares como diclorometano e clorofórmio que solubilizam a

metaloporfirina metilada de partida, Mn

III

TCMPPCl, e solventes polares como a água e

solução aquosa de bicarbonato de sódio, nos quais essa porfirina não é solúvel. A H

TCPP

obtida não se solubiliza nos solventes apolares e nem em água, indicando a presença dos

grupos carboxílicos na forma não ionizada (-COOH). Por outro lado, em solução de bicarbonato

de sódio, a H

TCPP solubiliza-se completamente (solução verde) devido à ionização dos

grupos carboxílicos (-COO

). A H

TCPP também é solúvel em uma mistura

acetona:tampão (1:1), sendo que o tampão utilizado tem pH 7,6.

Os resultados da espectroscopia de absorção na região do visível, registrados na

Tabela 10 e Figura 33, mostram o deslocamento hipsocrômico da banda Soret e o

aparecimento de três bandas na região do visível, características de porfirinas per-bromadas.

Tabela 10. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para Mn

III

TCMPPCl (em

diclorometano) e H

TCPP (em solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

, pH 7,6).

Porfirina

Comprimento de onda (nm)

MnBr

TCMPPCl

408

507 (Soret)

614

656

TCPP

477 (Soret)

660

760

971

Figura 33. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para Mn

III

TCMPPCl (CH

) e H

TCPP

(solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

, pH 7,6).

A H

TCPP é confirmada por espectrometria de massas (ESI-TOF) pela presença de

picos dos íons moleculares m/z 1421 e m/z 1423 correspondentes à [H

P – H]

(modo negativo)

e [H

P + H]

(modo positivo), respectivamente.

C) Obtenção da Meso-tetraquis(4-carboxifenil)-β

ββ

β-octabromoporfirinatomanganês(III)

III

TCPP

Figura 34. Obtenção da Mn-porfirina β-octabromada hidrossolúvel e aniônica Mn

III

TCPP.

A metalação da porfirina hidrolisada H

TCPP com Mn(II) (Figura 34), levou à

formação da metaloporfirina Mn

III

TCPP com bom rendimento. A manganês-porfirina não é

obtida de forma quantitativa porque parte da porfirina base livre precipita-se no meio de reação

devido à liberação de íons H

. Isso ocorre porque a porfirina, na forma protonada, forma

agregados devido às interações intermoleculares, o que impede a inserção do íon metálico à

cavidade da porfirina. Além disso, também é formado/isolado um pouco da Mn(II)-porfirina.

Para purificar a Mn(III)-porfirina isolada foi utilizado, também, o processo de solubilização e

precipitação.

Os resultados da espectroscopia de absorção na região do visível, registrados na

Tabela 11 e Figura 35, mostram o deslocamento batocrômico da banda Soret e uma

diminuição do número de bandas na região do visível. Além disso, o espectro da Mn

III

TCPP

é típico de uma Mn(III)-porfirina.

Tabela 11. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

TCPP e Mn

III

TCPP em

solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

Porfirina

Comprimento de onda (nm)

III

TCPP

441

493 (Soret)

593

635

TCPP

477 (Soret)

660

760

971

Figura 35. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para Mn

III

TCPP e H

TCPP em solução de

tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

A espectrometria de massas (ESI-MS) confirmou a obtenção da Mn-porfirina β-

octabromada. O pico centrado em m/z 1474 corresponde a espécie [Mn

III

TCPP]

. Além

disso, aparecem séries distintas de multipletos causados pelas contribuições isotópicas,

principalmente do átomo de bromo.

2.6.3. Obtenção das Mn-porfirinas Hidrossolúveis e Aniônicas Mn

III

TSPP e

III

TSPP

A) Obtenção da Meso-tetraquis(4-sulfonatofenil)porfirinatomanganês(III) Mn

III

TSPP

Figura 36. Obtenção da Mn-porfirina hidrossolúvel e aniônica Mn

III

TSPP.

A metalação da H

TSPP (Figura 36) permitiu obter a manganês-porfirina, com bom

rendimento. A purificação da Mn-porfirina, por meio de cromatografia em coluna usando sílica

como fase estacionária, permitiu eliminar o excesso de sal de Mn(II) utilizado.

A perda de fluorescência vermelha, característica da porfirina base livre sob luz

ultravioleta, confirma a obtenção da Mn

III

TSPP. Os resultados de espectroscopia de absorção

na região do visível, registrados na Tabela 12 e Figura 37, mostram o deslocamento

batocrômico da banda Soret e a diminuição do número de bandas para a porfirina metalada.

Tabela 12. Dados de espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

TSPP e Mn

III

TSPP em

solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

Porfirina Comprimento de onda (nm)

TSPP 411 515 (Soret) 552 580 663

III

TSPP 400 467 (Soret) 563 597

Figura 37. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

TSPP e Mn

III

TSPP em solução tampão fosfato

0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

B) Obtenção da Meso-tetraquis(4-sulfonatofenil)-β

ββ

β-octabromoporfirinato-

manganês(III) Mn

III

TSPP

Figura 38. Obtenção da Mn-porfirina β-octabromada hidrossolúvel e aniônica Mn

III

TSPP.

A obtenção da Mn

III

TSPP (Figura 38) foi realizada a partir de modificações do

método descrito por Richards e colaboradores [49]. A reação ocorre à temperatura ambiente, o

que evita a formação de sub-produtos e a destruição do macrociclo, favorecidos pelo

aquecimento.

Não há muitas informações sobre o mecanismo de per-halogenação de

metaloporfirinas. Na per-halogenação por halogênio molecular, o mecanismo iônico de

substituição eletrofílica aromática é o mais aceito (Esquema 4) [84].

Esquema 4. Mecanismo iônico de substituição eletrofílica aromática para a per-bromação de

metaloporfirinas.

Considerando que o macrociclo das metaloporfirinas possue um sistema aromático

bastante conjugado, as posições β-pirrólicas são bastante reativas e mais susceptíveis às

reações de substituição eletrofílica aromática do que as posições orto-, meta- e para- dos

substituintes meso-arílicos, devido à maior disponibilidade de elétrons π. Assim, não é

necessário utilizar um catalisador convencional do tipo ácido de Lewis como FeBr

, BBr

AlBr

[85].

Na bromação direta de manganês-porfirinas utilizando grande excesso molar de bromo

(40 a 1000 vezes) [49, 86] observou-se sempre a formação do complexo octabromado e da

respectiva base livre (em pequenas quantidades). Conforme pode ser observado no Esquema

4, a β-bromação leva à formação de um meio altamente ácido (forma-se HBr) que favorece a

desmetalação de parte da Mn-porfirina e, consequentemente, a formação da porfirina base livre

β-octabromada. No caso da Mn

III

TSPP, a base livre é facilmente separada por meio de

cromatografia utilizando Sephadex como fase estacionária. A base livre obtida pode ser

novamente metalada com Mn(II) utilizando o método tradicional de clorofórmio/metanol.

A reação de bromação da Mn

III

TSPP foi monitorada por espectroscopia eletrônica de

absorção UV-vis, que mostrou um contínuo deslocamento batocrômico da banda Soret. Uma

evidência da existência da Mn-porfirina β-bromada, Mn

III

TSPP, é o deslocamento

batocrômico da banda Soret de 24 nm (3 nm por átomo de bromo) característico da

octabromação. O final da reação foi evidenciado pela ausência de alterações nos espectros

UV-vis. Os dados espectroscópicos para as manganês-porfirinas estão registrados na Tabela

13 e Figura 39.

Tabela 13. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para Mn

III

TSPP e Mn

III

TSPP em

solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

Porfirina Comprimento de onda (nm)

III

TSPP 400 467 (Soret) 563 597

III

TSPP 397 491 (Soret) 592 634

Figura 39. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para Mn

III

TSPP e Mn

III

TSPP em solução de

tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6).

O complexo Mn

III

TSPP obtido também foi confirmado por espectrometria de massas

(ESI), pela presença do pico do íon molecular centrado em m/z 538,7, referente à espécie

([Mn

III

TSPP]

/3) no modo negativo.

2.6.4. Obtenção da Mn-porfirina Hidrofóbica Mn

III

T3CBPPCl

A) Obtenção de Meso-tetraquis(3-(R)-2-butoxifenil)porfirina H

T3CBPP

Figura 40. Obtenção da porfirina hidrofóbica de 2ª geração H

T3CBPP.

A porfirina hidrofóbica de 2ª geração H

T3CBPP foi preparada pela reação de

esterificação da posição meta- do grupo meso-arila da H

T3CPP com o R-2-butanol (Figura

40), conforme o método descrito por Neises e Steglich [68]. A reação foi realizada com adição

de DMAP (dimetilaminopiridina) e DCC (diciclo-hexilcarbodiimida) em DMF, que é um solvente

capaz de solubilizar a H

T3CPP.

Esse método foi escolhido porque, uma forma de esterificar um ácido carboxílico

(substituinte meso-arila da porfirina), sem alterar a configuração do carbono assimétrico, é o

tratamento deste com um álcool em presença de um agente desidratante, como por exemplo o

DCC que, no processo é convertido a diciclo-hexiluréia (DHU). No mecanismo proposto para a

reação (Esquema 5), a porfirina (grupo carboxi-, na posição meso-arila) é convertida a um

composto com um melhor grupo abandonador [85]. O DMAP atua como um catalisador da

reação [68]; entretanto, ainda não é sabido como ocorre esse processo.

Esquema 5. Mecanismo para a reação de esterificação da H

T3CPP.

A caracterização prévia da H

T3CBPP emprega os testes de solubilidade. Após a

esterificação, a porfirina passa a ser completamente solúvel em solventes apolares como

CHCl

e CH

, o que não ocorre com a H

T3CPP. Nas placas de CCD-Al

em CHCl

, é

possível ver o arraste da mancha correspondente ao produto de reação, enquanto que a

mancha da porfirina de partida, usada como padrão, permanece no local de aplicação. A

porfirina esterificada apresenta uma fluorescência vermelha sob luz ultravioleta, devido às

transições π do anel porfirínico e um espectro eletrônico de absorção UV-vis com uma banda

Soret e quatro bandas na região do visível, característico de porfirina base livre (Figura 41).

Figura 41. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3CBPP em CH

A porfirina quiral também foi caracterizada por espectroscopia de absorção na região do

infravermelho (Figura 42, Tabela 14).

Figura 42. Espectros de infravermelho das porfirinas: (A) H

T3CPP e (B) H

T3CBPP. Análises

realizadas em pastilhas de KBr.

Tabela 14. Dados obtidos por espectroscopia na região do IV para as porfirinas H

T3CPP e H

T3CBPP.

As amostras foram analisadas em pastilhas de KBr.

Porfirina

Número de onda, cm

(intensidade)

Atribuição

T3CPP

3420 (forte)

O-H

(ligação de hidrogênio intramolecular)

1735 (forte)

C=C

[87-89]

1695 (média)

C=O

(ácido carboxílico aromático)

1280 (média)

δ do esqueleto porfirínico [87]

1255 (média)

T3CBPP

3325 (fraca)

N-H

(pirrólico)

2930 (média)

C-H

(-CH

)

2855 (média)

C-H

(-CH

, -CH)

1710 (média)

C=O

(simétrico, éster aromático)

1630 (forte)

C=C

[87-89]

1575 (média)

C=C

C=N

[87-89]

1540 (média)

C=C

C=N

[87-89]

1245 (fraca)

δ do esqueleto porfirínico [87]

A formação da porfirina esterificada é evidenciada pelas bandas referentes ao grupo

alcoxila introduzido nas posições meso-arilas. É importante ressaltar que, na análise de

porfirinas por espectroscopia na região do IV, geralmente as bandas mais intensas são

referentes aos substituintes presentes nas posições meso- e β-pirrólicas do macrociclo [87],

isso facilita a caracterização do composto obtido. Com relação ao espectro obtido para a

porfirina quiral (Figura 42B) podem ser feitas algumas observações:

 desaparecimento da banda referente aos estiramentos do grupo O-H (3420 cm

-1

) presente

no espectro da precursora da porfirina quiral;

 surgimento de uma banda característica da função éster (ν

C-O

, 1710 cm

-1

) e de duas bandas

intensas referentes aos grupamento alcoxila (2930 e 2855 cm

-1

) .

Na caracterização por RMN

H, não foi possível fazer a atribuição dos sinais referentes

ao grupo alcoxila. A comparação com espectros dos reagentes puros indica que a porfirina

pode estar contaminada com sub-produtos da reação. Uma das maneiras para confirmar a

presença de átomos de carbono assimétricos na estrutura, é por meio da técnica de dicroismo

circular ou por determinação da rotação específica (α

). Entretanto, por falta de tempo hábil

para realização dos experimentos, eles não foram realizados. Ressalta-se que estes

experimentos ainda serão realizados com o objetivo de caracterizar o composto de forma mais

completa.

B) Obtenção de Cloreto de Meso-tetraquis(3-(R)-2-butoxifenil)porfirinamanganês(III)

III

T3CBPPCl

Figura 43. Obtenção da Mn-porfirina hidrofóbica de 2ª geração [Mn

III

T3CBPP]

A metalação da H

T3CBPP com Mn(II) pelo método de clorofórmio-metanol (Figura 43)

é um processo que permite a obtenção quantitativa da manganês-porfirina. A purificação da

[Mn

III

T3CBPP]

fica facilitada se a mistura de reação é submetida a uma lavagem prévia com

água destilada antes da percolação em coluna cromatográfica. A lavagem elimina o excesso de

sal de manganês utilizado na metalação, contribuindo para melhorar a eficiência da

cromatografia e conseqüente economia dos solventes usados como eluentes.

A caracterização da Mn

III

T3CBPPCl foi realizada por espectroscopia eletrônica de

absorção UV-vis, em que aparece um deslocamento batocrômico da banda Soret, com

diminuição do número de bandas na região do visível e, também, um espectro típico de Mn(III)-

porfirina (Tabela 15 e Figura 44). A perda de fluorescência vermelha, característica da porfirina

base livre sob luz ultravioleta, confirma a presença da Mn

III

T3CBPPCl.

Tabela 15. Dados da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis para H

T3CBPP e Mn

III

T3CBPPCl

em CH

Porfirina

Comprimento de onda (nm)

TCBPP

419 (Soret)

515

550

590

647

III

TCBPPCl

375

478 (Soret)

584

617

Figura 44. Espectro eletrônico de absorção UV-vis para H

T3CBPP e Mn

III

T3CBPPCl em DCM.

3. Estudos Eletroquímicos e Espectroeletroquímicos

3.1. Voltametria Cíclica

A estabilidade de um catalisador metaloporfirínico frente à degradação oxidativa pode

ser entendida a partir dos potenciais de redução/oxidação do catalisador na ausência de

substrato. Além disso, os potenciais redox associados ao macrociclo e ao metal influenciam

diretamente na formação da espécie ativa de alta valência, responsável pela oxidação dos

substratos orgânicos. Isso mostra a necessidade de se definir os potenciais redox quando se

tem um novo complexo que será usado como catalisador, em nosso caso, as manganês-

porfirinas.

As porfirinas e as respectivas metaloporfirinas são compostos que podem passar por

diversos processos eletroquímicos. O número exato dos processos depende da faixa de

potencial que pode ser aplicada ao solvente sem que este sofra um processo de oxirredução;

depende também do tipo de macrociclo em estudo e/ou do tipo de ligante axial coordenado à

metaloporfirina [90].

Os potenciais de meia-onda, intrínsecos a cada processo, e o sítio onde ocorre a

transferência eletrônica (metal, macrociclo ou ligante axial) podem variar em função de vários

parâmetros. Esses parâmetros podem ser: o tipo do macrociclo e sua planaridade; o íon

metálico coordenado e seu estado de oxidação; o tipo e o número de ligantes axiais

coordenados à metaloporfirina [91].

Das técnicas eletroquímicas, a voltametria cíclica é a mais utilizada para estudar

processos redox em metaloporfirinas e porfirinas. A possibilidade de investigação dos produtos

e reagentes da reação eletródica (Equação 3), depende da estabilidade destas espécies

durante o tempo requerido para obter o voltamograma (uma curva de corrente versus

potencial).

Reagente + ne

 Produto Eq. 3

Além disso, a velocidade de varredura do potencial pode variar, permitindo que reações

químicas acopladas e intermediários transientes sejam estudados. Um voltamograma pode ser

descrito, qualitativamente, como a seguir [3]:

 um potencial inicial é selecionado de modo que uma reação eletródica qualquer possa

ocorrer;

 iniciado o experimento, o potencial é varrido numa direção catódica (menor potencial);

 alcançado o potencial em que o composto é reduzido, a corrente elétrica aumenta

atingindo um máximo;

 após o pico, a corrente diminui porque a espécie eletroativa foi reduzida e pode atingir a

superfície do eletrodo apenas por difusão;

 em um potencial apropriado (quando não ocorre mais nenhum processo) a direção da

varredura é revertida;

 o pico anódico é encontrado devido à oxidação do produto.

A resposta que se adquire com a variação do potencial é a variação da corrente, que

resulta na geração de um voltamograma cíclico (Figura 45).

Figura 45. Voltamograma cíclico para um processo de oxirredução [4].

Conforme pode ser observado na Figura 43, alguns dos parâmetros medidos na

voltametria cíclica são: os potenciais de pico anódico e catódico (E

e E

), as correntes de

pico anódica e catódica (i

e i

) e, também, os potenciais de meia-onda [94]. Neste método, as

variáveis independentes são: a direção e a velocidade de varredura, o potencial inicial e o final,

e o intervalo de potencial sobre o qual a varredura é realizada. Esta última variável é um dos

parâmetros mais importantes, pois uma seleção adequada da janela de trabalho pode eliminar

interferências de outros processos.

Para uma reação reversível acompanhada de uma difusão linear num eletrodo plano,

cuja área seja designada por A, a corrente (i) pode ser estimada pela Equação 4:

× V

-1/2

= 2,69 × 10

× n

3/2

× A × D

1/2

× C Eq. 4

= corrente do pico catódico;

V = velocidade de varredura;

n = número de elétrons;

A = área do eletrodo;

D = coefiente de difusão da espécie eletroativa;

C = concentração da espécie eletroativa.

A variação ou constância do termo i

× V

-1/2

pode ser usada para aferir o tipo de reação

que ocorre no eletrodo. As reações reversíveis são aquelas nas quais o referido termo é

constante ao longo do processo. Portanto, a porção anódica do voltamograma cíclico tem o

mesmo comportamento da catódica [95].

3.2. Espectroeletroquímica de RPE

Duas técnicas completamente diferentes, eletroquímica e espectroscopia, podem ser

combinadas para o estudo de processos redox que ocorram em compostos orgânicos,

inorgânicos e biológicos [96, 97]. Por meio de um eletrodo, os estados de oxidação dos

compostos em estudo são modificados pela adição ou remoção de elétrons, enquanto medidas

espectroscópicas são realizadas simultaneamente. Essa técnica é denominada

espectroeletroquímica e permite extrair diversas informações sobre o sistema em estudo,

dependendo da escolha da técnica espectroscópica. Geralmente, as técnicas mais

empregadas conjuntamente à eletroquímica são: espectroscopia de absorção UV-vis, de RPE,

de IV, Mossbauer e Raman. Neste trabalho, utilizou-se a espectroeletroquímica de RPE para

estudo das espécies químicas derivadas dos catalisadores metaloporfirínicos.

3.3. Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE)

O conhecimento da estrutura de complexos de metais de transição é de grande

importância devido às funções que eles podem desempenhar em Química e Biologia.

Geralmente, a técnica empregada para investigar a estrutura eletrônica desses compostos é a

espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (RPE), uma vez que a maioria dos

íons de metais de transição apresentam os subníveis semi-preenchidos e, conseqüentemente,

elétrons desemparelhados, sendo portanto paramagnéticos [98, 99]. RPE é uma técnica de

espectroscopia que detecta espécies químicas que têm elétrons desemparelhados.

A espectroscopia de RPE tem como fundamento a aplicação de um campo magnético

na amostra, com a função de remover a degenerescência dos níveis de energia do spin

eletrônico [96]. Para entender esse fenômeno, o caso mais simples a ser analisado ocorre para

um átomo isolado (simetria esférica), no qual o spin e o momento angular orbital são números

quânticos a serem considerados. Neste caso, o operador de momento magnético é

representado pela equação:

µ = - β(L + g

S) Eq. 5

Para a expressão acima (Equação 5), β representa o magnéton de Bohr (5,788 x 10

eV G

-1

um fator para converter o momento angular em momento magnético), L o operador para

momento angular orbital, S o operador de spin (momento angular de spin em unidades de

h/2π), enquanto g

é definido como o fator g do elétron livre (Fator de Landeé ou fator de

separação espectroscópica). Para o elétron livre, g

tem valor de 2,0023 e expressa o fato do

momento angular intrínseco do spin eletrônico ser duas vezes mais efetivo que o momento

angular orbital para o momento magnético resultante. O sinal negativo para a expressão surge

em função da carga do elétron [100-102].

Os níveis de energia de um sistema paramagnético, sujeito à aplicação de um campo

magnético externo não oscilante, são representados pelo Hamiltoniano abaixo:

= - µ x H Eq. 6

O sub-índice Z refere-se à Zeeman, ou seja, a designação desse Hamiltoniano. Da mecânica

quântica, sabe-se que os operadores L e S assumem apenas valores discretos em termos da

grandeza fundamental ħ (constante de Planck dividida por 2π). Sendo assim, os níveis de

energia dados pela Equação 4 também assumirão valores discretos [103, 104].

Desenvolvendo o cálculo para o caso mais simples, de um elétron livre com momento

angular zero (L = 0 e S = ½) , os níveis de energia serão proporcionais à degenerescência (2S

+1) do nível energético dos spins. Dessa forma, ao aplicar um campo magnético à amostra, a

interação do elétron com a radiação eletromagnética provoca a quebra da degenerescência do

spin em dois níveis com valores distintos de energia (Figura 46).

Figura 46. Desdobramento dos níveis de energia do spin eletrônico S = ½ na presença de um campo

magnético. Ms é a projeção do spin eletrônico na direção do campo magnético [96].

Quando a radiação eletromagnética de energia adequada (hν) é aplicada, provoca

mudanças na orientação do elétron, e a transição é detectada como uma variação na

intensidade das microondas. Espectrômetros de RPE operam com freqüências de microondas

fixas e o campo magnético é varrido até que a condição de ressonância seja atingida, conforme

representado pela equação seguinte [100, 101]:

∆E = h ν = g β H ⇒ ν / H = g β / h = 2,802 × 10

-6

Hz.G

-1

Eq. 7

A partir da Equação 7 e Figura 46 pode-se perceber que a diferença de energia entre os

níveis varia linearmente (∆M

= 1), conforme o campo magnético aplicado. A separação de

energia entre os níveis é denominada de separação Zeeman. A compreensão do efeito

Zeeman é de extrema importância para a espectroscopia de RPE, uma vez que a absorção

somente irá ocorrer quando a diferença de energia entre os níveis de spin for igual à energia hν

dos fótons aplicado ao sistema. A maioria dos espectrômetros de RPE emprega freqüências de

9 a 10 GHz correspondendo ao comprimento de onda de cerca de 3 cm (região das

microondas denominada banda X).

Para o caso de absorção, spins são promovidos a um estado de maior energia.

Contudo, via processos de relaxação tais como spin-rede ou spin-spin, os spins retornam ao

estado fundamental cedendo o excedente de energia sem emissão de radiação. Os tempos

característicos para a relaxação dependem do material a ser investigado e também estão

relacionados à forma e largura da curva de absorção apresentada.

Apenas de maneira a ilustrar o efeito Zeeman, foi tomado o caso mais simples em que o

elétron é dito livre, por não sofrer influências de qualquer tipo de interação, além é claro,

daquela com o campo magnético H aplicado. Todavia, ao se estudar sólidos, ou mesmo

soluções de uma amostra qualquer, o elétron não mais pode ser tratado como sendo livre e

passa a estar sujeito a interações com outras entidades magnéticas presentes, tais como

núcleos e/ou impurezas paramagnéticas, e mesmo outros elétrons. Estas interações, em

especial o acoplamento spin-órbita (quando o momento angular orbital é diferente de zero),

atuam de modo a alterar o valor do campo de ressonância, que por sua vez, irá alterar o valor

de g

do elétron.

3.4. Objetivos

Caracterizar por meio de voltametria cíclica, espectroscopia de ressonância

paramagnética eletrônica (RPE) e espectroeletroquímica de RPE as manganês-porfirinas

obtidas.

3.5. Parte Experimental

3.5.1. Reagentes e Equipamentos

3.5.1.1. Solventes e Reagentes

A) N, N-dimetilformamida (HCON(CH

)

A dimetilformamida (Aldrich) foi deixada em contato com pastilhas de KOH durante 24

horas, em seguida foi destilada sob pressão reduzida e armazenada em frasco contendo

peneira molecular de 4 Å previamente ativada.

B) Perclorato de tetrabutilamônio (PTBA) e Cloreto de Sódio (NaCl)

O perclorato de tetrabutilamônio e o cloreto de sódio (ambos Aldrich), com teor de

pureza de 99% e 99,9%, respectivamente, foram mantidos em dessecador com CaCl

utilizados como eletrólito sem nenhuma purificação prévia.

3.5.1.2. Equipamentos

A) Potenciostatos

Os voltamogramas cíclicos das manganês-porfirinas foram obtidos em: Potenciostato

BAS, modelo 100B, acoplado a um computador PC At-486 ou Potenciostato CH instruments,

modelo 600 voltammetry analyser.

B) Eletrodos

As medidas eletroquímicas foram realizadas utilizando eletrodo de trabalho de disco de

platina ou carbono vítreo, fio de Pt como contra-eletrodo e um eletrodo de referência de

Ag/AgCl.

C) Espectrômetro de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE)

As análises de RPE foram realizadas em um espectrômetro de RPE Bruker, modelo

ESP 300E, operando em banda X (aproximadamente 9,7 GHz).

As análises de espectroeletroquímica de RPE foram realizadas em colaboração com o

Dr. Geraldo Roberto Friedermann, sob orientação da Profa. Dra. Shirley Nakagaki da

Universidade Federal do Paraná.

3.5.2. Procedimentos

3.5.2.1. Voltametria Cíclica

Nos estudos de voltametria cíclica, prepararam-se soluções das Mn-porfirinas

hidrofóbicas utilizando-se DMF como solvente e solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,8)

para as Mn-porfirinas hidrossolúveis.

As soluções foram preparadas em balões volumétricos de 5,00 mL e continham 0,1 mol

-1

do eletrólito suporte (PTBA para os compostos hidrofóbicos e NaCl para os compostos

hidrossolúveis) e 5,0 × 10

-4

mol L

-1

das Mn-porfirinas. As medidas eletroquímicas foram

realizadas em atmosfera de argônio e ferroceno foi utilizado como padrão interno. Os

voltamogramas cíclicos foram obtidos variando a velocidade de varredura de 10 a 300 mV s

-1

3.5.2.2. Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE)

Os catalisadores metaloporfirínicos foram estudados no estado sólido e em solução de

dimetilformamida. As medidas foram realizadas à temperatura ambiente e a baixa temperatura

(nitrogênio líquido, 77 K).

Para as medidas realizadas com a solução, alíquotas da amostra foram transferidas

para tubos de quartzo de 3,0 mm de diâmetro. Estes foram posicionados na cavidade de

medida do espectrômetro de RPE e, então, realizado o registro dos espectros. Os espectros

foram tratados usando o programa WinEPR

3.5.2.3. Espectroeletroquímica de RPE

Para a realização deste experimento, foi utilizada uma célula de quartzo (Wilmad

WG810-A) específica para eletroquímica com RPE, contendo três eletrodos de fio de platina,

conforme representado na Figura 47A.

(A)

(B)

Figura 47. (A) Célula Flat utilizada para realização das medidas de RPE [105]. (B) Representação

esquemática de um espectrômetro de RPE [106].

Para obter melhores resultados, os eletrodos foram distribuídos conforme representado

na Figura 47A. Os eletrodos foram posicionados na célula de forma que a ponta do eletrodo de

trabalho ficou no meio da janela de quartzo, região na qual é o obtido o melhor sinal no sensor

de RPE.

Foram preparadas, em balões volumétricos de 10,00 mL, soluções em dimetilformamida

(DMF) contendo 0,1 mol L

-1

de PTBA (perclorato de tetrabutilamônio) e 2,0 × 10

-3

mol L

-1

das

manganês-porfirinas. A solução em estudo foi colocada na célula e os eletrodos conectados ao

potenciostato MQPG-01 por meio de fios extensores. Os potenciais de interesse foram

aplicados e os espectros de RPE foram registrados.

3.6. Resultados e Discussão

Na Figura 48 estão representadas todas as Mn-porfirinas estudadas. Os complexos

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP (8 e 9, Figura 48) foram sintetizados e caracterizados durante o

Mestrado. Porém, a caracterização eletroquímica e espectroeletroquímica dos mesmos foi

realizada durante o Doutorado. Isto justifica a inclusão dos mesmos neste trabalho.

Figura 48. Estruturas das Mn-porfirinas.

Todos os compostos apresentados na Figura 48 foram caracterizados por meio de

voltametria cíclica. Os resultados referentes aos derivados da sulfonatofenilporfirina (5 e 6,

Figura 48) e carboxifenilporfirina (3 e 4, Figura 48) foram obtidos no laboratório da Dra. Ines

Batinić-Haberle, sendo que os experimentos foram realizados pelo Dr. Júlio Santos Rebouças.

No caso dos derivados da tetrametilpiridilporfirina (1 e 2, Figura 48), os experimentos foram

realizados por mim, também no laboratório da Dra. Ines Batinić-Haberle, durante o período do

estágio sanduíche na Universidade de Duke (Durham, North Carolina, EUA). Para a Mn-

porfirina hidrofóbica de 2ª geração, Mn

III

T3CBPPCl (7, Figura 48), os dados foram obtidos por

mim em colaboração com o Prof. Dr. Paulo Jorge Sanches Barbeira (UFMG). No caso dos

derivados hidrofóbicos da tetrapiridilporfirina (8 e 9, Figura 48) os dados foram obtidos em

colaboração com o Prof. Dr. Márcio Peres de Araújo (UFPR).

Os estudos de RPE e espectroeletroquímica de RPE dos derivados hidrofóbicos da

tetrapiridilporfirina (8 e 9, Figura 48), hidrossolúveis da tetrametilpiridilporfirina (1 e 2, Figura 48)

e hidrofóbico da 3-carboxifenilporfirina (7, Figura 48) foram realizados em colaboração com a

Dra. Shirley Nakagaki (UFPR), com a ajuda do Dr. Geraldo Friedermann.

3.6.1. Voltametria Cíclica

As propriedades eletroquímicas de um grande número de porfirinas e metaloporfirinas

têm sido estudadas em sistemas não-aquosos [91, 107]. Isto porque, essas propriedades redox

são um fator importante a ser considerado na habilidade de uma dada metaloporfirina servir

como catalisador em reações de oxidação.

Nos estudos eletroquímicos realizados para as Mn-porfirinas hidrofóbicas (7 ao 9 Figura

48) o solvente escolhido foi a N,N-dimetilformamida (DMF). Isto devido à sua alta estabilidade

frente aos processos oxidativos dentro da faixa de potencial usada (-2,0 a 2,0 V), baixa

volatilidade e, principalmente, por permitir a solubilização completa das manganês-porfirinas.

No caso das Mn-porfirinas hidrossolúveis catiônicas (1 e 2, Figura 48) e hidrossolúveis

aniônicas (3 ao 6, Figura 48), utilizou-se solução aquosa de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH

7,8), devido a estabilidade e solubilidade dos compostos neste solvente.

Por voltametria cíclica, foram observados processos redox centrados no íon metálico

para todas as manganês-porfirinas. Esses processos são representados pela seguinte equação

química:

+ e

 Mn

2+-

Eq. 8

Os potenciais de meia-onda (E

1/2

, Equação 8) determinados são apresentados na

Tabela 16. Estes valores são representativos para o processo redox centrado no íon metálico

[64, 65].

Tabela 16. Potenciais (V vs NHE) para o processo centrado no íon metálico (MnIII/MnII), obtidos por

voltametria cíclica para as manganês-porfirinas estudadas.

Mn-porfirina E

1/2

(V vs NHE)

∆

1/2

(V vs NHE)

Referência

III

T3PyPCl 0,169 - [23]

T3PyP 0,828 0,659 [23]

III

T3MPyPCl

0,0520 - [65]

T3MPyPCl

0,468 0,416

III

TSPP - 0,160 -

III

TSPP + 0,209 0,369

III

TCPP - 0,194 -

III

TCPP + 0,213 0,407

III

T3CBPPCl 0,032 -

1. E

1/2

(± 3 mV) foram determinados nas seguintes condições: [MnP] = 5,0 × 10

-4

mol L

-1

[PTBA ou NaCl] = 0,1 mol L

-1

, .0,100 V s

-1

2. O valor de ∆E

1/2

refere-se à diferença entre os potenciais de redução (Mn

III

/Mn

) das Mn-

porfirinas β-octabromadas e não bromadas, ou seja, o deslocamento anódico do potencial

em função da β-bromação.

Todos os complexos estudados apresentaram o processo redox centrado no íon

metálico (Equação 8) reversíveis. Os voltamogramas representativos de algumas das Mn-

porfirinas β-octabromadas sintetizadas são apresentados na Figura 49.

(A)

(B)

Figura 49. Voltamogramas cíclicos de algumas das manganês-porfirinas sintetizadas: (A)

T3MPyPCl

e (B) Mn

III

TSPP (tampão de fosfato 0,05 mol L

-1

pH 7,6, [MnP] = 5,0 × 10

-4

mol L

-1

[NaCl] = 0,10 mol L

-1

, 0,1 V s

-1

)

Pode-se verificar na Tabela 16 que ocorre um deslocamento do potencial de redução

(Mn

III

/Mn

), para valores mais positivos (deslocamento anódico), quando se compara os

potenciais dos compostos β-octabromadas e não bromados. O deslocamento anódico do

potencial de redução também foi observado no caso das porfirinas base livre H

T3MPyPCl

(Figura 50). Neste caso, o processo de redução está centrado no macrociclo

porfirínico. A presença dos átomos de bromo nas posições β-pirrólicas do macrociclo é a causa

das alterações nas propriedades eletroquímicas observadas.

Figura 50. Voltamograma cíclico das porfirinas base livre H

T3MPyPCl

e H

T3MPyPCl

(tampão de

fosfato 0,05 mol L

-1

, pH 7,6, [H

P] = 5,0 × 10

-4

mol L

-1

, [NaCl] = 0,10 mol L

-1

, 0,1 V s

-1

O deslocamento anódico dos potenciais devido à per-bromação do macrociclo é

justificado pela competição dos efeitos estéreo e eletrônico causados pelos átomos de bromo.

Os dois efeitos provocam alterações nas energias dos orbitais HOMO e LUMO, que afetam

diretamente as propriedades redox das manganês-porfirinas.

Os grupos retiradores de elétrons nas posições β-pirrólicas do macrociclo estabilizam a

energia de ambos os orbitais, HOMO e LUMO. Os átomos de bromo promovem a diminuição

da densidade eletrônica sobre o macrocíclo porfirínico e, conseqüentemente, sobre o íon

metálico [108]. Dessa forma, o processo de redução do íon metálico é favorecido. Além disso, o

impedimento estéreo do halogênio leva à quebra da planaridade do macrociclo [108, 21], que

desestabiliza os níveis de energia dos orbitais HOMO mas não dos LUMO. O balanço

energético final é uma diminuição na diferença de energia entre esses orbitais de fronteira

(Figura 51) que, conseqüentemente, leva ao deslocamento positivo dos potenciais redox. A

magnitude de ∆E depende do número e do tipo de halogênio [50, 72, 110-112].

Soret

HOMO

LUMO

∗

TPP

Figura 51. (A) Representação dos orbitais moleculares (HOMO) para a Cu

TPP (D

) [73]. (B)

Diagrama de níveis de energia para os orbitais de fronteira da Cu

TPP e Cu

TPP derivado da análise

dos espectros de absorção UV-vis [76].

3.6.2. RPE e Espectroeletroquímica de RPE

As propriedades físicas e químicas das metaloporfirinas vêm sendo extensamente

estudadas com o objetivo de entender as suas funções em sistemas biológicos e também para

que esses compostos possam ser usados como mediadores em reações de oxirredução [113,

114]. Para isso, a técnica de ressonância paramagnética eletrônica pode ser bem utilizada,

uma vez que permite saber com precisão o estado de oxidação do composto em estudo.

As análises por RPE das manganês-porfirinas (em estado sólido ou solução de DMF)

para Mn

III

T3PyPCl, Mn

III

T3MPyPCl

e Mn

III

T3CBPPCl apresentaram espectros sem nenhum

sinal, ou seja, RPE “silent” (Figura 52A). As transições que envolvem ∆Ms = 1 são permitidas,

entretanto se a separação entre os níveis de energia (Separação Zeeman) forem superiores ao

quantum de energia da radiação de microondas (Banda X, ~ 3 cm), ou a quantidade de energia

for insuficiente para alcançar a ressonância, ou ainda o fenômeno de ressonância só for

acessível em campos muitos altos, a amostra não terá sinais na RPE convencional [99, 100,

115]. Os complexos Mn

T3PyP e Mn

T3MPyPCl

apresentaram sinais característicos do

íon manganês (II) (3d

), com g = 2,00 típico desse íon [100, 116] (Figura 52B), entretanto não

(A)

(B)

foi possível observar as seis linhas características provavelmente devido à baixa simetria do

complexo obtido.

0 1000 2000 3000 4000 5000

Campo Magnético (G)

(A)

2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200

Campo Magnético (G)

(B)

Figura 52. Espectros de RPE de duas Mn-porfirinas no estado sólido à temperatura de 77 K: (A)

III

T3MPyPCl

e (B) Mn

T3PyP.

A espectroeletroquímica de RPE é uma técnica interessante porque fornece

informações complementares àquelas que são obtidas via eletroquímica. No caso do estudo

dos catalisadores metaloporfirínicos, foi possível confirmar os estados de oxidação do íon

metálico propostos por voltametria cíclica e em alguns casos observar a formação de espécies

que não eram detectadas pela voltametria.

No estudo da Mn

III

T3MPyPCl

(Figura 53), inicialmente observa-se que o íon metálico

apresenta estado de oxidação III (Figura 53A), pois o espectro é do tipo “silent”, conforme já foi

comentado anteriormente. Após a aplicação de um potencial de 800 mV observa-se a

formação da espécie radicalar Mn

III

•+

(π cátion) que é uma forma tautomérica da Mn

P (Figura

53B, Equação 9). A Mn

III

•+

é formada quando um equivalente de elétrons está localizado

sobre o macrociclo porfirínico, e não sobre o íon metálico. Esta espécie radicalar tem um

espectro característico que apresenta apenas uma linha com sinal bastante intenso (g = 2,007).

III

P  Mn

III

•+

+ e

↔ Mn

P Eq. 9

Ao ser aplicado um potencial de 1000 mV, o sinal da espécie radicalar começa a

desaparecer enquanto o sinal referente à espécie Mn

P começa a ser formado (Figura 53C).

Finalmente, ao ser aplicado 2000 mV, toda a metaloporfirina é convertida a Mn

P. O espectro

dessa espécie apresenta seis linhas (assim como aquele esperado para a Mn

P) com g igual a

2,0112 e separação de linhas A

≅ 90 G, característico de Mn(IV) [100, 113, 116].

0 1000 2000 3000 4000 5000

Campo Magnético (G)

(A)

3000 3200 3400 3600 3800 4000

Campo Magnético (G)

(B)

3350 3400 3450 3500 3550 3600

Campo Magnético (G)

(C)

3000 3200 3400 3600 3800 4000

Campo Magnético (G)

(D)

Figura 53. Espectroeletroquímica de RPE da Mn

III

T3MPyPCl

em solução de DMF, usando PTBA como

eletrólito. [Mn

III

P] = 6,16 × 10

-4

mol L

-1

, [PTBA] = 0,10 mol L

-1

. (A) 0 mV, (B) 800 mV, (C) 1000 mV e (D)

2000 mV.

No estudo da Mn

T3MPyPCl

(Figura 54), observa-se que, inicialmente, a

metaloporfirina apresenta um sinal com seis linhas, característico do íon manganês em estado

II (3d

), apresentando g = 2,0246 (Figura 54A) [100, 116]. Ao se aumentar sucessivamente o

potencial aplicado sobre a amostra de manganês-porfirina, é observado a formação da espécie

III

P (3d

) (aproximadamente 1000 mV). Este fato é evidenciado pela diminuição da

intensidade do sinal referente à espécie Mn

P. É importante ressaltar que a Mn

T3MPyPCl

é altamente resistente à oxidação, uma vez que ao cessar a aplicação do potencial, observava-

se um sinal intenso referente à espécie Mn

P. Isso pode ser explicado pela presença dos

substituintes retiradores de elétrons nas posições β-pirrólicas do macrociclo, uma vez que eles

favorecem a manutenção do íon metálico em menores estados de oxidação, conforme já fora

discutido anteriormente. A espécie Mn

P só é formada com aplicação de um potencial de 1800

mV (Figura 54B). O sinal da Mn

P também apresenta seis linhas e g = 2,014 [100, 114, 116].

Além disso, não é observado a formação da espécie radicalar, conforme observado para a

análoga de 2ª geração Mn

III

T3MPyPCl

3000 3200 3400 3600 3800 4000

Campo Magnético (G)

(A)

3000 3200 3400 3600 3800 4000

Campo Magnético (G)

(B)

Figura 54. Espectroeletroquímica de RPE da Mn

T3MPyPCl

em solução de DMF, usando PTBA

como eletrólito. [Mn

P] = 5,05 × 10

-4

mol.L

-1

, [PTBA] = 0,10 mol.L

-1

. (A) 0 mV, (B) 1800 mV.

Os dados obtidos no estudo da Mn

III

T3PyPCl (Figura 55) são semelhantes àqueles

obtidos para a Mn

III

T3MPyPCl

(Figura 53). A única diferença observada é o aparecimento do

sinal referente à espécie Mn

P (g = 2,01) [100, 114, 116], concomitante ao sinal da espécie

radicalar Mn

III

•+

(π cátion) que é uma forma tautomérica da Mn

P. Isso é observado quando

aplica-se um potencial de 700 mV. Assim, pode-se afirmar que a presença de cargas nas

posições meso-arilas da Mn

III

T3MPyPCl

estabilizam a espécie radicalar.

1000 2000 3000 4000

Campo Magnético (G)

(A)

3000 3200 3400 3600 3800 4000

Campo Magnético (G)

(B)

3000 3200 3400 3600 3800 4000

Campo Magnético (G)

(C)

Figura 55. Espectroeletroquímica de RPE da Mn

III

T3PyPCl em solução de DMF, usando PTBA como

eletrólito. [Mn

III

P] = 1,02 × 10

-3

mol L

-1

, [PTBA] = 0,10 mol L

-1

. (A) 0 mV, (B) 700 mV, (C) 1800 mV.

Finalizando pode-se ressaltar a importância da técnica de espectroeletroquímica de

RPE para a compreensão dos resultados obtidos por voltametria cíclica. Além disso, sugere-se

a utilização da espectroeletroquímica de UV-vis para complementar as informações sobre os

processos redox inerentes aos catalisadores obtidos.

4. Modelo Biomimético da Enzima Superóxido Dismutase: Atividade

SOD-mimética

4.1. Introdução

Lavoisier, ao explicar o fenômeno da combustão há mais de 230 anos, determinou o fim

da teoria do flogisto e também o início da era moderna na química. Ao mostrar que a oxidação

é um processo que ocorre com a adição de átomos de oxigênio a um substrato e que a

respiração é uma combustão lenta, pode-se afirmar que ele também foi o pioneiro nos estudos

do papel do oxigênio nos sistemas biológicos [117]. Desde então, a compreensão dos

processos oxidativos em sistemas biológicos tornou-se bastante abrangente e, atualmente, é

uma das áreas de pesquisa mais explorada na ciência, isto porque esses processos estão

associados a diversas patologias incluindo o envelhecimento.

Uma vez que este capítulo se relaciona com o que foi exposto, é imperativo que se

discuta um pouco sobre a química do oxigênio e dos radicais livres, protagonistas dos

processos oxidativos em sistemas biológicos.

4.2. A Reatividade do Oxigênio

O oxigênio foi obtido, pela primeira vez, por Carl Wilhelm Scheele (1742 – 1786) que,

adepto da Teoria do Flogisto (durante a combustão, “algo” sai do corpo que queima, o flogisto,

do grego, inflamável), considerou-o como “ar do fogo” e não percebeu seu papel na

combustão. Joseph Priestley (1733 – 1804) também flogista, caracterizou o novo gás batizado

de ar desflogisticado. Antoine Lavoisier (1743 – 1794), identificou-o como um novo elemento e

denominou-o oxigênio (do grego, “gerador de ácido”) acreditando ser ele o responsável pela

acidez (os ácidos conhecidos na época têm oxidgênio: H

, HNO

, CH

COOH, HCOOH, etc)

[118]. Segundo o dicionário Houaiss [7] é definido como o elemento mais abundante na crosta

terrestre (com 49% em massa), indispensável à vida de animais e vegetais. Entretanto, o

oxigênio, imprescindível aos organismos aeróbios e aceptor final de elétrons na cadeia

respiratória (maior via geradora de energia para esses organismos), é a molécula formada por

2 átomos de oxigênio, O

. Apesar de essencial, esse composto é tóxico quando em

concentração superior àquela presente no ar (aproximadamente 21%) [119].

As primeiras explicações para os efeitos nocivos do oxigênio em organismos vivos

foram dadas por Gershman e colaboradores [120] em 1954. A toxicidade do oxigênio estaria

associada, principalmente, às suas propriedades químicas, que o tornam um composto capaz

de gerar diversas espécies tóxicas. Esta idéia entretanto não foi prontamente aceita pela

comunidade científica e, apenas em 1968, com os trabalhos pioneiros de Fridovich e McCord

[5-7] foram descobertas enzimas envolvidas especificamente no metabolismo das espécies

tóxicas geradas pelo oxigênio.

A molécula de oxigênio apresenta, segundo a Teoria dos Orbitais Moleculares (TOM), 2

elétrons desemparelhados em seu estado fundamental (Figura 56). Esta característica permite

que ele seja classificado como radical livre, o qual é definido como uma espécie que apresenta

um ou mais elétrons desemparelhados [124-126]. Os radicais livres são altamente reativos,

consequentemente, o tempo de meia-vida é curto e são encontrados em concentrações baixas

[127-131].

Figura 56. Descrição da molécula de oxigênio (

ΣgO

), dos seus estados excitados (

ΣgO

∆gO

) e do

radical superóxido (O

•−

), segundo a Teoria dos Orbitais Moleculares (TOM).

Por meio da Figura 56, percebe-se que os dois elétrons desemparelhados da molécula

de oxigênio (no estado fundamental é encontrado no estado tripleto,

ΣgO

) apresentam spins

paralelos, situação que restringe a reatividade da molécula, apesar de ser um radical livre. Isso

ocorre porque, quando a mesma entra em contato com outra espécie química possibilitando a

ocorrência de uma reação química, os elétrons que serão recebidos pelo oxigênio devem

também possuir spins paralelos; entretanto, em um orbital, um par de elétrons só pode possuir

spins opostos (Princípio de Exclusão de Pauli), o que inviabiliza o processo redox. Dessa

forma, observa-se que a reatividade do oxigênio com outras espécias químicas é restringida

por spin [119, 124, 127, 129, 131]. Todavia, essa restrição pode ser eliminada e,

consequentemente, aumentar a reatividade da molécula de oxigênio por meio da inversão do

spin de um dos elétrons ou, por meio da redução sequencial e univalente para geração de

outras espécies químicas (Figura 57) [119].

Figura 57. Redução sequencial e univalente da molécula de oxigênio, no qual observa-se a formação

das várias espécies reativas de oxigênio [119].

A inversão do spin de um dos elétrons da molécula de oxigênio é um processo

endotérmico, ou seja, ocorre com absorção de energia. A molécula de oxigênio na qual ocorre

a inversão do spin existe sob duas formas, ambas do tipo singuleto (Figura 56):

ΣgO

(sigma,

com os dois elétrons com spins antiparalelos e ocupando os dois orbitais π antiligantes) e

∆gO

(delta, com os dois elétrons com spins antiparalelos e ocupando um orbital π antiligante).

A forma sigma é muito reativa, porém tem tempo de vida muito curto e decai para a forma delta

logo após sua formação [127, 129, 131]. A molécula de oxigênio na forma singuleto delta é a

responsável pela reatividade desta espécie química.

4.3. Sobre as Espécies Reativas de Oxigênio (EROs)

Durante a redução sequencial e univalente da molécula de oxigênio formam-se diversas

espécies reativas de oxigênio (EROs), dentre as quais pode-se destacar: radical superóxido

(Figura 54) e hidroxila, íons peróxido, óxido e oxeno (Figura 55). Todos os seres aeróbios estão

constantemente sujeitos ao efeito oxidante dessas espécies, uma vez que elas são produzidas

durante o metabolismo [132]. As EROs formadas in vivo apresentam diferentes reatividades,

além disso podem interagir com outras espécies químicas e gerar novas espécies também

reativas. É importante ressaltar que in vivo também são formadas espécias reativas de

nitrogênio (ERNs), por exemplo

•

NO, as quais também estão presentes nos processos

oxidativos dos organismos vivos. Entretanto, as EROs representam a classe mais importante

de espécies radicalares geradas nos sistemas vivos [133].

As EROs e ERNs são conhecidas por exercerem um papel dual nos organismos, isso

porque exibem propriedades benéficas em determinadas condições, mas deletérias em outras

[134]. Os efeitos benéficos ocorrem a concentrações baixas e/ou moderadas e no meio

biológico essas espécies estão envolvidas em processos fundamentais para a sobrevivência

celular, como por exemplo na regulação da expressão de genes sensíveis aos sinais redox e

nas alterações da homeostase (processo pelo qual um organismo mantém constante o seu

equilíbrio) celular por meio da síntese de moléculas fisiologicamente ativas [135]. Em

contrapartida, os efeitos deletérios, os quais causam danos aos sistemas biológicos, são

conhecidos como estresse oxidativo e estresse nitrosativo [136-138], ambos causados pelo

excesso de EROs e ERNs, respectivamente. Estes efeitos ocorrem quando há uma produção

excessiva de espécies radicalares associada a uma escassez de antioxidantes (enzimáticos ou

não). Em outras palavras, pode-se afirmar que os efeitos deletérios são o resultado de um

desequilíbrio entre as condições pró-oxidantes (geração de EROs e ERNs) e antioxidantes,

tendo como consequências danos às biomoléculas como o DNA, os lipídeos, as proteínas e os

carboidratos, além de uma relação direta com diversas patologias e o próprio envelhecimento

[139].

4.4. Manutenção do Equílibrio: O Papel dos Antioxidantes

A exposição dos organismos vivos aos radicais livres provenientes de diferentes vias

(metabólicas, ambientais etc) levou ao desenvolvimento de mecanismos de defesa contra os

efeitos deletérios causados por essas espécias químicas [140], ou seja, vias para controlar

e/ou eliminar as espécies reativas geradas. Para se defender da toxicidade das EROs, os

organismos apresentam mecanismos de defesa em três diferentes níveis: (1) prevenção da

formação de espécies reativas (ERs), (2) eliminação das ERs formadas e (3) reparo de

moléculas modificadas pelas ERs [141].

A prevenção da formação de espécies reativas está associada a mecanismos

intrínsecos dos organismos vivos diretamente relacionados à manutenção da homeostasia.

Como exemplo pode-se citar o transporte de oxigênio na forma ligada e não livre, a eficiência

da cadeia de transporte de elétrons na mitocôndria e a quelação de metais durante o transporte

e armazenamento [141].

O processo de eliminação das ERs é realizado por meio de mecanismos enzimáticos e

não enzimáticos. Os processos enzimáticos são mediados principalmente pelas seguintes

enzimas: superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (Gpx), glutationa redutase (Gr),

catalase, glutationa S-transferases (GST) e tiorrredoxina redutase (Txr). Essas enzimas

catalisam reações de decomposição das ERs, mantendo a concentração dessas espécies

dentro dos limites fisiológicos. Os processos não enzimáticos são mediados por compostos,

denominados antioxidantes, os quais atuam protegendo alvos biológicos da oxidação por meio

da eliminação, desativação ou supressão da formação dos radicais livres. Os principais

antioxidantes são: ácido ascórbico (vitamina C), α-tocoferol (vitamina E), glutationa,

carotenóides e flavonóides [135].

Finalmente, os mecanismos de reparo de danos causados pelas ERs mais

compreendidos são: sistema de reparo do DNA, ação de proteases e fosfolipases [142, 143].

Esses processos são complexos e ainda pouco entendidos pela comunidade científica.

Finalmente, ressalta-se que, ao nível celular, existe um equilíbrio entre as espécies pró-

oxidantes e antioxidantes e que este processo é essencial para a manutenção da vida.

4.5. A Molécula de Interesse: o Íon Superóxido

Neste capítulo, o radical superóxido (Figura 56) é a molécula de interesse e trata-se de

uma espécie química muito reativa (possui um elétron desemparelhado), é instável em

soluções aquosas devido à capacidade de reagir com outra molécula de radical superóxido

gerando peróxido de hidrogênio e oxigênio molecular (Equação 10) [119]. Essa reação é

conhecida como reação de dismutação do superóxido. A classificação dismutação refere-se à

capacidade de uma determinada espécie sofrer oxidação e redução numa mesma reação

química.

•−

+ O

•−

+ 2 H

→ H

+ O

Eq. 10

Em condições fisiológicas, o superóxido é gerado principalmente nas mitocôndrias,

microssomas e peroxissomas [144]. A reação de dismutação deste radical é catalisada pela

enzima superóxido dismutase (SOD), a qual é encontrada em três diferentes formas (Zn/Cu-

SOD [145] presente no citosol e no núcleo da célula, Mn-SOD [146] presente na mitocôndria e

no meio extracelular e, Fe-SOD [147]) que está presente em praticamente todos os organismos

aeróbios. A taxa de dismutação do íon superóxido catalisada pela SOD é de aproximadamente

vezes maior do que em condições fisiológicas [119].

Diversos quadros patológicos, dentre os quais pode-se destacar inflamação , isquemia,

câncer, diabetes, artrite reumatóide, desordens neurológicas (Alzheimer e Parkinson) e

envelhecimento parecem ser e/ou são mediados pelo íon superóxido [139, 148-150]. Estes

problemas são associados a uma produção excessiva do radical, o qual não é adequadamente

metabolizado (Figura 58). Dessa forma surge a necessidade da utilização de compostos que

possam mimetizar a enzima SOD e catalisar a reação de dismutação.

Figura 58. Relação entre a produção de íon superóxido e a atividade da SOD em organismos saudáveis

e doentes [151].

Diversos complexos de manganês são estudados como SOD-miméticos dentre os quais

pode-se destacar aqueles derivados de porfirinas [21, 64, 152, 153], poliaminas cíclicas [148-

150] e compostos de salen [154, 155] (Figura 59). Entretanto, as Mn-porfirinas têm se mostrado

como os mais promissores compostos, uma vez que, diversos modelos in vivo e in vitro,

atestam sua eficiência no tratamento de diversas patologias [156-160]. A escolha do íon

mangânes deve-se principalmente à sua menor toxicidade em meio biológico e menor

reatividade frente ao peróxido de hidrogênio, quando comparado aos íons ferro e cobre

(também presentes nas enzimas SOD originais) [148]. Com base neste cenário, fica evidente o

interesse na síntese de novas Mn-porfirinas, que possam ser utilizadas futuramente no

tratamento das mais variadas patologias.

Figura 59. Exemplos dos principais tipos de compostos estudados como SOD-miméticos. M40401 [150],

AEOL-10113 [152], EUK-134 [155].

4.6. Racionalizando a Obtenção de Compostos SOD-miméticos

O desenvolvimento de novos compostos com atividade SOD-mimética visa uma

similaridade com as propriedades redox do sítio ativo da enzima nativa. Todas as enzimas

desta classe possuem o potencial de redução (E

1/2

, centrado no íon metálico) em

aproximadamente 0,300 V [161, 162], o qual é próximo ao potencial ótimo de atividade (~0,360

V) que é o valor intermediário entre os potenciais das semi-reações de oxidação e redução do

íon superóxido (Figura 60).

Figura 60. Representação da correlação entre os potenciais das semi-reações de oxidação e redução do

íon superóxido e dos potenciais ótimo e da enzima SOD [18].

Um ciclo catalítico aceito para a reação de dismutação do íon superóxido catalisada por

complexos de manganês e/ou pela enzima SOD envolve processos redox centrados no íon

metálico. Considerando-se que a reação de dismutação seja catalisada por uma Mn-porfirina,

observa-se que, inicialmente, ocorre a redução do íon metálico (Mn

III

P → Mn

P) pelo íon

superóxido e, posteriormente, o íon superóxido é responsável pela reoxidação da espécie

metálica (Mn

P → Mn

III

P) (Figura 61).

Figura 61. Representação do ciclo-catalítico para a reação de dismutação do íon superóxido catalisada

por uma Mn-porfirina [18].

Um composto que mimetize eficientemente a ação da enzima SOD deve possuir um

potencial de redução (centrado no íon metálico) próximo ao potencial ótimo da atividade. Isso

porque, as semi-reações de oxidação e redução do íon superóxido são termodinamicamente

favorecidas neste potencial. Isso é corroborado pela determinação experimental de que as

constantes para as reações de oxidação e redução do O

•−

pela enzima SOD, nas formas

reduzida e oxidada, respectivamente, apresentam o mesmo valor (k

= k

red

= k

cat

~ 2 × 10

mol

L s

-1

) [163, 164].

A correlação estreita entre o potencial de redução (centrado no íon metálico) do

composto mimético e a constante de velocidade para a reação de dismutação do O

•−

cat

)

também foi verificada para uma série de metaloporfirinas (Fe e Mn) por Batinić-Haberle e

culminou no estabelecimento da relação estrutura-atividade (REA, em inglês SAR structure-

activity relationship) [64]. Na Figura 60, esta relação é representada pelos compostos

[Mn

III

TnHex-2-PyP]

e [Mn

III

TCPP]

, que apresentam diferentes valores de E

1/2

(Mn

III

/Mn

Por meio da REA, percebeu-se que o aumento de 0,12 V no potencial de redução

centrado no íon metálico implica em um aumento de dez vezes na atividade SOD (k

cat

), o que é

corroborado pela equação de Marcus para reações de transferência eletrônica que envolvam

um elétron [165]. Esta equação é válida porque, no caso das Mn-porfirinas, a etapa de redução

do íon metálico (Mn

III

→ Mn

), é a etapa determinante da velocidade. A REA norteia a

idealização e obtenção de complexos porfirínicos de manganês com elevado potencial de

redução centrado no íon metálico (E

1/2

≥ 0,2 V vs NHE), os quais apresentam elevada

capacidade antioxidante, ou seja, elevada capacidade para eliminação de EROs e ERNs [152].

Entretanto, é importante ressaltar que compostos com potencial de redução (centrado no íon

metálico) muito elevado não apresentam atividade SOD significante, uma vez que a etapa de

reoxidação do íon metálico se torna a etapa limitante da velocidade, ou seja, a espécie química

tende a permanecer na forma reduzida.

Além do potencial de redução do composto SOD-mimético, um outro fator importante

para a atividade SOD é a facilitação eletrostática, ou seja, a interação do íon superóxido (que

possui carga negativa) é facilitada quando ocorre com espécies químicas que possuam carga

positiva associada. É conhecido que, nas enzimas nativas, os aminoácidos formam um canal

que guia o íon superóxido ao sítio ativo. Desta forma, as Mn-porfirinas, com elevada atividade

SOD-mimética, também apresentam cargas positivas próximas ao centro metálico. Outros dois

parâmetros que afetam a atividade SOD são a lipofilia/estericidade ao redor do centro metálico

[152, 166] e a distribuição espacial de carga [21, 167].

A contribuição do potencial de redução das Mn-porfirinas associada à facilitação

eletrostática, pode ser visualizada na Figura 62, que relaciona a atividade SOD (log k

cat

) e o

potencial de redução de diversos complexos de manganês [168, 169].

Figura 62. Representação da dependência entre o potencial de redução (Mn

III

/Mn

) de Mn-porfirinas e a

atividade SOD-mimética (representada por log k

cat

) [168].

Na Figura 62, os pontos da curva mais próxima ao eixo das abcissas (E

1/2

, curva

vermelha) representam Mn-porfirinas aniônicas, as quais não apresentam facilitação

eletrostática para a interação com o íon O

•−

, o que resulta em compostos com pequena

habilidade para catalisar a reação de dismutação (valores baixos para log k

cat

). Nesta região

estão as Mn-porfirinas β-octabromadas aniônicas, [Mn

III

TCPP]

e [Mn

III

TSPP]

sintetizadas por nosso grupo de pesquisa e apresentadas neste trabalho, cujos estudos foram

feitos em colaboração com a grupo da Dra. Batinic-Haberle [168, 169]. Por outro lado, na

região mais próxima ao ponto referente à enzima SOD (curva azul) estão as Mn-porfirinas

catiônicas, com elevada atividade SOD-mimética (valores elevados para log k

cat

Na Figura 62, o MnCl

e o complexo M40403 (uma poliamina cíclica) são compostos

com elevado valor para o potencial de redução centrado no íon metálico (Mn

III

/Mn

). Em função

disto, eles apresentam baixa atividade SOD-mimética, ou seja, baixos valores de log k

cat

. Neste

caso, a etapa de reoxidação do íon metálico se torna a etapa limitante da velocidade no ciclo

catalítico (Figura 61), ou seja, a espécie química tende a permanecer na forma reduzida. Este

comportamento também é descrito pela equação de Marcus [165].

Uma estratégia conveniente para o desenvolvimento de novas Mn-porfirinas com

elevada atividade SOD-mimética envolve alterações nas posições β-pirrólicas do macrociclo,

em que a β-halogenação é a via mais usada [21, 60, 170], ou nas posições meso-arilas, na

qual prevalece o processo de alquilação dos grupos piridis da meso-tetraquis(2-piridil)porfirina,

T2PyP e meso-tetraquis(imidazolil)porfirina T2ImP [64, 152, 153, 166]. Nas duas estratégias

ocorre uma diminuição da densidade eletrônica sobre o íon metálico, o que resulta em um

aumento do potencial de redução do mesmo. Na β-halogenação, a diminuição da densidade

eletrônica é resultante dos efeitos estéreo e eletrônico causados pelos átomos de halogênios

(conforme discutido no capítulo 3). Já no processo de alquilação, o “efeito orto” [65] é

responsável pela diminuição da densidade eletrônica. O “efeito orto” é resultante da

combinação dos efeitos estéreos, indutivos e de ressonância devido à presença de

substituintes nas posições orto dos anéis meso-arilas das porfirinas [15, 171, 172]. Como

exemplo deste efeito, a meso-tetraquis(2-metilfenil)porfirina (H

T2MPP) e a meso-

tetrametilporfirina (H

TMP) (Figura 63) apresentam propriedades químicas semelhantes, o que

implica que o grupo metil na posição meso ou na posição orto do anel meso-arila alteram, de

forma semelhante, as propriedades químicas dos compostos [171].

Figura 63. Estruturas das porfirinas base-livre H

T2MPP e H

TMPP.

4.7. Objetivos e Justificativas

Neste capítulo, o objetivo principal é verificar o potencial catalítico da porfirina de

manganês β-bromada e hidrossolúvel, [Mn

T3MPyP]

inédita, como modelo da enzima

superóxido dismutase (SOD). Este estudo é importante uma vez que, as propriedades in vivo

das Mn-porfirinas têm mostrado excelente correlação com as propriedades determinadas in

vitro, especialmente com relação às medidas de atividade SOD e o potencial de redução

Mn(III)/Mn(II) [18, 167]. Contudo, entre os parâmetros que podem limitar a utilização terapêutica

in vivo de compostos de elevada atividade in vitro, encontram-se aqueles relativos à toxicologia

e à farmaco-cinética.

As medidas de atividade SOD in vitro e in vivo foram realizadas durante o estágio

sanduíche em colaboração com o grupo de pesquisa da Dra. Ines Batinic-Haberle (Department

of Radiation Oncology, Duke University Medical Center, Durham, USA), com o qual o Grupo de

Porfirinas e Catálise da UFMG colabora desde 2003 [21]. É importante ressaltar que estudos in

vitro e in vivo com as Mn-porfirinas β-octabromadas negativamente carregadas [Mn

III

TCPP]

e [Mn

III

TSPP]

, preparadas durante o doutorado, também foram realizados (antes do

estágio) em colaboração com o grupo da Dra. Batinic-Haberle e estão concluídos; o manuscrito

correspondente a esses dados foi publicado na revista Free Radical Biology and Medicine [168]

e parte dos dados foi apresentada no V International Conference on Peroxynitrite and Reactive

Nitrogen Species realizado em Montevidéu (Uruguai) [169].

4.8. Parte Experimental

4.8.1. Reagentes e Equipamentos

4.8.1.1. Reagentes

A) Xantina Oxidase (XO)

A solução estoque da enzima foi preparada segundo o procedimento descrito por R.

Wiley [173] e esta foi cedida pelo Dr. K. V. Rajagopalan (Duke University).

B) Xantina (Xt, Sigma)

A solução de xantina foi preparada dissolvendo 7,6 mg deste composto em 50 mL de

solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

. Esta mistura foi colocada sob agitação por ultrassom

durante 2 minutos e, em seguida, aquecida em um forno de microondas por 55 segundos.

C) Ferricitocromo c (Fe

III

-citc, Sigma, lote 7752)

A solução de ferricitocromo c foi preparada usando água desionizada de maneira que a

concentração da solução fosse de 1,12 × 10

-3

mol L

-1

. A solução foi estocada à temperatura de

- 20°C.

4.8.1.2. Equipamento

A) Espectrofotômetro UV-vis

Os espectros eletrônicos de absorção UV-vis foram registrados no espectrofotômetro

Shimadzu UV-2501PC, com resolução de 0,5 nm e utilizando cubetas de quartzo de 10 mm de

caminho óptico.

4.8.2. Procedimento

4.8.2.1. Atividade SOD-mimética in vitro: Ensaio do Citocromo c

A determinação da atividade SOD-mimética da [Mn

T3MPyP]

foi realizada por meio

de espectroscopia na região do UV-vis, utilizando o método do citocromo c [64, 174]. Nesse

método, o sistema xantina/xantina oxidase gera o íon superóxido, o qual reduz ferricitocromo c

(Fe

III

-Citc) a ferrocitocromo c (Fe

-Citc); a presença de um composto biomimético eficiente para

a enzima SOD deve acelerar a dismutação do íon superóxido e inibir, por conseguinte, a

redução do citocromo. A redução do ferricitocromo c é monitorada no comprimento de onda de

550 nm, durante 100 segundos. A taxa de inibição é, então, usada para a determinação da

constante de desproporcionamento (k

cat

) do superóxido catalisada pelo composto modelo. O

ensaio foi realizado numa cubeta de quartzo, com capacidade total de 3 mL e 1 cm de caminho

óptico, usando solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,8). A Tabela 17 apresenta as

quantidades de reagentes utilizadas na realização de um experimento.

Tabela 17. Quantidades dos reagentes utilizados no experimento para determinação da atividade SOD.

Reagentes (µ

µµ

µL)

Volume Total (µ

µµ

µL)

Tampão fosfato Xt Fe

III

-Citc MnP XO

2808 150 26,7 0 17,00 3001,7

2804 150 26,7 2,00 17,00 2999,7

2804 150 26,7 4,00 17,00 3001,7

2808 150 26,7 6,00 17,00 3007,7

2796 150 26,7 10,00 17,00 2999,7

Condições: [MnP] = 1,84 × 10

-6

mol L

-1

(determinada por espectroscopia de absorção na região do UV-

vis), 25°C. A solução tampão 0,05 mol L

-1

foi preparada com e sem adição de EDTA (1 × 10

-4

mol L

-1

). Os

experimentos realizados com adição de EDTA têm por objetivo eliminar a interferência de quaisquer íons

metálicos que possam estar presentes nas soluções.

A ordem na qual os reagentes foram adicionados à cubeta está apresentada nesta

Tabela 17. Além disso, deve-se ressaltar que o sistema é homogeneizado duas vezes:

primeiro, após a adição do composto modelo e segundo, após a adição da xantina oxidase

quando a leitura espectrofotométrica é realizada. Algumas das medidas são realizadas mais de

uma vez para verificar a reprodutibilidade dos dados obtidos. Também foram realizados

experimentos com adição de EDTA (1 × 10

-4

mol L

-1

) com o objetivo de avaliar a interferência

de quaisquer íons metálicos que pudessem estar presentes no meio.

Foram realizados experimentos sem a adição do ferricitocromo c com o objetivo de

averiguar se o composto modelo interfere no sistema para geração do íon superóxido. Para

isso, acompanhou-se a formação do íon urato no comprimento de onda de 295 nm. Caso o

composto modelo interfira na geração desse íon, as curvas obtidas devem apresentar

diferentes inclinações, em função da quantidade do composto adicionado. O volume final na

cubeta foi mantido o mais próximo possível de 3 mL, por meio do aumento da quantidade de

solvente usado nos experimentos.

A determinação da influência da força iônica (µ), na constante de desproporcionamento

foi realizada usando o mesmo procedimento descrito acima. Foi utilizado solução aquosa de

NaCl (na faixa de 0 a 0,1 mol L

-1

) ou solução tampão fosfato (na faixa de 0,05 a 0,087 mol L

-1

)

para o controle da força iônica. A Tabela 18 apresenta as quantidades de reagentes utilizadas

em um experimento para avaliar a influência da força iônica.

Tabela 18. Quantidades dos reagentes utilizados no experimento para determinação da influência da

força iônica na atividade SOD.

Reagentes (

µµ

Volume Total

(µ

µµ

µL)

Tampão fosfato

NaCl Xt Fe

III

-Citc MnP XO

2732 75 150 26,7 0 17,00 3000,7

2728 75 150 26,7 2,00 17,00 2998,7

2728 75 150 26,7 4,00 17,00 3000,7

2724 75 150 26,7 6,00 17,00 2998,7

2720 75 150 26,7 10,00 17,00 2998,7

Condições: [MnP] = 1,84 × 10

-6

mol L

-1

(determinada por espectroscopia de absorção na região do UV-

vis), [NaCl] = 2 mol L

-1

, 25°C. A solução tampão 0,05 mol L

-1

foi preparada com e sem adição de EDTA

(1 × 10

-4

mol L

-1

). Os experimentos realizados com adição de EDTA tem por objetivo eliminar a

interferência de quaisquer íons metálicos que possam estar presentes nas soluções.

4.8.2.2. Atividade SOD-mimética in vivo: Experimento com Escherichia Coli

Este experimento foi realizado em colaboração com o Dr. Ludmil Benov (Kuwait

University), colaborador da Dra. Ines Batinić-Haberle (Duke University). Neste experimento,

utilizou-se as cepas de Escherichia Coli AB1157 (selvagem) e JI132 (SOD-deficiente, sodA

sodB

), ambas fornecidas por J. A. Imlay [175]. As culturas bacterianas foram cultivadas em

placas de 96 wells (flat-bottom) usando meio restrito de cinco aminoácidos (5AA). Este meio

contém 0,2% de glicose, 5 × 10

-4

mol L

-1

em cada aminoácido (L-leucina, L-treonina, L-prolina,

L-arginina e L-histidina), Na

HPO

(60 g L

-1

), KH

(30 g L

-1

), NaCl (5 g L

-1

) e NH

Cl (10 g L

-1

)

preparado em água desionizada. O sistema foi mantido em um agitador termostático à

temperatura de 37°C e 200 rpm. As soluções das porfirinas, em concentração de

aproximadamente 1 × 10

-3

mol L

-1

([Mn

T3MPyP]

, [Mn

III

T2MPyP]

, [H

T3MPyP]

foram preparadas imediatamente antes do início do experimento e as concentrações

determinadas por espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis. Finalmente, as soluções

foram diluídas (para a faixa de µmol L

-1

) e adicionadas ao meio de cultura. Também foram

realizados experimentos com adição de MnCl

, para verificar a influência do íon Mn

nos

sistemas. O efeito dos compostos porfirínicos e do Mn

no crescimento das culturas foi

acompanhada por turbidimetria, no comprimento de onda de 700 nm. Também foram

realizadas medidas de controle, ou seja, experimentos sem a adição dos compostos

porfirínicos. As medidas foram feitas em triplicata.

4.9. Resultados e Discussões

4.9.1. Atividade SOD-mimética in vitro: Ensaio do Citocromo c

A atividade SOD-mimética (refletida por k

cat

) foi determinada espectrofotometricamente

utilizando o método do citocromo c [64, 174]. Neste método, o sistema xantina (40 µmol L

)/xantina oxidase (~2 nmol L

-1

) gera o íon superóxido (à taxa de 1,2 µmol L

-1

por minuto), o

qual é responsável pela redução do ferricitocromo c no sistema (Fe

III

-Citc, 10 µmol L

-1

). A

metodologia é fundamentada no estudo de reações competitivas, conforme ilustrado na Figura

64. A constante de velocidade (k

cat

) para a reação de dismutação do O

•−

, catalisada pelas Mn-

porfirinas, foi determinada em função da reação competitiva da redução do ferricitocromo c com

o O

•−

, sendo k

Fe-Citc

igual a 2,6 × 10

mol

-1

L min

-1

(Figura 64).

Figura 64. Representação das reações que ocorrem no sistema utilizado para determinação da atividade

SOD-mimética (log k

cat

A redução do ferricitocromo c (Fe

III

-Citc) pelo íon superóxido é acompanhada

espectrofotometricamente no comprimento de onda de 550 nm (denominado v

). Uma

representação do que ocorre nesta medida quando adiciona-se o composto SOD-mimético ao

sistema (denominado v

) está representada na Figura 65. Observa-se uma diminuição da

inclinação da curva (Figura 65B), o que é indicativo da competição do composto SOD-mimético

com o Fe

III

-Citc pelo íon superóxido. A quantidade (concentração) do composto que provoca

uma redução de 50% na velocidade de reação do Fe

III

-Citc com íon O

•−

é denominada de CI

(concentração inibitória de 50%). Por definição, em CI

, a relação entre as reações não-

inibidas (v

) e inibidas (v

) pelo composto modelo podem ser expressas pela Equação 11 [123].

= v

/2 Eq. 11

Figura 65. Representação dos dados obtidos no acompanhamento da reação de redução do Fe

III

-Citc

pelo íon O2

•−

, nos experimentos para determinação da atividade SOD. (a) Reação não-inibida (v

) e (b)

reação inibida (v

A inibição da reação de redução do Fe

III

-Citc pelo íon O

•−

, causada pelo composto

SOD-mimético, quando locada como uma função que correlaciona {(v

) -1} versus

concentração do composto, gera uma linha reta [176] (Figura 66), ou seja, é representada por

uma função de 1° grau. Por meio desta função e usando-se a definição apresentada na

Equação 11, é possível determinar o valor de CI

(Figura 66).

Figura 66. Representação da curva gerada pelo tratamento dos dados obtidos durante o experimento

para determinação da atividade SOD.

Por meio do cálculo da CI

, é possível determinar a atividade SOD (representada por

cat

), uma vez que a lei da velocidade para a reação de dismutação do O

•−

pelo composto

SOD-mimético, ou para a reação de redução do Fe

III

-Citc, são ambas conhecidas. No Esquema

6, é apresentado o desenvolvimento matemático necessário para se determinar o valor de k

cat

É importante ressaltar que, na CI

considera-se que as reações de dismutação do O

•−

e a

reducão do Fe

III

-Citc apresentam a mesma velocidade.

Esquema 6. Desenvolvimento matemático explicitando a determinação da constante de velocidade (k

cat

)

para a reação de dismutação do O

•−

catalisada pelo composto SOD-mimético.

Na Tabela 19, é apresentada a atividade SOD-mimética (representada por log k

cat

, ambos os valores calculados conforme demonstrado anteriormente) para as Mn-porfirinas

hidrossolúveis sintetizadas, assim como os valores de potencial de redução (E

1/2

) centrado no

íon metálico (Mn

III

/Mn

). A Figura 67 apresenta uma curva para a relação {(v

) -1} versus a

concentração para a [Mn

T3MPyP]

Tabela 19. Valores de E

1/2

(Mn

III

/Mn

) e atividade SOD-mimética para diferentes Mn-porfirinas e Cu,Zn-

SOD (enzima) determinados em solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,8).

Composto

1/2

NHE)

Log

cat

(mol L

)

Ref.

[Mn

III

TCPP]

- 0,194 < 3,5

> 8,2 × 10

[18]

[Mn

III

TCPP]

+ 0,213 5,07

2,2 × 10

[168]

[Mn

III

TSPP]

- 0,160 3,95

2,9 × 10

[64, 168]

[Mn

III

TSPP]

+ 0,209 5,56

7,2

[168]

[Mn

III

T3MPyP]

+ 0,052 6,61

6,5

[65]

[Mn

T3MPyP]

+ 0,468

≥

8,85

≤

3,7

[Mn

III

T4MPyP]

+ 0,060 6,58

6,7

[60]

[Mn

T4MPyP]

+ 0,480

≥

8,67

≤

5,6

[60]

Cu,Zn-SOD

~ + 0,300 ~ 9

~ 1,3 × 10

[164, 177, 178]

Figura 67. Gráfico de {(v

) – 1} versus concentração de [Mn

T3MPyP]

. v

representa a velocidade

de redução do Fe

III

-Citc (10 × 10

-6

mol L

-1

) pelo O

•−

e v

a velocidade de redução do Fe

III

-Citc inibida pela

Mn-porfirina. Condições experimentais: solução tampão de fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,8),

xantina 40 × 10

-6

mol L

-1

, xantina oxidase ~ 2 × 10

-9

mol L

-1

,EDTA 1 × 10

-4

mol L

-1

, 25º C.

Os dados apresentados na Tabela 19 englobam Mn-porfirinas hidrossolúveis de duas

classes distintas: aniônicas e catiônicas. Pelos valores de log k

cat

, pode-se observar que as Mn-

porfirinas hidrossolúveis aniônicas são compostos SOD-miméticos menos eficientes do que as

catiônicas. Isso deve ocorrer em função de um impedimento eletrostático, ou seja, as cargas

negativas devem dificultar a interação entre o íon superóxido e o centro metálico das Mn-

porfirinas [168]. Um outro fator importante a ser destacado é que a β-bromação das Mn-

porfirinas aniônicas propicia um aumento da atividade SOD-mimética dos compostos β-

bromados, [Mn

III

TCPP]

e [Mn

III

TSPP]

, de aproximadamente 40 vezes em relação aos

análogos de 2ª geração ([Mn

III

TCPP]

e [Mn

III

TSPP]

). Isto pode ser justificado pelo aumento

do potencial de redução centrado no íon metálico (Mn

III

/Mn

) [60, 170], que se torna próximo ao

potencial ideal de atividade da enzima (~ 0,300 V).

Em relação às Mn-porfirinas hidrossolúveis catiônicas, a β-bromação também provoca

um aumento do potencial de redução (Mn

III

/Mn

) e, consequentemente, um aumento da

atividade SOD-mimética. Neste caso especificamente, a [Mn

T3MPyP]

(inédita) é a Mn-

porfirina que apresenta a maior atividade SOD-mimética jamais reportada na literatura (no caso

de Mn-porfirinas), ou seja, com valores de k

cat

e CI

mais próximos daqueles apresentados

pela enzima Cu,Zn-SOD (Figura 68). O aumento da atividade é de, aproximadamente, 170

vezes em relação ao análogo de 2ª geração ([Mn

III

T3MPyP]

). A Figura 68 apresenta a curva

de dependência entre o potencial de redução centrado no íon metálico (Mn

III

/Mn

) de Mn-

porfirinas catiônicas com a atividade SOD-mimética (representada por log k

cat

) e nela pode-se

observar a posição relativa dos isômeros [Mn

T3MPyP]

e [Mn

T4MPyP]

Figura 68. Representação da dependência entre o potencial de redução (Mn

III

/Mn

) de Mn-porfirinas

catiônicas e a atividade SOD-mimética (representada por log k

cat

) [179].

O elevado potencial de redução (Mn

III

/Mn

) da [Mn

T3MPyP]

estabiliza o metal no

estado de oxidação 2+. Este fato também foi observado para o isômero para,

[Mn

T4MPyP]

, previamente sintetizado e caracterizado por Batinić-Haberle e

colaboradores [60]. Sabe-se que Mn(II)-porfirinas são pouco estáveis em solução fracamente

ácida ou mesmo neutra [60, 77-81], ou seja, elas sofrem o processo de desmetalação quando

em solução. Desta maneira, realizou-se estudos de estabilidade desses complexos em solução

de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(o solvente usado nos estudos de atividade SOD-mimética) na

faixa de concentração de µmol L

-1

(Figura 69). Observou-se que a desmetalação parcial das

Mn-porfirinas ocorre nos momentos iniciais, entretanto após aproximadamente 10 minutos,

verificou-se o estabelecimento de uma situação de equilíbrio (Figura 69). As Figuras 69A e 69B

registram as mudanças espectrais observadas durante o período de uma hora. Nessas Figuras

observa-se o aparecimento da banda referente à porfirina base livre β-octabromada, sendo

esta banda mais proeminente para o caso da [Mn

T4MPyP]

(Figura 69B), o que evidencia

a menor estabilidade desse composto em relação à [Mn

T3MPyP]

(Figura 69A).

(A)

(B)

(C)

Figura 69. Desmetalação parcial de soluções a ~ 2 × 10

-6

mol L

-1

de (A) [Mn

T3MPyP]

e (B)

[Mn

T4MPyP]

em solução tampão fosfato 0,05 mol L-1 (pH 7,8), registrada durante uma hora. (C)

Decaimento da banda Soret para [Mn

T3MPyP]

(•, 484 nm) e [Mn

T4MPyP]

(♦, 492 nm).

Em função da estabilidade limitada das Mn-porfirinas em que o estado de oxidação do

íon metálico é 2+, ressalta-se que os valores reportados para log k

cat

e CI

(Tabela 19) são os

valores mínimos que podem ser experimentalmente determinados. Isto implica que, caso esses

compostos fossem estáveis em solução (não ocorresse desmetalação), o comportamento

SOD-mimético seria ainda mais similar ao da enzima nativa.

A influência que a força iônica (µ) do meio exerce na constante de velocidade da reação

de disproporcionamento do íon O

•−

, catalisada por [Mn

T3MPyP]

, foi estudada utilizando-

se soluções de NaCl (2 mol L

-1

) e solução tampão fosfato (1 mol L

-1

) como modificadores da

força iônica. Considerando-se que as espécies químicas presentes no meio, em pH 7,8, sejam

os fosfatos mono- e diprotonados (HPO

e H

, pK

= 7,2) e o NaCl, o valor de µ foi

determinado utilizando-se a Equação 12:

µ = ½ Σ (M

× z

) Eq. 12

µ = força iônica do meio;

= concentração em quantidade de matéria de cada uma das espécies químicas;

= carga elétrica de cada uma das espécies químicas.

A equação de Debye-Huckel (Equação 13) [180] descreve a influência que a

modificação da força iônica exerce sobre a constante de velocidade de reações que ocorram

entre íons:

log k = log k

ref

+ 2 × A × z

× z

× µ

1/2

(1 + µ

1/2

) Eq. 13

k = constante de velocidade a qualquer força iônica (µ > 0);

ref

= constante de velocidade quando µ = 0;

A = coleção de constantes físicas, com valor equivalente a 0,509;

e z

= cargas das espécies químicas reagentes;

µ = força iônica do meio.

Em linhas gerais, quando espécies de cargas opostas reagem, o aumento da força

iônica do meio provoca uma diminuição da constante de velocidade de reação. Por outro lado,

quando espécies químicas de mesma carga reagem, o efeito é o oposto àquele descrito

anteriormente, ou seja, ocorre aumento da constante de velocidade da reação [180]. No caso

de Mn-porfirinas catiônicas (sistema de cargas opostas) é observado que o aumento da força

iônica do meio provoca a diminuição do valor de k

cat

, conforme descrito pela equação de

Debye-Huckel [21, 167]. Por exemplo, este efeito foi observado por Batinić-Haberle e

colaboradores [21] no caso da [Mn

III

T3MPyP]

e [Mn

III

T4MPyP]

No estudo da porfirina catiônica [Mn

T3MPyP]

observou-se que o aumento de µ

utilizando fosfato provoca, inesperadamente, um pequeno aumento no valor da constante de

velocidade, o qual é mais evidente quando se utiliza NaCl para o controle da força iônica

(Figura 70). Os mesmos resultados foram obtidos para o isômero para [Mn

T4MPyP]

porém, ocorrendo de maneira menos pronunciada. Isso implica que espécies químicas de

mesma carga estão envolvidas no processo de dismutação. Pela Figura 70, observa-se que o

efeito da força iônica é mais pronunciado no isômero meta ([Mn

T3MPyP]

), do que no

isômero para ([Mn

T4MPyP]

). Isso estaria associado à maior proximidade das cargas em

relação ao íon metálico no caso da [Mn

T3MPyP]

Figura 70. Influência da força iônica do meio na constante de velocidade da reação de dismutação do

íon O

•−

, catalisada por diferentes Mn-porfirinas catiônicas. Os valores de k

cat

foram determinados em

solução tampão fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,8), EDTA 1 × 10-4 mol L

-1

e 25º C. A força iônica (µ) foi

ajustada usando-se NaCl ou fosfato.

Uma das possibilidades para compreender o fenômeno observado, é a coordenação

axial de íons cloreto/fosfato ao centro metálico das Mn-porfirinas, aumentando desta forma a

densidade eletrônica sobre o íon metálico. Esse processo de coordenação provocaria,

consequentemente, uma variação no potencial de redução (Mn

III

/Mn

) do complexo. Entretanto,

os estudos eletroquímicos utilizando NaCl ou solução tampão de fosfato para ajustar o µ não

mostraram nenhuma diferença no valor de E

1/2

(Mn

III

/Mn

). A presença dos íons cloreto/fosfato

também não afeta a estabilidade das Mn-porfirinas β-bromadas, ou seja, não altera o processo

de desmetalação ocorrido quando se preparam as soluções diluídas contendo as Mn-porfirinas.

Uma outra explicação para os resultados obtidos envolveria a segunda esfera de

coordenação dos complexos porfirínicos. Neste caso, o aumento da interação entre os ânions

(cloreto/fosfato) com a periferia do macrociclo porfirínico resultaria em um aumento da

densidade eletrônica na região próxima ao íon metálico. Essa maior interação estaria

associada à presença de átomos de bromo nas posições β-pirrólicas do macrociclo. A interação

entre ânions e a estrutura de porfirinas catiônicas é relatada por Foster [181]. É importante

ressaltar que nosso trabalho é o primeiro estudo que trata da influência da força iônica na

constante de velocidade para a reação de dismutação do íon superóxido, catalisada por Mn-

porfirinas catiônicas e β-bromadas [179].

4.9.2. Atividade SOD-mimética in vivo: Experimento com Escherichia Coli

O experimento que verifica o desenvolvimento de cepas de Escherichia Coli (E. Coli)

SOD-deficientes, cultivadas em meio restrito de 5AA, atesta sobre a eficiência dos compostos

SOD-miméticos como substitutos da enzima SOD. A estreita correlação entre o comportamento

dos compostos SOD-miméticos em diversos modelos in vivo e no experimento usando E. coli é

apresentada em diversos trabalhos descritos na literatura [18, 59, 64, 156, 160, 182-190].

Nestes trabalhos, os compostos que são eficientes na substituição da enzima SOD

(experimento com E. Coli), geralmente, também apresentam atividade em outros modelos in

vivo de estresse oxidativo.

Foram estudadas as porfirinas catiônicas e β-bromadas, [Mn

T3MPyP]

. A porfirina base livre β-octabromada foi incluída neste estudo porque

apresenta um potencial de redução (centrado no macrociclo) elevado, o que a tornaria capaz

de atuar como composto SOD-mimético per si. Como foi apresentado anteriormente, a Mn-

porfirina β-bromada apresenta estabilidade limitada em solução (Figura 69A), dessa forma,

também foi estudado o comportamento do Mn

(MnCl

) no crescimento das cepas. Além disso,

também foram realizados experimentos utilizando a [Mn

III

T2MPyP]

, a qual funciona como

“controle” do experimento [167, 168]. A [Mn

III

T2MPyP]

é considerada um “controle” por se

tratar de uma Mn-porfirina com elevada estabilidade em solução aquosa (não sofre processo

de desmetalação), comprovada atividade SOD-mimética e por ser usada em diversos modelos

in vivo de estresse oxidativo.

A [Mn

T3MPyP]

apresentou-se como um excelente composto SOD-mimético, uma

vez que propiciou o crescimento das cepas de E. coli SOD-deficientes a uma concentração de

apenas 5 × 10

-7

mol L

-1

(Figura 71). À concentração de 1 × 10

-6

mol L

-1

da Mn-porfirina β-

100

octabromada observa-se o completo desenvolvimento das cepas SOD-deficientes, quando

comparadas às cepas selvagens. O MnCl

foi utilizado nas mesmas concentrações da

[Mn

T3MPyP]

, uma vez que esta não é estável em solução (Figura 69A). Observou-se,

que os íons Mn

não propiciam o desenvolvimento adequado das cepas SOD-deficientes

(Figura 71), o que confirma a atividade SOD-mimética da Mn-porfirina β-octabromada.

Entretanto, a estabilidade limitada ao processo de desmetalação do complexo porfirínico em

solução, limita a sua utilização como agente terapêutico.

Figura 71. Crescimento aeróbio de cepas de E. Coli SOD-deficientes (JI132) em presença e ausência de

porfirinas ou MnCl2 (à concentração de 5 × 10

-8

, 5 × 10

-7

, 1 × 10

-6

, ou 5 × 10

-6

mol L

-1

) no meio 5AA.

Dados coletados na 13ª hora de experimento. As leituras turbidimétricas foram realizadas no

comprimento de onda de 700 nm. O crescimento aeróbio de cepas selvagens de E. Coli (AB1157) são

usadas como referência [179].

Também foi observada atividade SOD-mimética para a porfirina base livre

T3MPyP]

, entretanto, com menor eficiência quando comparada à respectiva Mn-

porfirina. Atribui-se essa atividade à formação in situ da Mn-porfirina, uma vez que os íons Mn

podem estar presentes no sistema. A geração in situ de [Mn

T3MPyP]

é possível, uma vez

que porfirinas base livre β-octabromadas podem facilmente coordenar íons metálicos à

temperatura ambiente [20, 49, 60]. Um problema associado à utilização dos compostos β-

octabromadas ([Mn

T3MPyP]

e [H

T3MPyP]

) é a toxicidade de ambos. Em

concentrações superiores a 1 × 10

-6

mol L

-1

, observa-se a inibição do crescimento das cepas.

Ainda não há explicações claras a respeito desta toxicidade dos compostos β-bromados in vivo.

101

As Mn-porfirinas aniônicas β-octabromadas, [Mn

III

TCPP]

e [Mn

III

TSPP]

, também

foram estudadas em sistemas utilizando as cepas de E. coli SOD-deficientes. Neste estudo,

realizado pelo grupo da Dra. Ines Batinic-Haberle em colaboração com nosso grupo de

pesquisa, mostrou-se a inesperada e elevada atividade-SOD mimética in vivo para a

[Mn

III

TSPP]

(apesar do baixo valor para k

cat

, Tabela 19). Estes resultados estariam

associados a um mecanismo alternativo de ação da Mn-porfirina como composto SOD-

mimético [44]. Neste estudo mostramos que a [Mn

III

TSPP]

funciona como um transportador

de íons manganês para o interior da bactéria, de maneira que a atividade SOD-mimética não

pode ser atribuída ao composto em si, mas aos íons Mn

levados para o interior das células.

Um dos indícios do transporte de íons Mn

, foi a identificação de porfirina base livre β-

octabromada no interior das células. É importante ressaltar que nosso trabalho é o primeiro

estudo a reportar sobre um mecanismo diferenciado de ação de Mn-porfirinas em sistemas in

vivo (da enzima SOD), ele foi publicado no Free Radical Medicine and Biology [168].

102

5. Modelo Biomimético dos Citocromos P-450: Oxidação de

Substratos Orgânicos

5.1. Introdução

A oxidação de moléculas orgânicas sob condições brandas permanece como uma das

mais intrigantes áreas da química moderna, apesar do grande volume de pesquisa realizado a

respeito deste tópico nas últimas décadas. Por razões práticas e econômicas, a

funcionalização de hidrocarbonetos está entre os assuntos mais explorados. Na natureza, o

processo de funcionalização é intermediado por enzimas específicas (oxigenases), as quais

catalisam os processos oxidativos pela inserção direta de um ou dois átomos de oxigênio aos

substratos orgânicos, com elevada eficiência. É na tentativa de mimetizar os sistemas naturais

que se baseia parte do desenvolvimento de novos catalisadores e processos oxidativos [191-

195].

As metaloporfirinas sintéticas ocupam um lugar especial na área de oxidações

catalisadas por metais de transição, porque são modelos biomiméticos dos citocromos P-450

(metaloenzima). Essas metaloenzimas promovem a oxidação de substratos inertes com

elevada seletividade e especificidade [191-195]. Os citocromos P-450 possuem a ferro-

protoporfirina IX como grupo prostético (Figura 72).

Figura 72. Ferro protoporfirina IX. Sítio catalítico do citocromo P-450.

As monooxigenases dependentes dos citocromos P-450 participam da biossíntese de

esteróides e do metabolismo de substâncias orgânicas exógenas [195]. O ciclo catalítico para

esses citocromos é mostrado na Figura 73.

103

Figura 73. Ciclo catalítico proposto para os Citocromos P-450 na oxidação de substratos orgânicos

[196].

A seguinte seqüência de eventos é a mais aceita para o ciclo catalítico mostrado (Figura

73) [194, 196-198]:

 ligação do substrato à enzima no seu estado inicial (1, Fe(III)porfirina, baixo spin),

seguida de conversão à Fe(III)porfirina alto spin (2);

 redução da espécie Fe(III)porfirina (2) a Fe(II)porfirina (3);

 ligação do oxigênio molecular à Fe(II)porfirina (3), o que leva à formação do aduto

Fe(II)porfirina-dioxigênio (4);

 transferência de um elétron para o aduto, formando o complexo Fe(III)porfirina-peroxo

(5);

 protonação (6) e clivagem heterolítica da ligação O-O com produção de água e do

intermediário ativo oxo-ferrilporfirina π cátion, Fe(IV)P

•+

(7),

 transferência do átomo de oxigênio do intermediário para o substrato e liberação dos

produtos oxigenados.

Um ciclo catalítico curto, conhecido como desvio do peróxido, foi demonstrado com o

uso de doadores de oxigênio como iodosobenzeno (PhIO), periodato (IO

), hipoclorito (ClO

entre outros. O doador transfere o átomo de oxigênio à Fe(III)porfirina e, na seqüência, o

104

oxigênio é transferido para o substrato, sendo este processo chamado de “oxygen rebound”

[194].

As metaloporfirinas sintéticas, análogas ao grupo prostético do citocromo P450, têm

sido estudadas há mais de 30 anos como catalisadores de reações de oxidação de

hidrocarbonetos com vários doadores de oxigênio, na busca de catalisadores com maior

seletividade, rendimento, velocidade e estereoespecificidade para essas reações orgânicas

[199-201]. As reações catalisadas pelos complexos porfirínicos incluem hidroxilação,

epoxidação, N-oxidações, clivagem de 1,2-dióis, entre outras. Nosso grupo se interessa pela

obtenção de novos complexos metaloporfirínicos e pelo uso deles como catalisadores em

reações de oxidação de substratos orgânicos (ciclo-hexano, ciclo-hexeno, estireno, limoneno,

etc).

5.2. Reações de Hidroxilação de Alcanos

A baixa reatividade dos alcanos deve-se à indisponibilidade de par de elétrons livres e

de orbitais vazios. A ligação entre carbono e hidrogênio (energia de ativação entre 90-100

kcal/mol) não está acessível ao ataque de reagentes, porque os orbitais HOMO estão em um

nível muito baixo de energia e os orbitais LUMO em um nível muito alto. A baixa polaridade da

ligação C-H é um outro fator que contribui para a baixa reatividade dos alcanos [202]. Dessa

forma, encontrar um catalisador eficiente para promover a oxidação seletiva de moléculas

orgânicas, que ative as ligações inertes C-H e, posteriormente, transforme-as em ligações C-

OH sob condições brandas, permanece um desafio para a química sintética.

O uso de metaloporfirinas (miméticas dos citocromos P-450) é uma estratégia no

desenvolvimento de novos compostos que atuem facilitando as reações de oxidação de

alcanos.

Em 1980, foram descritos os primeiros sistemas para hidroxilação de alcanos (ciclo-

hexano), usando manganês-porfirinas [54, 203]. Um mecanismo simplificado para a

hidroxilação de ciclo-hexano pelo PhIO, catalisada por manganês-porfirinas, é apresentado na

Figura 74. Esse mecanismo reúne várias informações provenientes dos esforços de vários

grupos de pesquisa [204-208]. É importante ressaltar que ainda não há um consenso quanto a

todas as etapas apresentadas no mecanismo (Figura 74).

105

Figura 74. Mecanismo da hidroxilação/oxidação de alcanos por manganês-porfirinas [204-208].

Inicialmente, é proposta uma reação entre a manganês-porfirina e o doador de oxigênio

para produzir o intermediário ativo de alta valência (Mn

(O)P). Este intermediário reage com o

substrato (RH) com abstração de um átomo de hidrogênio e gera outro intermediário

(Mn

(OH)P) e mais um radical orgânico. Pode ocorrer o colapso do par radical

orgânico/Mn

(OH)P (cage), levando ao produto hidroxilado. Entretanto, competindo com essa

reação, pode ocorrer o escape do radical orgânico para a solução, o que leva a produtos

halogenados (RX), cetona, entre outros. Também pode ocorrer a formação de alcenos devido à

transferência eletrônica [209].

O intermediário (Mn

(OH)P) formado com a manganês-porfirina é muito estável quando

comparado ao intermediário formado com as ferro-porfirinas, o que explica o alto grau de

caráter radicalar das reações com manganês-porfirinas [209]. Sendo assim, as reações

106

radicalares favorecem a formação de espécies como cetonas, haletos de alquila, óxidos de

alquenos, entre outros. A formação de cetonas (um dos produtos nas reações de hidroxilação)

é atribuída ao intermediário radicalar Mn

(O)P

•

(π cátion), uma vez que ela não é formada por

desidrogenação direta do álcool formado na reação [210]. Esse radical é formado pela

decomposição do intermediário Mn

(O)P.

5.3. Objetivos e Justificativas

A introdução de átomos ou grupos eletronegativos nas posições β-pirrólicas do

macrociclo porfirínico pode, em alguns casos, aumentar significativamente a eficiência catalítica

e a estabilidade dos catalisadores no meio oxidante [27, 48, 82, 112, 211-215]. Nisto reside o

interesse em obter metaloporfirinas β-substituídaseressante.

Neste capítulo são apresentados os resultados extraídos dos sistemas de oxidação de

de ciclo-hexano estudados com as Mn-porfirinas sintetizadas. O objetivo foi, principalmente,

verificar a influência da β-bromação e, consequentemente, do potencial de redução Mn

III

/Mn

na eficiência catalítica das Mn-porfirinas.

Os resultados estão agrupados de acordo com a solubilidade das Mn-porfirinas:

hidrofóbicas e hidrossolúveis.

As Mn-porfirinas hidrofóbicas são: Mn

III

T3PyPCl, Mn

T3PyP e Mn

III

T3CBPPCl. As

duas primeiras foram sintetizadas durante o Mestrado, entretanto, os resultados apresentados

neste capítulo (oxidação de ciclo-hexano) se referem aos experimentos realizados durante o

Doutorado e que complementaram os dados previamente obtidos. Já a Mn

III

T3CBPPCl foi

obtida durante o Doutorado.

As Mn-porfirinas hidrossolúveis são: Mn

III

T3MPyPCl

, Mn

T3MPyPCl

, Mn

III

TCPP,

III

TCPP, Mn

III

TSPP e Mn

III

TSPP e todas foram obtidas durante o Doutorado.

Os sistemas utilizados para testar a eficiência catalítica dos catalisadores sintetizados

são apresentados a seguir:

 oxidação de ciclo-hexano, utilizando as Mn-porfirinas hidrofóbicas, Mn

III

T3PyPCl e

T3PyP como catalisadores, empregando PhI(OAc)

como doador de oxigênio e

adição de água;

 oxidação de ciclo-hexano, utilizando as Mn-porfirinas hidrofóbicas Mn

III

T3PyPCl e

T3PyP como catalisadores, empregando PhIO e PhI(OAc)

como doadores de

oxigênio e imidazol como ligante axial;

 oxidação de ciclo-hexano utilizando Mn

III

T3CBPPCl, uma metaloporfirina quiral, como

catalisador, empregando PhIO e PhI(OAc)

como doadores de oxigênio.

107

 oxidação de ciclo-hexano, utilizando as Mn-porfirinas hidrossolúveis como catalisadores,

empregando PhIO e PhI(OAc)

como doadores de oxigênio;

5.4. Parte Experimental

5.4.1. Reagentes e Equipamentos

5.4.1.1. Reagentes

A) Diclorometano (Aldrich)

O diclorometano foi destilado e armazenado em frasco contendo peneira molecular de 4

Å previamente ativada.

B) Ciclo-hexano (Aldrich) e 1-octanol (Aldrich)

O substrato (ciclo-hexano) e o padrão interno (1-octanol ou bromobenzeno) usados

foram percolados em coluna de alumina neutra e armazenados em frasco contendo peneira

molecular de 4 Å, previamente ativada.

5.4.1.2. Equipamentos

A) Cromatógrafo a gás

Foi utilizado o cromatógrafo a gás Shimadzu, modelo 17A com detector de ionização de

chama, para analisar os produtos das reações de oxidação. O aparelho é equipado com uma

coluna capilar Altech Econo-cap de 30,0 m de comprimento, 0,32 mm de diâmetro e 0,25 µm

de espessura do filme, com fase estacionária de Carbowax. Ar comprimido foi usado para

manter a chama e hidrogênio como gás de arraste.

A) Espectrofotômetro UV-vis

Os espectros eletrônicos de absorção UV-vis foram registrados no espectrofotômetro

Hewlett-Packard diode array, modelo 8453, em cubetas de vidro ou quartzo de 10 mm de

caminho óptico.

108

B) Agitador por Ultra-som

As reações foram agitadas em um aparelho de ultra-som da marca Thorton com

freqüência de 40 kHz e potência de 50 watts.

5.4.2. Procedimento

As reações de oxidação foram realizadas em micro-escala, conforme o procedimento

descrito abaixo.

O catalisador metaloporfirínico (4,0 x 10

-4

mmol) e, PhIO ou PhI(OAc)

(4,0 x 10

-3

mmol),

ambos numa relação molar doador/MnP = 10, foram pesados em um frasco de vidro de 2 mL

vedado com tampa de rosca e septo de teflon/silicone, em balança analítica Sartorius, modelo

BP 210D. Aos frascos de reações, foram adicionados, com microsseringas, 200 µL de

substrato (ciclo-hexano) e 400 µL de solvente (DCM ou ACN:Tampão, 2:1). A mistura de

reação foi agitada manualmente por um minuto, sob proteção da luz e, logo após, o frasco foi

imerso em banho de água à 25ºC, onde foi agitado por ultra-som durante 90 minutos. Após

esse período, a reação foi inibida por adição de 100 µL de solução saturada de sulfito de sódio

e tetraborato de sódio (tendo como solvente DCM). Em seguida, foram adicionados 100 µL de

solução de 1-octanol ou bromobenzeno, que foram usados como padrão interno.

Foram realizadas reações controle, em ausência de manganês-porfirina, nas mesmas

condições descritas, afim de verificar a formação de produtos em meio não catalítico.

Todas as reações foram realizadas em triplicata. Os produtos foram analisados por

cromatografia a gás, pelo método de padrão interno.

Para estudar o efeito da coordenação de imidazol à manganês-porfirina, 20 µL de uma

solução estoque desse reagente (1,0 x 10

-2

mol L

-1

) em DCM foram adicionados ao frasco de

reação.

Para determinar a recuperação do catalisador após o processo oxidativo, foram feitos

espectros de absorção na região do UV-vis após o término das reações. A recuperação foi

estimada usando a absortividade molar (ε) da banda Soret.

5.5. Resultados e Discussão

Nas reações de oxidação dos substratos orgânicos, foram utilizados dois doadores de

oxigênio distintos: PhIO (iodosobenzeno) e PhI(OAc)

(iodobenzeno diacetato). Antes de

discutir os resultados alcançados com os experimentos, fazem-se necessárias algumas

considerações sobre as condições de reação e os reagentes utilizados.

109

O doador de oxigênio, iodosobenzeno, é bastante utilizado em reações de oxidação de

substratos orgânicos tendo metaloporfirinas como catalisadores. Ele tem somente um átomo de

oxigênio, o que faz com que a espécie ativa seja formada diretamente. Ele é preparado por

hidrólise básica do iodobenzeno diacetato, conforme a equação a seguir (Equação 14) [216].

I(CH

COO)

(s) + 2NaOH(aq) → C

IO(s) + 2CH

COONa(aq) + H

O (l) Eq. 14

O iodosobenzeno é potencialmente explosivo e sofre reações de desproporcionamento

de forma lenta e progressiva, conforme representado abaixo (Equação 15):

2PhIO → PhI + PhIO

Eq. 15

Como a reação de desproporcionamento é inevitável, a validade do doador não

ultrapassa seis meses (estocado à baixa temperatura). É preciso ressaltar que o PhIO é um

composto polimérico [217] e insolúvel na maioria dos solventes orgânicos [71]. Metanol é o

único solvente capaz de solubilizar o PhIO, no entanto, este solvente tem a desvantagem de

ser um substrato competitivo para reações de oxidação catalisadas por metaloporfirinas,

levando à produção de formaldeído [218].

Em vista do que foi apresentado decidimos usar também o iodobenzeno diacetato,

PhI(OAc)

, como doador de oxigênio, uma vez que este é bastante estável, solúvel na maioria

dos solventes orgânicos e pode ser obtido comercialmente. Além disso, trabalhos recentes

indicam o uso desse doador como uma alternativa ao PhIO [219-225]. In e colaboradores [219]

relatam que PhI(OAc)

é um eficiente doador de átomo de oxigênio que fornece altos

rendimentos de produtos oxigenados, em oxidações de alcanos catalisadas por Fe(III)-

porfirinas em solvente orgânico, quando as reações são realizadas com pequena quantidade

de água. Os resultados dessas oxidações são típicos das hidroxilações por Fe(III)-porfirinas e

PhIO. Esses autores propõem que a reação de PhI(OAc)

e H

O leva à formação de PhIO in

situ (Equação 16).

PhI(OAc)

+ H

O → PhIO + 2 AcOH Eq. 16

Esse PhIO monomérico reage rapidamente com o catalisador levando à formação da espécie

intermediária típica, Fe

-oxo porfirina π cátion radical, diminuindo o tempo de reação. A

formação desse intermediário, Fe

-oxo porfirina π cátion radical, sugere que o mecanismo de

hidroxilação de alcanos usando PhI(OAc)

deve ser o mesmo do PhIO para as Fe(III)-porfirinas

[219].

110

A relação molar catalisador:doador:substrato foi determinada a partir de trabalhos

prévios desenvolvidos em nosso grupo [20, 27, 30]. Assim, as reações foram realizadas

obedecendo à relação 1:10:5000 (catalisador:doador:substrato), em mol.

5.5.1. Reações de Hidroxilação do Ciclo-hexano

O ciclo-hexano é um substrato muito usado em reações catalisadas por

metaloporfirinas. Ele é conhecido como substrato padrão para reações de hidroxilação e

permite avaliar a eficiência catalítica das metaloporfirinas. As reações de hidroxilação do ciclo-

hexano ocorrem com a formação de ciclo-hexanol e ciclo-hexanona (Figura 75).

Figura 75. Hidroxilação do ciclo-hexano catalisada por manganês-porfirinas.

Para facilitar a compreensão do que foi realizado, a seguir serão apresentados os

sistemas utilizados na oxidação do ciclo-hexano com as devidas observações.

A) Manganês-porfirinas hidrofóbicas (Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP) utilizando

PhI(OAc)

como doador de oxigênio e com adição de água

Durante a realização do mestrado foram estudadas as reações de oxidação do ciclo-

hexano, utilizando a Mn

III

T3PyPCl e a Mn

T3PyP como catalisadores e o PhI(OAc)

como

doador de oxigênio, em sistemas sem a adição de água [22]. A literatura [219-221] mostra que

nos sistemas oxidativos com metaloporfirinas e PhI(OAc)

e adição de água, as reações

acontecem de forma extremamente rápida (aproximadamente 50 minutos) e levam a

rendimentos semelhantes àqueles obtidos com o uso de PhIO. Sendo assim, decidiu-se testar

a eficiência catalítica dos catalisadores hidrofóbicos sintetizados (Mn

III

T3PyPCl e

T3PyP) em sistemas semelhantes àqueles descritos na literatura. Os resultados são

apresentados na Tabela 20.

111

Tabela 20. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO e

PhI(OAc)

, catalisada por Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP em presença de oxigênio.

Reação

Porfirina Doador

Rendimentos (%)

Seletividade

(%)

Recuperação

(%)

Álcool

Cetona

1 Branco

PhIO 2 2 44 -

2 Branco

PhI(OAc)

2 2 53 -

III

T3PyPCl PhIO

25 ± 2

7 79

47 ± 3

III

T3PyPCl PhI(OAc)

10 80

III

T3PyPCl

PhI(OAc)

32 ± 2

9 79

23 ± 2

T3PyP PhIO

28 ± 1

6 82 0

T3PyP PhI(OAc)

5 75 0

T3PyP

PhI(OAc)

31 ± 2

6 84 0

9 Mn

III

T2PyPCl

PhIO 14 7 67 -

10 Mn

III

T2PyPCl

PhIO 41 26 61 -

Condições: Ciclo-hexano:DCM = 1:2; [MnP] = 5,0 × 10

-4

mol L

-1

; [Doador] = 5,0 × 10

-3

mol L

-1

;

O] = 3,5 × 10

-2

mol L

-1

agitação por ultra-som; 90 minutos; 25ºC.

1 – Os rendimentos foram calculados com base no doador de partida.

2 – A seletividade é calculada pela seguinte relação: [(% álcool) x 100] / (% álcool + % cetona).

3 – A recuperação foi calculada a partir dos espectros UV-vis após o término da reação.

4 – As reações “branco” foram realizadas na ausência de catalisador.

5 – Reações realizadas com adição de 0,5 uL de água.

6 – Coletados da referência 53. Não foram realizados estudos da recuperação do catalisador.

Os dados apresentados na Tabela 20 mostram que a adição de água ao sistema

III

T3PyPCl/PhI(OAc)

(Reações 4 e 5) praticamente não altera a seletividade do sistema e o

rendimento dos produtos (ciclo-hexanol e ciclo-hexanona). Além disso, verifica-se que a reação

acontece com maior velocidade (Figura 76A), o que também foi observado por In e

colaboradores [219], uma vez que o rendimento máximo do produto majoritário (ciclo-hexanol)

é atingido em aproximadamente 30 minutos. Isso pode ser explicado pela formação in situ do

PhIO necessário à geração da espécie ativa de alta valência [219].

112

(A)

(B)

Figura 76. Reações de hidroxilação do ciclo-hexano usando os catalisadores hidrofóbicos, Mn

III

T3PyPCl

e Mn

T3PyP, e o doador de oxigênio PhI(OAc)

, com adição de água e em ausência de água. (A)

III

T3PyPCl e (B) Mn

T3PyP. Cada ponto apresentado nos gráficos acima foi obtido realizando-se

as reações de hidroxilação em triplicata, no tempo de reação especificado.

Com relação ao sistema Mn

T3PyP/PhI(OAc)

O (Reação 8) observa-se um

aumento da seletividade e do rendimento de álcool, quando comparado àquele sem adição de

água (Reação 7). Também é possível observar que a seletividade nesse caso, torna-se

semelhante àquela obtida no sistema Mn

T3PyP/PhIO (Reação 6). Uma possível explicação

para esses resultados estaria relacionada à participação da água facilitando a geração da

espécie ativa de alta valência (que pode envolver o tautorismo oxo-hidroxo descrito por

Meunier [226]), associado à formação in situ do PhIO (não polimérico) via hidrólise do

PhI(OAc)

. As espécies manganês-oxo (Mn

(O)P e Mn

(O)P

•

) são responsáveis pela

hidroxilação de alcanos, conforme já foi mostrado (Figura 74, pág. 105). Segundo In e

colaboradores [219], a adição de água aos sistemas que utilizam o PhI(OAc)

como doador de

átomo de oxigênio, aumenta a velocidade das reações, entretanto sem aumento do rendimento

dos produtos de oxidação. Em nossos sistemas também observa-se um aumento na

velocidade da reação de oxidação, sendo que o rendimento máximo do produto majoritário

(ciclo-hexanol) é alcançado em aproximadamente 30 minutos (Figura 76B). Entretanto,

observa-se também um aumento no rendimento dos produtos (Reações 7 e 8). Dessa forma,

podemos supor que a água não atua apenas na hidrólise do PhI(OAc)

, mas também deve

atuar diretamente na geração das espécies ativas. Estudos mais detalhados devem ser

realizados visando compreender o papel da água nos sistemas envolvendo as Mn-porfirinas de

3ª geração e o uso de PhI(OAc)

como doador de átomos de oxigênio.

A destruição do catalisador de 3ª geração (Mn

T3PyP) é constatada com ambos os

doadores. Isso é indicado pela mudança de coloração da mistura de reação (vermelho →

laranja). O espectro de absorção UV-vis da mistura de reação, após os 90 minutos, não

113

apresenta nenhuma banda de absorção, prova da destruição do catalisador. Isso é atribuído à

menor estabilidade das manganês-porfirinas de 3ª geração, nas quais o íon metálico é

encontrado em estado de oxidação II, quando comparadas às Mn(III)-porfirinas (de 2ª e 3ª

gerações) [60]. Conforme já foi discutido anteriormente, os orbitais do Mn

podem interagir

com os orbitais da porfirina e assim, os complexos formados são mais estáveis do que aqueles

formados com o íon Mn

, visto que os orbitais do cátion divalente não têm energia adequada

para interagir com os orbitais da porfirina [70]. Além disso, os estudos de espectroeletroquímica

de RPE para a Mn

T3PyP (Item 3.6.2) mostraram que, após a manganês-porfirina alcançar

o estado de alta valência (Mn

P), este era estabilizado e por fim ocorria total destruição do

complexo. Uma evidência física desse fenômeno foi a mudança de coloração do sistema

(vermelho → alaranjado).

Como pode ser observado na Tabela 20, a seletividade para o ciclo-hexanol tem valor

semelhante para as Mn-porfirinas do isômero meta (Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP, 79% e 82%,

Reações 3 e 6) e isso também é verificado para o isômero orto (Mn

III

T2PyPCl e

III

T2PyPCl, 61 e 67%, Reações 9 e 10). Também é possível verificar que as manganês-

porfirinas derivadas do isômero meta (Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP) constituem sistemas mais

seletivos nas reações de oxidação do ciclo-hexano (usando PhIO como doador e sem adição

de água, Reações 3 e 6), quando comparadas às manganês-porfirinas do isômero orto

(Mn

III

T2PyPCl e Mn

III

T2PyPCl, Reações 9 e 10). Esta é uma evidencia de que a presença de

átomos de bromo nas posições β-pirrólicas não provoca um aumento significativo na

seletividade, conforme era esperado, e que as diferenças nos valores encontrados referem-se

apenas às propriedades intrínsecas dos compostos de cada isômero.

B) Manganês-porfirinas hidrofóbicas (Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP) utilizando PhIO

ou PhI(OAc)

como doadores de oxigênio e com adição de imidazol (Im)

A geometria plana do macrociclo das porfirinas deixa no desabrigo as duas posições

axiais do íon metálico, coordenado aos anéis pirrólicos nas quatro posições equatoriais (Figura

77). As possibilidades de coordenação nas posições axiais são variadíssimas; uma delas é a

coordenação de bases nitrogenadas (L) como o imidazol e a piridina, as mais comumente

usadas. Essas ligações axiais, são induzidas por um fator de emparelhamento de elétrons [54].

114

Figura 77. Representação das posições axiais em um metaloporfirina genérica (MP).

A presença de ligantes nitrogenados (imidazol ou piridina) nas reações de oxidação de

alcenos (estireno e ciclo-hexeno principalmente), catalisadas por manganês-porfirinas,

influenciam o rendimento e a seletividade das reações. Este fato está relacionado com a

habilidade desses ligantes coordenarem-se ao íon metálico, de modo a favorecer a formação

da espécie ativa Mn

(O)P, responsável pela oxigenação dos substratos. A espécie ativa

transfere o átomo de oxigênio de forma mais rápida e seletiva para o substrato, devido à

doação de carga σ do ligante axial em trans, que enfraquece a ligação metal-oxo [227].

Li e colaboradores [221] mostraram que, reações de oxidação de ciclo-hexano,

utilizando uma mistura de líquido iônico e dicloroetano (1,5:1) como solvente e iodobenzeno

diacetato como doador de átomo de oxigênio, em presença de imidazol (ligante axial), geravam

uma melhora da seletividade para o ciclo-hexanol. Tendo em vista o que foi apresentado e

considerando que ainda existem poucos relatos sobre a influência da coordenação axial nas

reações de hidroxilação de alcanos [221], decidiu-se verificar a influência da adição de imidazol

na eficiência catalítica das Mn-porfirinas (MnP) hidrofóbicas sintetizadas (Mn

III

T3PyPCl e

T3PyP). Por meio de estudos realizados durante o mestrado [22], definiu-se a relação

molar MnP:imidazol (L), utilizando a titulação espectrofotométrica, em que predomina a espécie

monocoordenada (MnPL), visto que a espécie bis-coordenada (MnPL

) não apresenta atividade

catalítica. A falta de atividade da espécie MnPL

é justificada pela ocupação dos dois sítios

disponíveis para coordenação axial. Os resultados extraídos da oxidação do ciclo-hexano,

utilizando o PhIO como doador de oxigênio, são apresentados na Tabela 21 e, utilizando o

PhI(OAc)

, na Tabela 22.

115

Tabela 21. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO, catalisada

por Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP, com adição de imidazol.

Reação

Porfirina Sistema

Rendimentos (%)

Seletividade

(%)

Recuperação

(%)

Álcool Cetona

1 Branco

PhIO 2 2 50 -

III

T3PyPCl PhIO

25 ± 2

7 79

47 ± 3

III

T3PyPCl

PhIO/Im

3 94

T3PyP

PhIO

6 82 0

T3PyP

PhIO/Im

53 ± 1

9 86 0

Condições: Ciclo-hexano:DCM = 1:2; [MnP] = 5,0 × 10

-4

mol L

-1

; [Doador] = 5,0 × 10

-3

mol L

-1

;

[Imidazol] = 2,5 × 10

-4

mol L

-1

agitação por ultra-som; 90 minutos; 25ºC.

1 – Os rendimentos foram calculados com base no doador de partida.

2 – A seletividade é calculada pela seguinte relação: [(% álcool) x 100] / (% álcool + % cetona).

3 – A recuperação foi calculada a partir dos espectros UV-vis após o término da reação.

4 – As reações “branco” foram realizadas na ausência do catalisador.

5 – Reações realizadas com adição de 20 uL da solução de imidazol ao sistema.

Pode-se observar que a presença do imidazol (ligante axial) nas reações que

empregam o PhIO (Reações 3 e 5) como doador de átomo de oxigênio, propicia um aumento

do rendimento dos produtos e da seletividade. A melhora da eficiência catalítica pode ser

atribuída à estabilização do intermediário ativo de alta valência, que ocorre porque o ligante

axial previne o deslocamento do íon metálico do plano da porfirina. Isso aumenta a interação

entre os orbitais do Mn

com os orbitais da porfirina e favorece a formação e estabilização da

espécie Mn

(O)P [71].

116

Tabela 22. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhI(OAc)

catalisada por Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP, com adição de imidazol.

Reação

Porfirina Sistema

Rendimentos (%)

Seletividade

(%)

Recuperação

(%)

Álcool Cetona

[Mn

III

T3PyP]

PhI(OAc)

40 ± 2

10 80

40 ± 5

[Mn

III

T3PyP]

PhI(OAc)

/Im

3 86

T3PyP

PhI(OAc)

14 ± 1

5 75 0

T3PyP

PhI(OAc)

/Im

26 ± 3

3 91 0

Condições: Ciclo-hexano:DCM = 1:2; [MnP] = 5,0 × 10

-4

mol L

-1

; [Doador] = 5,0 × 10

-3

mol L

-1

;

[Imidazol] = 2,5 × 10

-4

mol L

-1

agitação por ultra-som; 90 minutos; 25ºC.

1 – Os rendimentos foram calculados com base no doador de partida.

2 – A seletividade é calculada pela seguinte relação: [(% álcool) x 100] / (% álcool + % cetona).

3 – A recuperação foi calculada a partir dos espectros UV-vis após o término da reação.

4 – Reações realizadas com adição de 20 uL da solução de imidazol ao sistema.

Os sistemas de oxidação do ciclo-hexano utilizando PhI(OAc)

como doador de átomo

de oxigênio e, em presença de imidazol, são muito recentes [221]; dessa forma decidiu-se

verificar a influência do imidazol em nossos sistemas catalíticos. No caso do catalisador de 1ª

geração (Mn

III

T3PyPCl, Reações 1 e 2), é observada uma diminuição no rendimento dos

produtos. Especula-se que isso possa ocorrer devido à formação da espécie bis-coordenada

entre a manganês-porfirina e o imidazol. A formação dessas espécies é viável, uma vez que a

velocidade de formação do intermediário ativo de alta valência, por meio da reação com

PhI(OAc)

, é lenta, o que permitiria uma competição entre a formação da espécie ativa e da

espécie bis-coordenada. Isso é observado visualmente pela coloração da reação, que passa de

verde (Mn

III

P) para marrom (Mn

P, esta espécie é derivada do intermediário ativo de alta

valência, Mn

(O)P). Por meio de estudos realizados previamente [22], determinou-se que a

III

T3PyPCl forma espécies bis-coordenadas em presença do imidazol, dessa forma, a

formação de uma menor quantidade de espécies ativas poderia explicar os baixos rendimentos

obtidos. A formação de espécies bis-coordenadas é favorecida pelo menor impedimento

estéreo da Mn

III

T3PyPCl.

Para o catalisador de 3ª geração (Mn

T3PyP, Reações 3 e 4), observa-se um

aumento do rendimento dos produtos de oxidação com a adição de imidazol. Isso estaria

associado à estabilização da espécie ativa de alta valência pelo imidazol (ligante axial), e,

também, pela presença de substituintes eletrorretiradores nas posições β-pirrólicas do

macrociclo, conforme discutido previamente. Em estudos anteriores [22], também determinou-

se que Mn

T3PyP forma apenas espécies monocoordenadas em presença do imidazol,

117

provavelmente em função do impedimento estéreo dos átomos de bromo, o que descarta a

formação de espécies bis-coordenadas que são cataliticamente inativas.

Nos sistemas contendo a manganês-porfirina de 3ª geração, também ocorreu completa

destruição do catalisador, conforme discutido anteriormente (Item A).

C) Manganês-porfirina quiral e hidrofóbica, Mn

III

T3CBPPCl, utilizando PhIO e

PhI(OAc)

como doadores de oxigênio

O complexo quiral Mn

III

T3CBPPCl foi sintetizado com o intuito de ser utilizado em

reações assimétricas; entretanto o sistema para análise e quantificação dos produtos quirais

não foi sistematizado, uma vez que são sistemas difíceis para serem implementados. Dessa

forma, decidiu-se inicialmente verificar a eficiência catalítica do complexo frente às reações de

oxidação do ciclo-hexano para verificar o potencial catalítico da metaloporfirina. Os resultados

estão apresentados na Tabela 23.

Tabela 23. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO e

PhI(OAc)

, catalisada por Mn

III

T3CBPPCl.

Porfirina Doador

Rendimentos (%)

Seletividade

(%)

Recuperação

(%)

Álcool Cetona

III

T3CBPPCl

PhIO 14 5 74 95

III

T3CBPPCl

PhI(OAc)

20 6 77 0

Condições: Ciclo-hexano:DCM = 1:2; [MnP] = 5,0 × 10

-4

mol L

-1

; [Doador] = 5,0 × 10

-3

mol L

-1

; agitação

por ultra-som; 90 minutos; 25ºC.

1 – Os rendimentos foram calculados com base no doador de partida.

2 – A seletividade é calculada pela seguinte relação: [(% álcool) x 100] / (% álcool + % cetona).

3 – A recuperação foi calculada a partir dos espectros UV-vis após o término da reação.

Pode-se verificar que, em presença dos dois doadores de oxigênio a seletividade foi

semelhante para o álcool; entretanto, com o PhI(OAc)

o rendimento foi discretamente maior

para esse produto. Por outro lado, nas reações com o PhI(OAc)

, ocorreu a completa

destruição do catalisador.

Um fato interessante a ser observado é a alta recuperação do catalisador quando se

utiliza o PhIO, tendo em vista que, em sistemas similares, esse valor é bastante inferior

(aproximadamente 45%) [27]. Isso pode ser explicado pelo impedimento estéreo causado pelos

substituintes alquila na posição meta- dos anéis meso-arilas, o que dificulta os processos

autooxidativos do complexo.

Finalmente, é preciso ressaltar que o objetivo principal da síntese do complexo quiral é

a sua utilização na oxidação de substratos pró-quirais. Estes estudos ainda serão realizados

118

em nosso grupo de pesquisa, para isto, está previsto a aquisição de uma coluna

cromatográfica quiral.

D) Manganês-porfirinas hidrossolúveis e catiônicas (Mn

III

T3MPyPCl

) utilizando PhIO e PhI(OAc)

como doadores de oxigênio

Os catalisadores catiônicos, Mn

III

T3MPyPCl

e Mn

T3MPyPCl

, de 2ª e 3ª gerações

respectivamente, são complexos completamente solúveis em água e insolúveis em solventes

orgânicos apolares. Essa característica é interessante, uma vez que possibilita a realização de

reações em meio aquoso, possibilitando assim a utilização de uma diversidade de doadores de

oxigênio como H

, NaClO e NaIO

. O peróxido de hidrogênio é particularmente interessante,

porque gera como subprodutos de reação água e oxigênio. Apesar disso, neste trabalho o foco

são reações utilizando PhIO e PhI(OAc)

como doadores de oxigênio. A utilização de outros

doadores será realizada em trabalhos futuros.

Inicialmente, a eficiência catalítica dos complexos obtidos foi testada na hidroxilação do

ciclo-hexano, que é um substrato clássico em sistemas utilizando metaloporfirinas. Para

solubilização dos compostos foi utilizada uma mistura de acetonitrila e solução de tampão

fosfato 0,05 mol L

-1

(na proporção 2:1), porque dessa forma consegue-se a solubilização do

substrato e do catalisador (insolúvel em acetonitrila pura). Não utilizou-se água para a

preparação da mistura de solventes, porque uma mistura de água e acetonitrila não solubiliza

as Mn-porfirinas aniônicas. Além disso, as Mn-porfirinas hidrossolúveis de 3ª geração

(Mn

III

T3MPyPCl

, Mn

III

TSPP e Mn

III

TCPP) são mais estáveis (ao processo de

desmetalação) em soluções levemente básicas.

A solução do padrão interno (n-octanol) e a mistura dos inibidores sulfito de

sódio/tetraborato de sódio utilizadas foram preparadas tendo como solvente o diclorometano,

isso porque ao serem adicionados ao frasco de reação, ocorre a separação completa da

manganês-porfirina na pequena fração aquosa, de forma que apenas a fase orgânica,

contendo os produtos de reação, é injetada no cromatógrafo. Dessa forma, evita-se o acúmulo

da metaloporfirina na coluna capilar do cromatógrafo, aumentando assim a sua vida útil.

Também foram realizadas reações nas quais utilizou-se apenas a mistura de acetonitrila

e solução de tampão fosfato 0,05 mol L

-1

como solvente da reação, para preparo da solução de

n-octanol e para preparo da solução saturada de sulfito de sódio/tetraborato de sódio.

Entretanto, nestes experimentos, a separação das fases (orgânica e aquosa) é lenta

dificultando o processo de quantificação. As reações realizadas utilizando apenas a mistura de

solventes (acetonitrila/tampão) levaram aos mesmos rendimentos dos produtos quando

comparadas às reações nas quais adicionou-se diclorometano ao final da reação.

Os resultados obtidos nas reações de oxidação constam na Tabela 24.

119

Tabela 24. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO e

PhI(OAc)

, catalisadas por manganês-porfirinas catiônicas e hidrossolúveis.

Reação

Porfirina Doador

Rendimentos (%)

Seletividade

(%)

Recuperação

(%)

Álcool

Cetona

1 Branco

PhIO 1 1 50 -

2 Branco

PhI(OAc)

4 1 80 -

3 Mn

III

T3MPyPCl

PhIO 3 2 60 60

4 Mn

III

T3MPyPCl

PhI(OAc)

6 5 55 53

5 Mn

T3MPyPCl

PhIO 13 7 65 0

6 Mn

T3MPyPCl

PhI(OAc)

25 5 83 0

Condições: Ciclo-hexano:(ACN:H

O, 5:1) = 1:2; [MnP] = 5,0 x 10

-4

mol L

-1

; [Doador] = 5,0 x 10

-3

mol L

-1

;

agitação por ultra-som; 90 minutos; 25ºC.

1 – Os rendimentos foram calculados com base no doador de partida.

2 – A seletividade é calculada pela seguinte relação: [(% álcool) x 100] / (% álcool + % cetona).

3 – A recuperação foi calculada a partir dos espectros UV-vis após o término da reação.

4 – As reações “branco” foram realizadas na ausência de catalisador.

Os resultados apresentados na Tabela 24 indicam que o catalisador de 3ª geração

(Mn

T3MPyPCl

) levou a maiores rendimentos dos produtos, com maior seletividade quando

comparado ao catalisador de 2ª geração (Mn

III

T3MPyPCl

), para os dois doadores de oxigênio

testados. O sistema Mn

T3MPyPCl

/PhI(OAc)

exibiu maior eficiência catalítica na oxidação

do ciclo-hexano. Isto indica que o PhI(OAc)

pode ser usado em substituição ao PhIO. Com

relação aos sistemas contendo Mn

III

T3MPyPCl

, verifica-se que os mesmos não são eficientes

para a oxidação do ciclo-hexano.

A destruição da Mn-porfirina β-octabromada de 3ª geração (Mn

III

T3MPyPCl

) ocorre

em todos os sistemas estudados. Isso pode ser justificado pela menor estabilidade dos

complexos porfirínicos nos quais o manganês encontra-se no estado de oxidação 2+. Além

disso, por espectroeletroquímica de RPE verificou-se a completa destruição da Mn-porfirina

após a geração da espécie Mn(IV)P, o que corrobora os resultados apresentados. Visualmente,

a destruição da Mn-porfirina é observada pela mudança permanente de coloração da mistura

de reação (verde → amarronzado). O espectro de absorção UV-vis da mistura de reação após

os 90 minutos apresenta apenas uma banda de absorção (~ 460 nm) com baixa intensidade,

indicativo da destruição do catalisador. Ressalta-se que foram obtidos espectros da solução

dois dias após o término da reação, verificando-se apenas a diminuição da intensidade da

banda em ~ 460 nm.

120

E) Manganês-porfirinas hidrossolúveis e aniônicas (Mn

III

TCPP, Mn

III

TCPP,

III

TSPP e Mn

III

TSPP) utilizando PhIO e PhI(OAc)

como doadores de oxigênio

Os catalisadores aniônicos são derivados do isômero para da tetrasulfonatofenilporfirina

(TSPP) e tetracarboxifenilporfirina (TCPP). Assim como os complexos catiônicos, são

completamente solúveis em água (solução tampão) e insolúveis em solventes orgânicos

apolares.

As reações de oxidação do ciclo-hexano por PhIO e PhI(OAc)

, catalisadas pelas Mn-

porfirinas aniônicas hidrossolúveis (Mn

III

TCPP, Mn

III

TCPP, Mn

III

TSPP, Mn

III

TSPP), foi

realizada nas mesmas condições descritas para os compostos catiônicos. Os resultados

obtidos estão resumidos na Tabela 25.

Tabela 25. Rendimentos dos produtos das reações de hidroxilação do ciclo-hexano por PhIO e

PhI(OAc)

, catalisadas por manganês-porfirinas aniônicas e hidrossolúveis.

Reação

Porfirina Doador

Rendimentos (%)

Seletividade

(%)

Recuperação

(%)

Álcool

Cetona

1 Branco

PhIO 1 1 50 -

2 Branco

PhI(OAc)

4 1 80 -

3 Mn

III

TCPP PhIO 3 1 75 55

4 Mn

III

TCPP PhI(OAc)

6 1 86 4

5 Mn

III

TCPP PhIO 15 3 83 30

6 Mn

TCPP PhI(OAc)

43 4 92 6

7 Mn

TSPP PhIO 8 2 80 81

8 Mn

TSPP PhI(OAc)

8 1 89 80

9 Mn

III

TSPP PhIO 8 1 89 0

10 Mn

III

TSPP PhI(OAc)

9 1 90 0

Condições: Ciclo-hexano:(ACN:H

O, 5:1) = 1:2; [MnP] = 5,0 x 10

-4

mol L

-1

; [Doador] = 5,0 x 10

-3

mol L

-1

;

agitação por ultra-som; 90 minutos; 25ºC.

1 – Os rendimentos foram calculados com base no doador de partida.

2 – A seletividade é calculada pela seguinte relação: [(% álcool) x 100] / (% álcool + % cetona).

3 – A recuperação foi calculada a partir dos espectros UV-vis após o término da reação.

4 – As reações “branco” foram realizadas na ausência de catalisador.

Em relação aos sistemas utilizando as Mn-porfirinas hidrossolúveis derivadas da

tetrasulfonatofenilporfirina (Mn

III

TSPP e Mn

III

TSPP), verifica-se uma menor eficiência desses

catalisadores para a reação de oxidação do ciclo-hexano por PhIO ou PhI(OAc)

. Todos os

sistemas estudados (reações 7 a 10) apresentaram baixos rendimentos para o produto

principal (ciclo-hexanol). Dessa forma, conclui-se que a β-bromação da Mn

III

TSPP não

121

favoreceu a obtenção de uma Mn-porfirina mais eficiente para as reações de hidroxilação.

Assim como observado para a Mn-porfirina catiônica β-bromada de 3ª geração

(Mn

T3MPyPCl

), verificou-se a completa destruição da Mn

III

TSPP. Esta Mn-porfirina é

destruída nos momentos iniciais da reação de hidroxilação. A destruição é caracterizada pela

mudança imediata de cor do sistema (verde → alaranjado) e pela ausência de espectro

eletrônico de absorção UV-vis característico de uma espécie porfirínica.

Para as Mn-porfirinas hidrossolúveis derivadas da tetracarboxifenilporfirina verificou-se

que o composto de 2ª geração (Mn

III

TCPP) produz sistemas que não são eficientes para

oxidação do ciclo-hexano, comportamento similar ao dos sistemas constituídos pela Mn

III

TSPP

(aniônica, Tabela 25) ou Mn

III

T3MPyPCl

(catiônica, Tabela 24). Entretanto a Mn

III

TCPP,

inusitadamente, apresentou comportamento diferenciado em relação a Mn

III

TSPP. Isso

porque, os sistemas contendo a Mn

III

TCPP foram eficientes para a oxidação do ciclo-

hexano.

O sistema Mn

III

TCPP/PhI(OAc)

apresentou elevados rendimento e seletividade

(43% e 92%, respectivamente) para o produto principal (ciclo-hexanol). Além disso, trata-se do

único sistema conhecido que utiliza uma Mn-porfirina de 3ª geração e PhI(OAc)

como doador

de oxigênio, no qual não ocorre completa destruição da Mn-porfirina β-octabromada. Em linhas

gerais, verificou-se que a β-bromação favoreceu a obtenção de um catalisador mais estável e

eficiente para a oxidação do ciclo-hexano, no caso dos derivados da TCPP.

Finalmente, pode-se afirmar que os sistemas mais eficientes para a oxidação do ciclo-

hexano (nas condições especificadas neste trabalho) foram aqueles que utilizaram Mn-

porfirinas hidrossolúveis β-bromadas: Mn

III

TCPP/PhI(OAc)

> Mn

T3MPyPCl

/PhI(OAc)

> Mn

III

TCPP/PhIO > Mn

T3MPyPCl

/PhIO. Nesta sequência, fica claro que o PhI(OAc)

um doador de oxigênio que pode ser usado em substituição ao PhIO, entretanto, ele

geralmente provoca a destruição do catalisador nos sistemas catalíticos [23, 27].

122

6. Considerações Finais

Porfirinas são moléculas versáteis cujas propriedades físico-químicas podem ser

facilmente ajustadas por modificações da distribuição eletrônica no anel aromático. Isso pode

ser realizado por substituições nas posições meso-arilas ou β-pirrólicas. Uma série de

porfirinas hidrossolúveis são derivadas de precursores porfirínicos insolúveis em água

(principalmente fenilporfirinas ou piridilporfirinas), por meio da inserção de grupos iônicos (-

N(CH

)

, -COO

, -SO

) aos substituintes meso-arilas [228]. A presença desses grupos

carregados na periferia do macrociclo porfirínico influencia as propriedades químicas,

espectrais e redox das respectivas porfirinas e metaloporfirinas [229, 230]. A química de

porfirinas hidrossolúveis tem sido sistematicamente estudada devido à sua importância em

sistemas biológicos. Dentre as diversas aplicações nessa área pode-se destacar o uso das

porfirinas hidrofílicas como agentes terapêuticos que incluem fotossensibilizadores [231],

agentes para clivagem do DNA [232] e sistemas miméticos da superóxido dismutase [64, 233].

Dentro do que foi apresentado, nos propomos a obter manganês-porfirinas per-

halogenadas e hidrossolúveis, que possuem características bastante peculiares, além de uma

Mn-porfirina de 2ª geração quiral e hidrofóbica. Os compostos obtidos foram:

 Mn

III

T3MPyPCl

e Mn

T3MPyPCl

(inédito), hidrossolúveis e catiônicos;

 Mn

III

TCPP e Mn

III

TCPP, hidrossolúveis e aniônicos, foram re-sintetizados, uma vez

que já haviam sido estudados por nosso grupo;

 Mn

III

TSPP e Mn

III

TSPP (obtido por meio de uma rota sintética inédita), hidrossolúveis

e aniônicos, apesar de não estarem no projeto inicial de pesquisa, foram obtidos em

função da colaboração existente entre nosso grupo e o da Dra. Ines Batinić-Haberle e,

desta forma, incluídos neste trabalho.

 Mn

III

T3CBPPCl (inédito), quiral e hidrofóbico.

As Mn-porfirinas obtidas foram utilizadas como catalisadores das reações de oxidação

de ciclo-hexano por PhIO e PhI(OAc)

. Além disso, foi determinada a atividade SOD-mimética

dos catalisadores hidrossolúveis.

A porfirina escolhida para obter os compostos hidrossolúveis e catiônicos foi a meso-

tetraquis(3-piridil)porfirina, H

T3PyP, o isômero menos estudado da classe das piridilporfirinas

(TPyP). Os isômeros H

T4PyP e H

T2PyP, assim como os derivados hidrossolúveis e os

respectivos complexos metálicos, são amplamente estudados sendo que a H

T2PyP foi

estudada pelo nosso grupo de pesquisa. Para sintetizar os catalisadores, hidrossolúveis e

aniônicos, foram utilizadas as porfirinas clássicas meso-tetraquis(4-carboxifenil)porfirina

TCPP) e meso-tetraquis(4-sulfonatofenil)porfirina (H

TSPP). No caso da porfirina hidrofóbica

123

e quiral, foi utilizada a meso-tetraquis(3-carboxifenil)porfirina (H

T3CPP), uma porfirina pouco

estudada.

No tocante aos objetivos do trabalho, a primeira etapa consistiu em obter as manganês-

porfirinas de 2ª geração: Mn

III

T3MPyPCl

, Mn

III

TCPP, Mn

III

TSPP (hidrossolúveis) e

III

T3CBPPCl (hidrofóbica e quiral).

Com o intuito de observar os efeitos da introdução de átomos de bromo no anel

porfirínico sobre a eficiência catalítica e atividade SOD-mimética das manganês-porfirinas

hidrossolúveis de 2ª geração, foi programada a síntese dos catalisadores de terceira geração

T3MPyPCl

, Mn

III

TCPP e Mn

III

TSPP. Para a Mn

T3MPyPCl

, primeiramente foi

feita a bromação da cupro-porfirina, Cu

T3MPyPCl

, usando bromo líquido. A

T3MPyPCl

obtida foi então desmetalada por reação com ácido sulfúrico concentrado. A

porfirina base livre per-bromada, H

T3MPyPCl

, foi caracterizada por espectroscopia de

absorção UV-vis, RMN

H e espectrometria de massas. Finalmente, a porfirina base livre foi a

precursora do complexo de manganês Mn

T3MPyPCl

. Para a Mn

III

TCPP, inicialmente foi

realizada a hidrólise ácida da Mn-porfirina hidrofóbica de 3ª geração Mn

III

TCMPPCl, gerando

a porfirina base livre hidrossolúvel H

TCPP, a qual é a precursora da Mn

III

TCPP. No caso

da Mn

III

TSPP, sua obtenção é realizada pela bromação direta da análoga de 2ª geração

III

TSPP.

Todas as manganês-porfirinas obtidas foram caracterizadas por voltametria cíclica e,

algumas delas, por espectroeletroquímica de RPE. A caracterização eletroquímica das

manganês-porfirinas β-octabromadas mostrou um deslocamento anódico do potencial de

redução centrado no íon metálico Mn(III)/Mn(II). Para o caso da Mn

T3MPyPCl

, o

deslocamento foi equivalente a 0,416 V, o que justificou a manutenção do estado de oxidação

2+ para o íon manganês no complexo perbromado. Os dados apresentados indicam que os

átomos de bromo provocam alterações estéreas e eletrônicas no macrociclo, conforme

discutido no capítulo 3, justificando as alterações observadas. Os estudos por

espectroeletroquímica de RPE permitiram a confirmação do estado de oxidação do íon metálico

em alguns complexos e, também, reforçaram os dados obtidos por voltametria cíclica. Todos os

resultados coletados são importantes, uma vez que a eficiência catalítica e a atividade SOD-

mimética podem ser associados aos processos oxidativos pelos quais um catalisador pode

passar. Esses dados foram associados aos resultados das reações de oxidação de substratos

orgânicos e da atividade SOD-mimética. É importante ressaltar que os estudos de

espectroeletroquímica de RPE foram realizados em colaboração com o grupo de pesquisa de

porfirinas da UFPR, coordenado pela Profa. Dra. Shirley Nakagaki.

As manganês-porfirinas hidrossolúveis foram estudadas quanto à atividade SOD-

mimética. O estudo das porfirinas aniônicas foi realizado em colaboração com o grupo da Dra.

Ines Batinić-Harbele e Dr. Irwin Fridovich. Neste estudo, recentemente publicado no Free

124

Radical Medicine and Biology [168], mostramos que as Mn-porfirinas β-octabromadas

(Mn

III

TSPP e Mn

III

TCPP) revelaram ser melhores compostos SOD-miméticos do que as

análogas de 2ª geração (Mn

III

TSPP e Mn

III

TCPP). Essa atividade é limitada em função de um

impedimento eletrostático, uma vez que o íon superóxido e as manganês-porfirinas apresentam

cargas negativas. Por outro lado, surpreendemente, verificamos que a Mn

III

TSPP apresenta

atividade SOD-mimética, in vivo, muito semelhante à Mn

III

T2EPyPCl

, uma Mn-porfirina

catiônica usada como composto modelo em estudos de atividade SOD-mimética. Este

resultado inesperado foi justificado em termos de um mecanismo de ação diferenciado para a

III

TSPP.

Um outro ponto importante a ser ressaltado é que a Mn-porfirina β-octabromada,

T3MPyPCl

(catiônica e hidrossolúvel) apresentou a maior atividade SOD-mimética (log

cat

≥ 8,84) em relação a todas as Mn-porfirinas já testadas. Essa atividade é similar à da

enzima nativa. Também verificou-se que a Mn

T3MPyPCl

apresenta atividade SOD-

mimética in vivo, sendo ativa na faixa de concentração de nmol L

-1

. Foi observado também que

o efeito da força iônica do meio, na constante de disproporcionamento do íon superóxido

mediado pela Mn-porfirina β-octabromada, foi contrário ao que era descrito pela equação de

Debye-Huckel. Houve um aumento no valor da constante, o que não era esperado, para

espécies de diferentes cargas ao interagirem (íon superóxido e Mn-porfirina catiônica). Este

comportamento inédito foi atribuído a modificações na segunda esfera de coordenação da Mn-

porfirina β-octabromada. O trabalho (estudos de atividade SOD-mimética) foi realizado por mim

durante o Doutorado Sanduíche, no Laboratório da Dra. Ines Batinić-Habele e os resultados

foram publicados no Archives of Biochemistry and Biophysics [179].

Os catalisadores de 1ª e 3ª gerações, Mn

III

T3PyPCl e Mn

T3PyP, obtidos durante a

realização do mestrado, tiveram sua eficiência catalítica testada em reações de hidroxilação do

ciclo-hexano, tendo PhIO e PhI(OAc)

como oxidantes, com adição de água e imidazol. Os

estudos mostraram que a presença de água ou imidazol leva a maiores rendimentos dos

produtos com aumento discreto da seletividade, em alguns casos. Estes estudos visaram

complementar os dados obtidos durante o mestrado uma vez que, estudos recentes,

mostravam a influência dessas substâncias (água e imidazol) nas reações de oxidação do

ciclo-hexano, tendo o PhI(OAc)

como doador de átomo de oxigênio. Além disso, não foi

possível detectar um aumento da eficiência catalítica em função da adição de átomos de bromo

nas posições β-pirrólicas da manganês-porfirina. Com os dados obtidos publicamos,

recentemente, um artigo no Journal of Molecular Catalysis A, Chemical [23].

Reações de oxidação do ciclo-hexano por PhIO e PhI(OAc)

, catalisadas pelas Mn-

porfirinas hidrossolúveis sintetizadas foram feitas. Estes experimentos permitiram racionalizar

algumas constatações experimentais, as quais são sumarizadas a seguir.

125

 Nos sistemas catalíticos, o solvente foi uma mistura de acetonitrila e solução tampão

fosfato 0,05 mol L

-1

(pH 7,6), na relação 2:1, respectivamente. A mistura do solvente

com o substrato gera um sistema bifásico. Ao final das reações, o padrão interno

(solubilizado em diclorometano) foi adicionado ao sistema, de maneira que o catalisador

permaneceu na fase aquosa e os outros componentes (substrato/produtos de reação),

na fase orgânica. Desta maneira, o complexo não foi injetado no cromatógrafo o, que

aumenta a vida útil do aparelho.

 As manganês-porfirinas, aniônicas e hidrossolúveis, derivadas da H

TSPP não foram

catalisadores eficientes para as reações de oxidação do ciclo-hexano (rendimentos de ~

5%). No caso da Mn

III

TSPP, ocorreu a completa destruição do catalisador nos

primeiros minutos de reação. Isso mostra que a β-bromação não favoreceu a

estabilidade e eficiência do catalisador.

 Os sistemas utilizando a Mn

III

TCPP (aniônica e hidrossolúvel) levaram aos melhores

rendimento e seletividade, quando comparados a todos os demais sistemas estudados.

Além disso, a β-bromação levou à obtenção de um catalisador mais eficiente em

relação ao análogo de 2ª geração (Mn

III

TCPP). Surpreendentemente, constatou-se que

a Mn

III

TCPP não foi completamente destruída nos sistemas que tinham o PhI(OAc)

como doador de átomo de oxigênio. Esta observação é importante, uma vez que Mn-

porfirinas β-octabromadas em sistemas que utilizam PhI(OAc)

são totalmente

destruídas (considerando-se todos os sistemas conhecidos até o momento).

 A Mn

T3MPyPCl

(catiônica e hidrossolúvel) apresentou melhor eficiência catalítica

comparada à análoga de 2ª geração Mn

III

T3MPyPCl

, indicando que a per-bromação do

macrociclo garantiu a melhora na eficiência catalítica dos sistemas usando o catalisador

de 3ª geração. Entretanto, os sistemas levaram a menores rendimento e seletividade

quando comparados àqueles com a Mn

III

TCPP (aniônica e hidrossolúvel).

Também foram realizadas reações de oxidação do ciclo-hexano, utilizando-se a Mn-

porfirina hidrofóbica e quiral de 2ª geração Mn

III

T3CBPPCl. Os resultados obtidos foram

satisfatórios e são comparáveis àqueles encontrados no estudo da análoga Mn

III

TCMPPCl

(estudada em nosso grupo). Entretanto, o objetivo era testar o catalisador em reações com

substratos pró-quirais, isso não foi possível durante o Doutorado e pretende-se ainda realizar

esses estudos.

No que tange à síntese, caracterização e eficiência catalítica (em modelos do citocromo

P-450 e da enzima superóxido dismutase) de sistemas metaloporfirínicos, este trabalho

representa uma modesta contribuição. Por outro lado, cumpriu um dos objetivos mais sublimes

da pesquisa que é permitir vislumbrar a Ciência e perceber sua construção. Neste caminho,

surpresas agradáveis e desagradáveis surgiram, mas todas elas estão presentes no

desenvolvimento da Ciência e serviram como meios de aprendizagem e crescimento.

126

7. Referências Bibliográficas

1. GRANICK, S. Ann. N. Y. Acad. Sci., v.69, 292-308, 1957.

2. HACKH, I. W. J. Gen. Physiol., 429-433, 1919.

3. BARTON, D. H. R.; SAWYER, D. T. The Dilemmas of O2 and HOOH Activation. In:

BARTON, H. R. D.; MARTELL, A. E.; SAWYER, D. T. (Eds). The Activation of Dioxygen and

Homogeneus Catalytic Oxidation. New York: Plenum Press, 1993, p. 1.

4. MENDES, J. C. Introdução à Paleontologia. São Paulo: Editora Nacional, Cap. 1, p. 3-14,

1965.

5. MAUZERALL, D. C. Clinics in Dermatology, v.16, 195-201, 1998.

6. SÁNCHEZ-GARCIA, D.; SESSLER, J. L. Chem. Soc. Rev., v.37, 215-232, 2008.

7. HOUAISS, A. Dicionário de Língua Portuguesa. 1 ed. São Paulo: Objetiva, 3008 p., 2001.

8. SHELDON, R. A. In: SHELDON, R. A. (Ed.). Metalloporphyrins in Catalytic Oxidations.

New York: Marcel Dekker, Cap. 1, p. 1-27, 1994.

9. FISCHER, H.; ORTH, H. Die Chemie des Pyrrols. Leipzig: Akademische

Verlagsgesellschaft, Vols. I-III, 1934.

10. KADISH, K. M. In: KADISH, K. M.; SMITH, K. M.; GUILARD, R. (Eds.). The Porphyrin

Handbook. Vol. 3. Burlington: Academic Press, p. 129-210, 2000.

11. IMAMURA, T.; FUKUSHIMA, K. Coord. Chem. Rev., v.198, 133-156, 2000.

12. GULDI, D. M.; NETS, J. P.; ASMUSLB, K.-D. J. Phys. Chem., v.98, 4617-4621, 1994.

13. SCANDOLA, F.; CHIORBOLI, C.; PRODI, A.; IENGO, E.; ALESSIO, E. Coord. Chem. Rev.,

v.250, 1471-1496, 2006.

14. ROBINSON, G. D.; ALAVI, A.; VAUM, R.; STAUM, M. J. Nucl. Med., v.27, 239-242, 1986.

15. KALYANASUNDARAM, K. Inorg. Chem., v.23, 2453-2459, 1984.

16. ARAKI, K.; TOMA, H. E. Química Nova, v.25, 962-975, 2002.

17. LIANG, P.; ZHANG, H.-Y.; YU, Z.-L.; LIU, Y. J. Org. Chem., v.73, 2163-2168, 2008.

18. REBOUÇAS, J. S.; SPASOJEVIĆ, I.; BATINIĆ-HABERLE, I. J. Biol. Inorg. Chem., v.13,

289-302, 2008.

19. SCHAEFLE, N.; SHARP, R. J. Phys. Chem. A, v.109, 3267-3275, 2005.

20. REBOUÇAS, J. S.; DE CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. J. Porphyrins

Phthalocyanines, v.6, 50-57, 2002.

21. SPASOJEVIC, I.; BATINIC-HABERLE, I.; REBOUÇAS, J. S.; IDEMORI, Y. M. J. Biol.

Chem., v.278, 6831-6837, 2003.

22. SILVA, G. F. Manganês-porfirinas derivadas da meso-tetraquis(3-piridil)porfirina:

sintese e eficiência catalítica na oxidação de ciclo-hexano e ciclo-hexeno. 2004. 92f.

Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal de

Minas Gerais, Belo Horizonte, 2004.

127

23. SILVA, G. F.; SILVA, D. C.; GUIMARÃES, A. S.; NASCIMENTO, E.; REBOUÇAS, J. S.;

ARAÚJO, M. P.; DE CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. J. Mol. Cat., v.266, 274-283,

2007.

24. GUILMET, E.; MEUNIER, B. J. Mol. Cat., v.23, 115-119, 1984.

25. MEUNIER, B.; GUILMET, E.; DE CARVALHO, M. E. M. D.; POILBLANC, R. J. Am. Chem.

Soc., v.106, 6668-6676, 1984.

26. BORTOLINI, O.; MOMENTEAU, M.; MEUNIER, B. Tetrahedron Lett., v.25, 5773-5776,

1984.

27. DO NASCIMENTO, E.; SILVA, G. F.; CAETANO, F. A.; FERNANDES, M. A. M.; DA SILVA,

D. C.; DE CARVALHO, M. E. M. D.; PERNAUT, J. M.; REBOUÇAS, J. S.; IDEMORI, Y. M. J.

Inorg. Biochem., v.99, 1193-1204, 2005.

28. IAMAMOTO, Y.; IDEMORI, Y. M.; NAKAGAKI, S. J. Mol. Cat., v.99, 187-193, 1995.

29. IAMAMOTO, Y.; SERRA, O. A.; IDEMORI, Y. M. J. Inorg. Biochem., v.54, 55-66, 1994.

30. DE SOUZA, A. N.; DE CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. J. Mol. Cat. A: Chem.,

v.169, 1-10, 2000.

31. IAMAMOTO, Y.; ASSIS, M. D.; CIUFFI, K. J.; SACCO, H. C.; IWAMOTO, L.; MELO, A. J.

B.; MORAES, M.; NASCIMENTO, O. R.; PRADO, C. M. C. J. Mol. Cat., v.109, 189-200, 1996.

32. NAKAGAWA, H.; SEI, Y.; YAMAGUCHI, K.; NAGANO, T.; HIGUCHI, T. J. Mol. Cat.

A.:Chem., v.219, 221-226, 2004.

33. NAKAGAWA, H.; SEI, Y.; YAMAGUCHI, K.; NAGANO, T.; HIGUCHI, T. Tetrahedron:

Asymmetry, v.15, 3861-3867, 2004.

34. LIU, W.-S.; ZHANG, R.; HUANG, J.-S.; CHE, C.-M.; PENG, S.-M. J. Organomet. Chem.,

v.634, 34-38, 2001.

35. CAMPBELL, L. A.; KODADEK, T. J. Mol. Cat. A: Chem., v.113, 293-310, 1996.

36. WIJESEKERA, T. P.; DOLPHIN, D. Synthetic Aspects of Porphyrin and Metalloporphyrin

Chemistry. In: SHELDON, R. A. (Ed.). Metalloporphyrin in Catalytic Oxidations. New York:

Marcel Dekker, 1994. Cap. 7, p. 193-239.

37. Nomenclature of Tetrapyrroles; Recommendations of IUPAC-IUB Joint Comission on

Biochemical Nomenclature. Eur. J. Biochem., v.178, 277-328, 1988.

38 – BONNET, R. Nomenclature. In: DOLPHIN, D. (Ed.). The Porphyrins. New York:

Academic Press, 1978. Cap. 1, p. 1-27.

39. CROSSLEY, M. J.; BURN, P. L.; CHEW, S. S.; CUTTANCE, F. B.; NEWSOM, I. A. J.

Chem. Soc.: Chem. Commun., f.21, 1564-1566, 1991.

40. STONE, A.; FLEISCHER, E. J. Am. Chem. Soc., v.90, 2375-2348, 1968.

41. FALK, J. E. Porphyrins and Metalloporphyrins. Amsterdam: Elsevier, 1964.

42. THOMPSON, A. N.; KRISHNAMURTHY, N. J. Inorg. Nucl. Chem., v.41, 1251-1255, 1979.

128

43. ADLER, A. D.; LONGO, F. R.; KAMPAS, F.; KIM, J. J. Inorg. Nucl. Chem., v.32, 2443-,

1970.

44. FUHRHOP, J. H.; MAUZERALL, D. J. Am. Chem. Soc., v.91, 4174-4181, 1969.

45. TSUTSUI, M.; ICHAKAWA, M.; VOHWINKEL, F.; SUZUKI, K. J. Am. Chem. Soc.; v.88, 854-

855, 1966.

46. TSUTSUI, M.; HRUNG, C. P.; OSTFELD, D.; SRIVASTAVA, T. S.; CULLEN, D. L.; MEYER

Jr., E. F. J. Am. Chem. Soc., v.97, 3952-3965, 1975.

47. HERRMANN, O.; MEHDI, S. H.; CORSINI, A. Can. J. Chem., v.56, 1084-1087, 1978.

48. TRAYLOR, T. G.; TSUCHIYA, S. Inorg. Chem., v.26, 1338-1339, 1987.

49. RICHARDS, R. A.; HAMMONS, K.; JOE, M.; MISKELLY, G. M. Inorg. Chem., v.35, 1940-

1944, 1996.

50. D´SOUZA, F.; VILLARD, A.; CAEMELBECKE, E. V.; FRANZEN, M.; BOSCHI, T.;

TAGLIATESTA, P.; KADISH, K. M. Inorg. Chem., v.32, 4042-4048, 1993.

51. WIJESEKERA, T.; DUPRÉ, D.; CADER, M. SR.; DOLPHIN, D. Bull. Soc. Chim. Fr., v.133,

765-775, 1996.

52. TRAYLOR, P. S.; DOLPHIN, D.; TRAYLOR, T. G. J. Chem. Soc.: Chem. Commun., f.5,

279-280, 1984.

53. NAPPA, M. J.; TOLMAN, C. A. Inorg. Chem., v.24, 4711-4719, 1985.

54. HILL, C. L.; SCHARDT, B. C. J. Am. Chem. Soc., v.102, 6374-6375, 1980.

55. WHITE, W. I. Aggregation of Porphyrins and Metalloporphyrins. In: DOLPHIN, D. (Ed.) The

Porphyrins. New York: Academic Press, 1978, v.5, p.303-339.

56. BHYRAPPA, P.; KRISHNAN, V. Inorg. Chem., v.30, 239-245, 1991.

57. OU, Z.; SHAO, J.; D’SOUZA, F.; TAGLIATESTA, P.; KADISH, K. M. J. Porphyrins.

Phthalocyanines., v.8, 201-214, 2004.

58. D’SOUZA, F.; DEVIPRASAD, G. R.; ZANDLER, M. E. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 3699-

3703, 1997.

59. MANDON, D.; OCHSENBEIN, P.; FISCHER, J.; WEISS, R.; JAYARAJ, K.; AUSTIN, R. N.;

GOLD, A.; WHITE, P. S.; BRIGAUD, O.; BATTIONI, P.; MANSUY, D. Inorg. Chem., v.31, 2044-

2049, 1992.

60. BATINIC-HABERLE, I.; LIOCHIEV, S. I.; SPASOJEVIC, I.; FRIDOVICH, I. Arch. Biochem.

Biophys., v.343, 225-233, 1997.

61. BHYRAPPA, P.; BHAVANA, P. Chem. Phys. Lett., v.342, 39-44, 2001.

62. KIMURA, M.; SHIBA, T.; YAMAZAKI, M.; HANABUSA, K.; SHIRAI, H.; KOBAYASHI, N. J.

Am. Chem. Soc., v.123, 5636-5642, 2001.

63. JIANG, D.-G.; AIDA, T. Prog. Polym. Sci., v.30, 403-422, 2005.

64. BATINIĆ-HABERLE, I.; SPASOJEVIĆ, I.; HAMBRIGHT, P.; BENOV, L.; CRUMBLISS, A. L.;

FRIDOVICH, I. Inorg. Chem., v.38, 4011-4022, 1999.

129

65. BATINIĆ-HABERLE, I.; BENOV, L.; SPASOJEVIĆ, I.; FRIDOVICH, I. J. Biol. Chem., v.273,

24521-24528, 1998.

66. NASCIMENTO, E. Manganês-porfirinas derivadas da meso-tetraquis(4-carboxifenil)-

porfirina em sistemas biomiméticos. Efeito do grau de bromação nas propriedades

química, eletroquímica e catalítica. 2004. 175 f. Tese (Doutorado em Química) – Instituto de

Ciências Exatas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2004.

67. CAVALCANTI, A. D. Utilização de sistema tricarbonílico vicinal na preparação de

alcalóides tetrahidro-β-carbonílicos. 1999. 100 p. Dissertação (Mestrado em Química) –

Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 1999.

68. NEISES, B.; STEGLICH, W. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., v.17, 522-524, 1978.

69. LOMOVA, T. N.; BEREZIN, B. D. Russ. J. Coord. Chem., v.27, 85-104, 2001.

70. BOUCHER, L. J. Coord. Chem. Rev., v.7, 289-329, 1972.

71. GUNTER, M. J.; TURNER, P. J. J. Mol. Cat., v.66, 121-141, 1991.

72. AUTRET, M.; OU, Z.; ANTONINI, A.; BOSCHI, T.; TAGLIATESTA, P.; KADISH, K. M. J.

Chem. Soc.: Dalton Trans., f. 13, 2793-2797, 1996.

73. GHOSH, A.; HALVORSEN, I.; NILSEN, H. J.; STEENE, E.; WONDIMAGEGN, T.; LIE, R.;

VAN CAEMELBECKE, E.; GUO, N.; OU, Z.; KADISH, K. M. J. Phys. Chem. B, v.105, 8120-

8124, 2001.

74. AKINS, D. L.; ZHU, H. R.; GUO, C. J. Phys. Chem., v.100, 5420-5425, 1996.

75. BAILEY, S. L.; HAMBRIGHT, P. Inorg. Chim. Acta, v.344, 43-48, 2003.

76. HARIPRASAD, G.; DAHAL, S.; MAYIA, B. G. J. Chem. Soc.: Dalton Trans., f. 16, 3429-

3436, 1996.

77. DAVIS, D. G.; MONTALVO, J. G. Jr. Anal. Chem., v.41, 1195, 1969.

78. HAMBRIGHT, P. J. Inorg. Nucl. Chem., v.39, 1102, 1977.

79. HAMBRIGHT, P. J. Inorg. Nucl. Chem., v.13, 403, 1977.

80. DUNCAN, L. A.; HARRIMAN, A.; PORTER, J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2, v.76, 1415,

1980.

81. MOREHOUS, K. M.; NETA, P. J. Phys. Chem., v.88, 3118, 1984.

82. HOFFMANN, P.; ROBERT, A.; MEUNIER, B. Bull. Soc. Chim. Fr., v.129, 85-97, 1992.

83. KADISH, K. M. Prog. Inorg. Chem., v.34, 435-605, 1986.

84. MORRISON, R. T., BOYD, R. N. Organic Chemistry. 6 ed. New Jersey: Prentice Hall,

1992.

85. MARCH, J. Advanced Organic Chemistry: reactions, mechanisms, and structure. 2 ed.

Tokyo: McGraw-Hill, 1977.

86. KACHADORIAN, R.; FLAHERTY, M. M.; CRUMBLISS, L. A.; PATEL, M.; DAY, J. B., J.

Inorg. Biochem.,v.95, 240-248, 2003.

87. BOUCHER, L. J.; KATZ, J. J. J. Am. Chem. Soc., v.89, 1340-1345, 1967.

130

88 – THOMAS, D. W.; MARTELL, A. E. J. Am. Chem. Soc., v.81, 5111-5119, 1959.

89 – LAVALLEE, D. K. Inorg. Chem., v.17, 231-236, 1978.

90. KADISH, K. M.; VAN CAEMELBECKE, E. J. Sol. State Eletrochem., v.7, 254-258, 2003.

91. KADISH, K. M.; VAN CAEMELBECKE, E.; ROYAL, G. In: KADISH, K. M.; SMITH, K. M.;

GUILARD, R. (Eds.). The Porphyrin Handbook. Vol. 8. Burlington: Academic Press, p. 1-114,

2000.

92. DAVIS, D. G. Electrochemistry of Porphyrins. In: DOLPHIN, D. (Ed.). The Porphyrins. Vol.

5. New York: Academic Press, Cap. 4, p. 127-152, 1978.

93. DICK, J. G.; NANDLER, S. Monograph – Electrode Reaction, Kinetics, Determined by Ciclic

Sweep Triangular Wave Voltammetry, Metrohm Ion Analysis, 1983.

94. EVANS, D. H.; O’CONNELL, K. M.; PETERSEN, R. A.; KELLY, M. J. Journal of Chemical

Education, v.60, 290-293, 1983.

95. NICHOLSON, R. S.; SHAIN, I. Anal. Chem., v.36, 706-723, 1964.

96. RIEGER, P. H. Electrochemistry. 2 ed. USA: Chapman & Hall, p. 258-264, 1994.

97. HEINEMAN, W. R. J. Chem. Educ., v.60, 305-308, 1983.

98. ABRAGAM, A.; BLEANEY, B. Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions.

New York: Dover Publications, Inc., p. 399, 434-436, 679, 1986,

99. KRZYSTEK, J.; PARDI, L. A.; BRUNEL, L.-C.; GOLDBERG, D. P.; HOFFMAN, B. M.;

LICOCCIA, S.; TELSER, J. Spectrochim. Acta, Part A, v.58, 1113-1127, 2002.

100. WELTNER, W. Magnetic Atoms an Molecules. New York: Dover Publications, Inc., p. 1-

19, 1989.

101. NAKAGAKI, S. Ferroporfirina 4-N-piridil Alquilada: Caracterização, Reatividade e

Estudo de Compostos de Alta Valência. Tese de Doutorado. Araraquara: UNESP, 1993.

102. VIANA, G. A. Ressonância Paramagnética Eletrônica do Spin Eletrônico em Nitretos

de Carbono Amorfo. Dissertação de Mestrado. Campinas: UNICAMP, 2005.

103. COHEN-TANNOUDJI, B.; DIU, F. L. Quantum Mechanics. New York: Hermann and John

Wiley & Sons Inc., 1977.

104. SAKURAI, J. J. Modern Quantum Mechanics. New York: Addison-Wesley Publishing

Company Inc., 1994.

105. POLL, N. J. Chem. Educ., v.67, 970-, 1974.

106. URBANO, R. R. Propriedades Magnéticas de Sistemas com Elétrons Fortemente

Correlacionados: MgB

supercondutor, CaB

semicondutor e, EuB

Semi-metálico

Ferromagnético. Tese de Doutorado. Campinas: UNICAMP, 2004.

107. CAEMELBECKE, E. V.; DERBIN, A.; HAMBRIGHT, P.; GARCIA, R.; DOUKKALI, A.;

SAOIABI, A.; OHKUBO, K.; FUKUZUMI, S.; KADISH, K. M. Inorg. Chem., v.44, 3789-3798,

2005.

131

108. OCHSENBEIN, P.; AYOUGON, K.; MANDON, D.; FISCHER, J.; WEISS, R.; AUSTIN, R.

N.; JAYARAJ, K.; GOLD, A.; TURNER, J.; FAJER, J. Angew Chem. Int. Ed. Engl., v.33, 348-

350, 1994.

109. GOUTERMAN, M. In: DOLPHIN, D. (Ed.). The Porphyrins. V. 3. New York: Academic

Press, Cap. 1, p. 1-165, 1978.

110. TAKEUCHI, T.; GRAY, H. B.; GOLDARD, W. A. J. Am. Chem. Soc., v.116, 9730-9732,

1994.

111. JAQUINOD, L.; KHOURY, R. G.; SHEA, K. M.; SMITH, K. M. Tetrahedron, v.55, 13151-

13158, 1999.

112. WIJESEKERA, T.; MATSUMOTO, A.; DOLPHIN, D.; LEXA, D. Angew Chem. Int. Ed.

Engl., v.29, 1028-1030, 1990.

113. KONISHI, S.; HOSHINO, M.; IMAMURA, M. J. Phys. Chem., v.86, 4537-4539, 1982.

114. KRZYSTEK, J.; TELSER, J. J. Magn. Reson., v.162, 454-465, 2003.

115. CAIUT, J. M. A.; NAKAGAKI, S.; FRIEDERMANN, G. R.; DRECHSEL, S. M.; ZARBIN, A.

J. G. J. Mol. Cat. A: Chem., v.222, 213-222, 2004.

116. BRUDVIG, G. W. In: HOFF, A. J. (Ed.). Advanced EPR. Amsterdam: Elsevier, 1989.

117. METELITZA, D. I.; KARASYOVA, E. I. Appl. Biochem. Microbiol., v.43, 481-505, 2007.

118. BENSAUDE-VINCENT, B.; STENGERS, I. História da Química. Portugal: Instituto Piaget,

402 p., 1996.

119. MARTÍNEZ-CAYUELA, M. Biochimie, v.77, 147-161, 1995.

120. GERSCHMAN, R.; GILBERT, D. L.; NYE, S. W.; DWYER, P.; FENN, W. O. Science,

v.119, 623-626.

121. MCCORD, J. M.; FRIDOVICH, I. J. Biol. Chem., v.243, 5753-, 1968.

122. MCCORD, J. M.; FRIDOVICH, I. Fed. Proc., Fed. Amer. Soc. Exp. Biol., v.28, 346-, 1969.

123. MCCORD, J. M.; FRIDOVICH, I. J. Biol. Chem., v.244, 6049-6055, 1969.

124. HALLIWELL, B.; GUTTERIDGE, J. M. C. Methods Enzymol., v.186, 1-85, 1990.

125. DREHER, D.; JUNOD, A. Eur. J. Cancer, v.32, 30-38, 1996.

126. JANSEN, S. J. K. J. Mol. Struct., v.666, 387-392, 2003.

127. CADENAS, E. Annu. Rev. Biochem., v.58, 79-110, 1989.

128. HALLIWELL, B.; GUTTERIDGE, J. M. C. Biochem. J., v.219, 1-14, 1984.

129. PROCTOR, P. H.; REYNOLDS, E. S. Physiol. Chem. Phys., v.16, 175-195, 1984.

130. PRYOR, W. A. Annu. Rev. Physiol., v.48, 657-667, 1986.

131. WEBSTER, N. R.; NUNN, J. F. Br. J. Anaesth., v.60, 98-108, 1988.

132. WARNER, R. H. Free Radic. Biol. Med., v. 17, 249-258, 1994.

133. MILLER, D. M.; BUETTNER, G. R.; AUST, S. D. Free Radic. Biol. Med., v.8, 95-108, 1990.

134. VALKO, M.; RHODES, C. J.; MONCOL, J.; IZAKOVIC, M.; MAZUR, M. Chem. Biol.

Interact., v.160, 1-40, 2006.

132

135. RIBEIRO, S. M. R.; QUEIROZ, J. H.; PELÚZO, M. C. G.; COSTA, N. M. B.; MATTA, S. L.

P.; QUEIROZ, M .E. L. R. Biosci. J., v.21, 133-149, 2005.

136. KOVACIC, P.; JACINTHO, J. D. Curr. Med. Chem., v.8, 773-796, 2001.

137. RIDNOUR, L. A.; ISENBERG, J. S.; ESPEY, M. G.; THOMAS, D. D.; ROBERTS, D. D.;

WINK, D. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., v.102, 13147-13152, 2005.

138. VALKO, M.; MORRIS, H.; MAZUR, M.; RAPTA, P.; BILTON, R. F. Biochim. Biophys. Acta,

v.1527, 161-166, 2001.

139. VALKO, M.; LEIBFRITZ, D.; MONCOL, J.; CRONIN, M. T. D.; MAZUR, M.; TELSER, J. Int.

J. Biochem. Cell Biol., v.39, 44-84, 2007.

140. CADENAS, E. Biofactors, v.6, 391-397, 1997.

141. SIES, H. Oxidative Stress. London: Academic Press, 507 p., 1985.

142. VAN KUIJK, F. J. G. M.; SEVANIAN, A.; HANDELMAN, G. J.; DRATZ, E. A. Trends

Biochem. Sci., v.12, 31-34, 1987.

143. BOTA, D. A.; REMMEN, H. V.; DAVIES, K. J. FEBS Lett., v.532, 103-106, 2002.

144. ROSSER, B. G.; GORES, G. J. Gastroenterology, v.108, 252-275, 1995.

145. MANN, T.; KEILIN, D. Proc. Roy. Soc. (London) Sec. B. v.126, 303, 1938.

146. KEELE, B. B.; MCCORD, J. M.; FRIDOVICH, I. J. Biol. Chem., v.245, 6176, 1970.

147. YOST, F. J.; FRIDOVICH, I. J. Biol. Chem., v.248, 4905-4908, 1973.

148. RILEY, D. P. Adv. Supramol. Chem., v.6, 217-244, 2000.

149. SALVEMINI, D.; RILEY, D. P.; CUZZOCREA, S. Nat. Rev. Drug Discovery, v.1, 367-374,

2002.

150. SALVEMINI, D.; MUSCOLI, C.; RILEY, D. P.; CUZZOCREA, S. Pulm. Pharmacol.

Therapeut., v.15, 439-447, 2002.

151. MUSCOLI, C.; CUZZOCREA, S.; RILEY, D. P.; ZWEIER, J. L.; THIEMERMANN, C.;

WANG, Z.-Q.; SALVEMINI, D. Brit. J. Pharmacol., v.140, 445-460, 2003.

152. BATINIĆ-HABERLE, I.; SPASOJEVIĆ, I.; STEVENS, R. D.; BONDURANT, B.; OKADO-

MATSUMOTO, A.; FRIDOVICH, I.; VUJASKOVIC, Z.; DEWHIRST, W. Dalton Trans., 617-624,

2006.

153. BATINIC-HABERLE, I.; SPASOJEVIC, I.; STEVENS, R. D.; HAMBRIGHT, P.;

FRIDOVICH, I., J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2689-2696, 2002.

154. MELOV, S.; RAVENSCROFT, J.; MALIK, S.; GILL, M. S.; WALKER, D. W.; CLAYTON, P.

E.; WALLACE, D. C.; MALFROY, B.; DOCTROW, S. R.; LITHGOW, G. J. Science, v.289, 1567-

1569, 2000.

155. BAKER, K.; MARCUS, B. C.; HUFFMAN, K.; KRUK, H.; MALFROY, B.; DOCTROW, S. R.

J. Pharmacol. Exp. Ther., v.284, 215-221, 1998.

133

156. SOMPOL, P.; ITTARAT, W.; TANGPONG, J.; CHEN, Y.; DOUBINSKAIA, I.; BATINIC-

HABERLE, I.; ABDUL, H. M.; BUTTERFIELD, D. A.; ST. CLAIR, D. K. Neurosci., v.153, 120-

130, 2008.

157. GAUTER-FLECKENSTEIN, B.; FLECKENSTEIN, K.; OWZAR, K.; JIANG, C.; BATINIC-

HABERLE, I.; VUJASKOVIC, Z. Free Radic. Biol. Med., v.44, 982-989, 2008.

158. SABA, H.; BATINIC-HABERLE, I.; MUNUSAMY, S.; MTICHELL, T.; LICHTI, C.;

MEGYESI, J.; MACMILLAN-CROW, L. A. Free Radic. Biol. Med., v. 42, 1571-1578, 2007.

159. MOELLER, B. J.; BATINIC-HABERLE, I.; SPASOJEVIC, I.; RABBANI, Z. N.; ANSCHER,

M. S.; VUJASKOVIC, Z.; DEWHIRST, M. W. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., v.63, 545-552,

2005.

160. BENOV, L.; BATINIC-HABERLE, I. Free Radic. Res., v.39, 81-88, 2005.

161. VANCE, C. K.; MILLER, A.-F. Biochemistry, v.40, 13079-13087, 2001.

162. LAWRENCE, G. D.; SAWYER, D. T. Biochemistry, v.18, 3045-3050, 1979.

163. ELLERBY, R. M.; CABELLI, D. E.; GRADEN, J. A.; VALENTINE, J. S. J. Am. Chem. Soc.,

v.118, 6556-6561, 1996.

164. GOLDSTEIN, S.; FRIDOVICH, I.; CZAPSKI, G. Free Radic. Biol. Med., v.41, 937-941,

2006.

165. MARCUS, R. A. Annu. Rev. Phys. Chem., v.15, 155-,1964.

166. BATINIC-HABERLE, I.; SPASOJEVIC, I.; STEVENS, R. D.; HAMBRIGHT, P.; NETA, P.;

OKADO-MATSUMOTO, A.; FRIDOVICH, I. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1696-1702, 2004.

167. REBOUÇAS, J. S.; SPASOJEVIC, I.; TJAHJONO, D. H.; RICHAUD, A.; MENDEZ, F.;

BENOV, L.; BATINIC-HABERLE, I. Dalton Trans., 1233-1242, 2008.

168. REBOUÇAS, J. S.; DEFREITAS-SILVA, G.; SPASOJEVIC, I.; IDEMORI, Y. M.; BENOV,

L.; BATINIC-HABERLE, I. Free Radic. Biol. Med., v.45, 201-210, 2008.

169. REBOUÇAS, J. S.; DEFREITAS-SILVA, G.; SPASOJEVIC, I.; IDEMORI, Y. M.; BENOV,

L.; BATINIC-HABERLE, I. “Electrostatic effects on superoxide dismutase (SOD) activity of

anionic Mn(III) porphyrins. V International Conference on Peroxynitrite and Reactive Nitrogen

Species; V Meeting of the Society for Free Radical Biology and Medicine – South America

Group, 2007, Montevideu. Proceedings. Montevideu, 2007.

170. KACHADOURIAN, R.; BATINIC-HABERLE, I.; FRIDOVICH, I. Inorg. Chem., v.38, 391-

396, 1999.

171. MEOT-NER, M.; ADLER, A. D. J. Am. Chem. Soc., v.97, 5107-5111, 1975.

172. YU, C.-H.; SU, Y. O. J. Electroanal. Chem., v.368, 323-327, 1994.

173. WAUD, W. R.; BRADY, F. O.; WILEY, R. D.; RAJAGOPALAN, K. V. Arch. Biochem.

Biophys., v.169, 695-701, 1975.

174. MCCORD, J. M.; FRIDOVICH, I. J. Biol. Chem., v.244, 6049-6055, 1969.

175. IMLAY, J. A.; LINN, S. J. Bacteriol., v.169, 2967-2976, 1987.

134

176. SAWADA, Y.; YAMAZAKI, I. Biochim. Biophys. Acta, v.327, 257-265, 1973.

177. VANCE, C. K.; MILLER, A. F. J. Am. Chem. Soc., v.120, 461-467, 1998.

178. MICHEL, E.; NAUSER, T.; SUTTER, B.; BOUNDS, P. L.; KOPPENOL, W. H. Arch.

Biochem. Biophys., v.439, 234-240, 2005.

179. DEFREITAS-SILVA, G.; REBOUÇAS, J. S.; SPASOJEVIĆ, I.; BENOV, L.; IDEMORI, Y.

M.; BATINIĆ-HABERLE, I. Arch. Biochem. Biophys., doi:10.1016/j.abb.2008.04.032, 2008.

180. ESPENSON, J. H. Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms. McGraw-Hill Book

Company, New York, p. 172.

181. FOSTER, N. J. Magn. Reson., v.56, 140-143, 1984.

182. ZHAO, Y.; CHAISWING, L.; OBERLEY, T. D.; BATINIC-HABERLE, I.; ST. CLAIR, W.;

EPSTEIN, C. J. Cancer Res., v.65, 1401-1405, 2005.

183. SHENG, H.; SPASOJEVIC, I.; WARNER, D. S.; BATINIC-HABERLE, I. Neurosci. Lett.,

v.366, 220-225, 2004.

184. SHENG, H.; ENGHILD, J.; BOWLER, R.; PATEL, M.; CALVI, C. L.; BATINIC-HABERLE, I.;

DAY, B. J.; PEARLSTEIN, R. D.; CRAPO, J. D.; WARNER, D. S. Free Radic. Biol. Med., v.33,

947-961, 2002.

185. VUJASKOVIC, Z.; BATINIC-HABERLE, I.; RABBANI, Z. N.; FENG, Q.-F.; KANG, S. K.;

SPASOJEVIC, I.; SAMULSKI, T. V.; FRIDOVICH, I.; DEWHIRST, M. W.; ANSCHER, M. S.

Free Radic. Biol. Med., v.33, 857-863, 2002.

186. PIGANELLI, J. D.; FLORES, S. C.; CRUZ, C.; KOEPP, J.; YOUNG. R.; BRADLEY, B.;

KACHADOURIAN, R.; BATINIC-HABERLE, I.; HASKINS, K. Diabetes, v.51, 347-355, 2002.

187. MACKENSEN, G. B.; PATEL, M.; SHENG, H.; CALVI, C. L.; BATINIC-HABERLE, I.; DAY,

B. J.; LIANG, L. P.; FRIDOVICH, I.; CRAPO, J. D.; PEARLSTEIN, R. D.; WARNER, D. S. J.

Neurosci., v.21, 4582-4592, 2001.

188. ASLAN, M.; RYAN, T. M.; ADLER, B.; TOWNES, T. M.; PARKS, D. A.; THOMPSON, J. A.;

TOUSSON, A.; GLADWIN, M. T.; TARPEY, M. M.; PATEL, R. P.; BATINIC-HABERLE, I.;

WHITE, C. R.; FREEMAN, B. A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v.98, 15215-15220, 2001.

189. BOTTINO, R.; BALAMURUGAN, A. N.; BERTERA, S.; PIETROPAOLO, M.; TRUCCO, M.;

PIGANELLI, J. D. Diabetes, v.51, 2561-2567, 2002.

190. BENOV, L.; BATINIC-HABERLE, I.; SPASOJEVIC, I.; FRIDOVICH, I. Arch. Biochem.

Biophys., v.402, 159-165, 2002.

191. GUO, C.; PENG, Q.; LIU, Q.; JIANG, G. J. Mol. Cat. A, v.192, 295-302, 2003.

192. GUO, C-C.; CHU, M.-F.; LIU, Q.; LIU, Y.; GUO, D.-C.; LIU, X.-Q. Appl. Catal., A, v.246,

303-309, 2003.

193. MOHAJER, D.; REZAEIFARD, A. Tetrahedron Lett., v.43, 1881-1884, 2002.

194. GROVES, J. T.; HAN, Y. Z. In: MONTELLANO, P. R. O. (Ed.). Cytochrome P450.

Structure, Mechanism and Biochemistry. New York: Plenum Press, p. 3-48, 1995.

135

195. MANSUY, D. C. R. Chimie, v.10, 392-413, 2007.

196. JIN, S.; MAKRIS, T. M., BRYSON, T. A., SLIGAR, S. G., DAWSON, J. H. J. Am. Chem.

Soc., v.125, 3406-3407, 2003.

197. BERGER, N. C.; SLIGAR, S. G. J. Am. Chem. Soc., v.114, 8742-8743, 1992.

198. ROSE, E.; ANDRIOLETTI, B.; ZRIG, S.; QUELQUEJEU-ETHÈVE, M. Chem. Soc. Rev.,

v.34, 573-583, 2005.

199. MANSUY, D.; BATTIONI, P.; BATTIONI, J. P. Eur. J. Biochem., v.184, 267-285, 1989.

200. MANSUY, D. Coord. Chem. Rev., v.125, 129-141, 1993.

201. MANSUY, D.; BATTIONI, J. P. In: SHELDON, R. A. (Ed.) Metalloporphyrins in Catalytic

Oxidations. New York: Marcel Dekker, Cap. 4, p. 99-125, 1994.

202. MURARASHI, S.-I.; NAOTA, T.; KOMUJA, N. Tetrahedron Lett., v.36, 8059-8062, 1995.

203. GROVES, J. T.; KRUPER, W. J.; HAUSHALTER, R. C. J. Am. Chem. Soc., v.102, 6375-

6377, 1980.

204. SMEGAL, J. A.; HILL, C. L. J. Am. Chem. Soc., v.105, 3515-3521, 1983.

205. FONTECAVE, M.; MANSUY, D. Tetrahedron, v.40, 4297-4311, 1984.

206. GUO, C.-C.; SONG, J.-X.; CHEN, X.-B.; JIANG, G.-F. J. Mol. Cat. A: Chem., v.157, 31-40,

2000.

207. GUO, C.-C.; LI, H.-P.; XU, J.-B. Journal of Catalysis, v.105, 345-351, 1999.

208. GUO, C.-C; ZHANG, Z.-B.; HOU, L.-B.; XU, J.-B.; HAO, X.-D.; GUO, G.-M.; LANG, B.-X.;

CHEN, X.-B. Acta Chim. Sinica, v.56, 489-494, 1998.

209. SMEGAL, J. A.; SCHARDT, B. C.; HILL, C. L. J. Am. Chem. Soc., v.105, 3510-3515, 1983.

210. COLLMAN, J. P.; TANAKA, H.; HEMBRE, R. T.; BRAUMAN, J. I. J. Am. Chem. Soc.,

v.112, 3689-3690, 1990.

211. HOFFMANN, P.; LABAT, G.; ROBERT, A.; MEUNIER, B. Tetrahedron Lett., v.31, 1991-

1994, 1990.

212. GONSALVES, A. M. D’A. R.; PEREIRA, M. M. J. Mol. Catal. A: Chem., v.113, 209-221,

1996.

213. GAO, Y.; JIAO, X.; FAN, W.; SHEN, J.-K.; SHI, Q.; BASOLO, F. J. Coord. Chem., v.29,

349-357, 1993.

214. ZHANG, R.; NEWCOMB, M. J. Am. Chem. Soc., v.125, 12418-12419, 2003.

215. SCHARDT, B. C.; HOLLANDER, F. J.; HILL, C. L. J. Chem. Soc., Chem. Commun., v.15,

765-766, 1981.

216. SHAREFKIN, J. G.; SALTZMAN, H. Org. Synt., v.5, 658-, 1963.

217. CARMALT, C. J.; CROSSLEY, J. G.; KNIGHT, J. G.; LIGHTFOOT, P.; MARTIN, A.;

MULDOWNEY, M. P.; NORMAN, N. C.; ORPEN, A. G. J. Chem. Soc., Chem. Commun., v.20,

2367-2368, 1994.

218. COOKE, P. R.; LINDSAY-SMITH, J. R. J. Chem. Soc.: Perkin Trans. 1, 1913-1923, 1994.

136

219. IN, J.-H.; PARK, S.-E.; SONG, R.; NAM, W. Inorg. Chim. Acta, v.343, 373-376, 2003.

220. LI, Z.; XIA, C.-G. J. Mol. Cat. A: General, v.252, 17-21, 2003.

221. LI, Z.; XIA, C.-G. J. Mol. Cat. A: Chem., v.214, 95-101, 2004.

222. Li, Z.; XIA, C.-G.; XU, C.-Z. Tetrahedron Lett., v.44, 9229-9232, 2003.

223. LI, Z.; XIA, C.-G. Tetrahedron Lett., v.44, 2069-2071, 2003.

224. PORIEL, C.; FERRAND, Y.; LE MAUX, P.; RAUL-BERTHELOT, J.; SIMONNEAUX, G.

Chem. Commun., v.9, 1104-1105, 2003.

225. COLLMAN, J. P.; CHIEN, A. S.; EBERSPACHER, T. A.; BRAUMAN, J. I. J. Am. Chem.

Soc., v.122, 11098-11100, 2000.

226. MEUNIER, B.; BERNADOU, J. Top. Catal., v.21, 47-54, 2002.

227. VAN DER MADE, A. W.; NOLTE, R. J. M. J. Mol. Cat., v.26, 333-335, 1984.

228. MAKARSKA, M.; RADZKI, ST.; LEGENDZIEWICZ, J. J. Alloys Compd., v.341, 233-238,

2002.

229. LAVALEE, D. K.; XU, Z.; PINA, R. J. Org. Chem., v.58, 6000-6008, 1993.

230. SHI, Z.; FU, C. Talanta, v.44, 593-604, 1997.

231. HAMBLIN, M. R.; NEWMAN, E. L. J. Photochem. Photobiol.: Biol., v.23, 3-8, 1994.

232. BIGEY, P.; FRAU, S.; LOUP, C.; CLAPAROLS, C.; BERNADOU, J.; MEUNIER, B. Bull.

Soc. Chim. Fr., v.133, 679-689, 1996.

233. LAHAYE, D.; MUTHUKUMARAN, K.; HUNG, C.-H.; GRYKO, D.; REBOUÇAS, J. S.;

SPASOJEVIĆ, I.; BATINIĆ-HABERLE, I.; LINDSEY, J. S. Bioorg. Med. Chem., v.15, 7066-

7086, 2007.

234. SILVERSTEIN, R. M.; BASSLER, G. C.; MORRILL, T. C. Spectrometric Identification of

Organic Compounds. 5 ed. USA: John Wiley & Sons, 419 p., 1991.

235. GOUTERMAN, M. J. Chem. Phys.,v.30, 1139-1161, 1959.

236. OWENS, J. W.; O´CONNOR, C. J. Coord. Chem. Rev., v.84, 1-45, 1988.

237. GOUTERMAN, M. J. Mol. Spectrosc., v.6, 138-, 1961.

238. BASSETT, J.; DENNEY, R. C.; JEFFERY, G. H.; MENDHAM, J. Vogel: Análise

Inorgânica Quantitativa. 4 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1981.

239. LUCAS, H. J.; KENNEDY, E. R.; FORMO, M. W. Org. Synt., v.3, 483-, 1963.

240. TRAYLOR, T. G. Pure and Appl. Chem., v.63, 265-274, 1991.

241. COLLINS, C. H.; BRAGA, G. L.; BONATO, P. S. Introdução a Métodos

Cromatográficos. Campinas: Ed. Unicamp, p. 41, 1990.

137

Anexos

Anexo 1. Espectroscopia Eletrônica de Absorção UV-vis para Porfirinas e

Metaloporfirinas

Porfirinas e metaloporfirinas exibem absorções características na região do UV-vis, o

que possibilita caracterizá-las por meio da espectroscopia eletrônica de absorção UV-vis. A

absorção de energias da região do UV-vis produz modificações da energia eletrônica da

molécula em conseqüência de transições eletrônicas [234]. Essas transições correspondem à

excitação de um elétron de um orbital molecular ocupado, π ligante no caso das porfirinas, a

um orbital π*. Uma explicação mais detalhada dessas transições exibidas pelas porfirinas e

metaloporfirinas é apresentada a seguir.

O modelo usado para interpretar os espectros UV-vis de porfirinas é o Modelo dos

Quatro Orbitais de Gouterman (MQO) [235]. Esse modelo sugere que, para sistemas de

simetria D

, existam dois orbitais moleculares ocupados de maior energia (HOMO, b

e b

com

simetria a

e a

) e dois orbitais moleculares degenerados não ocupados de menor energia

(LUMO, c

e c

com simetria e

) (Figura 78).

Figura 78. Representação esquemática das transições entre os diferentes níveis eletrônicos e

vibracionais das porfirinas (D

) e das ferroporfirinas (D

) [39].

As bandas nos espectros das metaloporfirinas (D

) (Figura 78B) resultam das

transições entre os dois orbitais de maior energia (HOMO, a

e a

) e os dois orbitais

moleculares degenerados vazios menos energéticos (LUMO, e

). Assim, a banda Soret (banda

B) é devida à transição a

→ e

*, enquanto que as transições a

→ e

* explicam as bandas α

e β (bandas Q) (Figura 78). As freqüências das bandas Soret e Q das metaloporfirinas variam

138

muito pouco para uma grande variedade de íons metálicos [70]. Este fato é tomado como

evidência de que os orbitais π do metal e os orbitais π da porfirina interagem muito fracamente.

Figura 79. Espectros genéricos de porfirinas e metaloporfirinas. (A) Porfirina base livre. (B)

Metaloporfirina.

No caso das porfirinas bases livres (D

) (Figura 79A), ocorre um desdobramento das

transições a

→ e

* em duas novas transições (Figura 78). Sendo assim, as quatro bandas Q

que aparecem no espectro das porfirinas bases livres são decorrentes das transições: b

→

e b

→ b

, sendo que cada banda tem um sobretom vibrônico [109, 236, 237].

139

Anexo 2. Preparação de Iodosobenzeno (PhIO)

O iodosobenzeno (PhIO) foi preparado segundo o procedimento descrito por Sharefkin

[216], por hidrólise básica do iodobenzeno diacetato (PhI(OAc)

), conforme representado na

Equação 14 (pág. 108).

Procedimento de Síntese

O PhI(OAc)

(ALDRICH, 1000,0 mg, 3,1 mmol) foi colocado em um béquer de 100 mL,

no qual se adicionou lentamente 5,0 mL de solução de NaOH 3 mol L

-1

sob agitação vigorosa.

Formou-se uma massa pastosa que foi triturada com bastão de vidro por 15 minutos e, em

seguida, deixada em repouso por 45 minutos para que a reação se completasse. Terminada a

reação, foram adicionados 100 mL de água destilada sob agitação vigorosa. O PhIO foi filtrado

em funil de Büchner, lavado com 200 mL de água destilada e secado por sucção a vácuo. O

sólido seco foi triturado com 75 mL de clorofórmio, novamente filtrado e secado por sucção a

vácuo. Finalmente, o PhIO foi triturado em um gral, e guardado sob refrigeração.

Rendimento PhIO: 650,0 mg (95%)

O PhIO pode sofrer reação de desproporcionamento (Equação 15, pág. 109), dessa

forma foi determinada a pureza do composto sintetizado por iodometria.

Procedimento para Determinação de Pureza

Preparação da solução de Na

0,0160 mol L

-1

: 0,6200 g de Na

foram

transferidos para um balão volumétrico de 250,0 mL e o volume completado com água

destilada previamente fervida [238]. Esta solução é um padrão secundário, portanto antes de

ser usada na titulação do PhIO, foi titulada com solução de KIO

(padrão primário).

Preparação da solução de KIO

0,0017 mol.L

-1

: 0,3567 g de KIO

(secado em estufa a

120ºC durante 1 hora) foram transferidos para um balão volumétrico de 1,0 L e o volume

completado com água destilada previamente fervida [239].

Titulação da solução de Na

: uma alíquota de 5,00 mL de solução de KIO

medida em pipeta volumétrica de 5,00 mL, foi transferida para um erlenmeyer de 50 mL de

boca esmerilhada e com tampa. Foi adicionado 0,20 g de KI e 0,60 mL de solução de H

2,0 mol.L

-1

. A amostra foi titulada com a solução de Na

, usando solução de amido a 2%

(m/v) como indicador [240]. A titulação foi realizada em triplicata. As reações envolvidas no

processo são mostradas abaixo (Equações 17 e 18).

140

(aq)

+ 5 I

(aq)

+ 6 H

(aq)

→ 3 I

2(s)

+ 3 H

O Eq. 17

2(s)

+ 2 S

(aq)

→ S

(aq)

+ 2 I

(aq)

Eq. 18

Titulação do PhIO: uma amostra de PhIO contendo cerca de 2,0 x 10

-2

mols foi pesada

em balança analítica e solubilizada em 5,0 mL de água destilada em um erlenmeyer de 25 mL

com tampa. Adicionou-se ao erlenmeyer 0,10 g de NaHCO

, 0,20 g de KI, 0,20 g de tetraborato

de sódio e 1,0 mL de solução de H

2 mol.L

-1

. Essa mistura foi agitada por 20 minutos em

banho de gelo e sob a proteção da luz. Em seguida, foi feita a titulação usando a solução de

e solução de amido a 2% (m/v) como indicador. A titulação foi realizada em triplicata.

As reações envolvidas no processo são mostradas abaixo (Equações 19 e 20).

PhIO + 2 I

(aq)

+ 2 H

(aq)

→ PhI + H

O + I

2(s)

Eq. 19

2(s)

+ 2 S

(aq)

→ 2 I

(aq)

+ S

(aq)

Eq. 20

Foi usado o tetraborato de sódio (bórax) para evitar que a impureza iodoxibenzeno

(PhIO

), geralmente presente no PhIO, também fosse determinada. O bórax eleva o pH do

meio (~ 10) e impede a reação entre íons iodeto e PhIO

, a qual também leva à formação de

iodo, conforme representado abaixo (Equação 21).

PhIO

+ 4 I

(aq)

+ 4 H

(aq)

→ PhI + 2 H

O + 2 I

2(s)

Eq. 21

Pureza do PhIO: (96,7 ± 0,5)%.

141

Anexo 3. Determinação dos Produtos de Reação por Cromatografia a Gás

Em uma análise de produtos por cromatografia a gás, a altura e a área dos picos

cromatográficos são afetados não somente pela quantidade de amostra injetada, mas também

por flutuações da velocidade de gás de arraste, das temperaturas da coluna, injetor e do

detector. O efeito dessas variações pode ser diminuído pelo uso do método do padrão interno,

no qual se adiciona à amostra uma quantidade conhecida da substância padrão antes de

injeta-la na coluna. De todos os métodos quantitativos de análise cromatográfica, o que oferece

maior precisão é o método do padrão interno [241].

Um bom padrão interno deve apresentar o maior número possível dos seguintes

requisitos [241]:

 não ser volátil para permitir a estocagem das soluções padrões;

 ser estável sob as condições analíticas;

 não reagir com os componentes da amostra;

 possuir grupo funcional similar ao do composto de maior interesse;

 não aumentar o tempo de análise;

 eluir da coluna adequadamente separado de todos os componentes da amostra.

Dessa forma, para determinar os rendimentos dos produtos nas reações de oxidação,

usando CG, foi usado o método de padrão interno, no qual o n-octanol foi utilizado como

padrão interno.

A calibração do cromatógrafo foi feita por análise de misturas contendo concentrações

variáveis dos produtos de reação e uma quantidade fixa do padrão interno. As misturas foram

preparadas a partir de soluções estoque dos produtos e do n-octanol, no solvente apropriado,

em balões volumétricos de 5,00 mL por pesagem em balança analítica.

Alíquotas de 0,5 µL das misturas foram analisadas por CG e as áreas dos picos

determinadas. Gráficos mostrando a relação das áreas (produto/padrão) versus relação de

massas (produto/padrão) foram construídos, de modo a se determinar os fatores de resposta (F

e f) do detector para os produtos (Tabela 26).

Tabela 26. Fatores de resposta (F e f) obtidos na calibração do cromatógrafo.

Substrato

Produtos F f Coeficiente de Correlação – R

Ciclo-

hexano

Ciclo-hexanol 1,0027 0,0090 0,9997

Ciclo-hexanona 2,3941 0,0589 0,9992

Iodobenzeno 0,5945 0,0024 0,9999

142

Os rendimentos dos produtos foram determinados em função da quantidade conhecida

do padrão interno, n-octanol, adicionado à amostra analisada. A relação das áreas obtida dos

cromatogramas e os valores de F e f obtidos na curva de calibração, possibilitaram determinar

a porcentagem dos produtos, usando a equação abaixo (Equação 22):

produto

. A

padrão

-1

= [F . (M

produto

. M

padrão

-1

)] + f Eq. 22

produto

= área do produto obtida no cromatograma

padrão

= área do padrão obtida no cromatograma

F e f = fatores de resposta obtido na calibração

produto

= massa do produto

padrão

= massa do padrão adicionado

Para quantificação dos produtos de reação alíquotas de 0,5 µL da solução de reação

foram injetadas usando microsseringas de 5,0 µL. As condições de operação do aparelho, as

temperaturas programadas para as análises e o tempo de retenção dos produtos são

apresentados nas Tabelas 27, 28 e 29, respectivamente.

Tabela 27. Condições de operação do cromatógrafo.

Variável Valor

Fluxo de ar comprimido 300 mL min.

Fluxo de hidrogênio 28 mL min.

Temperatura no injetor 250 ºC

Temperatura no detector 250 ºC

Tabela 28. Programa de temperatura utilizado nas análises das reações de oxidação do ciclo-hexano.

Condições Valores

Temperatura inicial (ºC) 80

Tempo inicial (min.) 1

Taxa de elevação da temperatura (ºC/min.) 3

Temperatura final (ºC) 150

Tempo final (min.) 1

143

Tabela 29. Tempo de retenção dos produtos formados nas reações de oxidação do ciclo-hexano.

Substrato Produtos Tempo de retenção (min.)

Ciclo-hexano

Ciclo-hexanona 3,1

Ciclo-hexanol 4,5

Iodobenzeno 6,3

Bromobenzeno 7,7

Os rendimentos foram calculados com base no doador (PhIO ou PhI(OAc)

) de partida.

144

Anexo 4. Produção Bibliográfica

Neste item apresento a listagem de artigos, trabalhos completos e resumidos oriundos

dessa tese. Uma cópia dos artigos publicados está anexada ao final da listagem de

publicações.

Artigos Publicados em Periódicos Internacionais

1. Archives of Biochemistry and Biophysics (2008) – in press.

DEFREITAS-SILVA, G.; REBOUCAS, J. S.; SPASOJEVIC, I.; BENOV, L.; IDEMORI, Y. M.;

BATINIC-HABERLE, I. SOD- like activity of Mn(II)

-octabromo-meso-tetrakis(N-methyl-

pyridinium-3-yl)porphyrin equals that the enzyme itself.

2. Free Radical Medicine and Biology 45 (2008) 201-210.

REBOUCAS, J. S.; DEFREITAS-SILVA, G.; SPASOJEVIC, I.; IDEMORI, Y. M.; BENOV, L.;

BATINIC-HABERLE, I. Impact of electrostatics in redox modulation of oxidative stress by Mn

porphyrins: Protection of SOD-deficient Escherichia coli via alternative mechanism where Mn

porphyrin acts as a Mn carrier.

3. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 266 (2007) 274-283.

DEFREITAS-SILVA, G., SILVA, D. C., GUIMARAES, A. S., NASCIMENTO, E., REBOUCAS, J.

S., ARAUJO, M. P., CARVALHO, M. E. M. D., IDEMORI, Y. M. Cyclohexane hydroxylation by

iodosylbenzene and iodobenzene diacetate catalyzed by a new

-octahalogenated Mn-

porphyrin complex: The effect of meso-3-pyridyl substituents.

Trabalhos Completos Publicados em Anais de Eventos

1. 14º Congresso Brasileiro de Catálise, 2007, Porto de Galinhas/PE.

DEFREITAS-SILVA, G., SILVA, D. C., CARVALHO, M. E. M. D., IDEMORI, Y. M. Oxidação de

ciclo-hexano catalisada por Mn-porfirinas derivadas da H

TCPP (meso-tetraquis(4-

carboxifenil)porfirina): estudo comparativo entre os doadores de oxigênio PhIO e PhI(OAc)

2. 14º Congresso Brasileiro de Catálise, 2007, Porto de Galinhas/PE.

DEFREITAS-SILVA, G.; GUIMARÃES, A. S.; CARVALHO, M. E. M. D.; DONNICI, C. L.;

IDEMORI, Y. M. Oxidação de estireno por iodosobenzeno (PhIO) e iodobenzeno diacetato

(PhI(OAc)

) catalisada por uma Mn-porfirina quiral derivada da H

T3CPP (meso-tetraquis(3-

carboxifenil)porfirina).

145

3. 13º Congresso Brasileiro de Catálise – 3º Congresso de Catálise do Mercosul, 2005,

Foz do Iguaçú/PR.

DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; GUIMARAES, A. S.; DONNICI, C. L.; CARVALHO, M. E.

M. D.; IDEMORI, Y. M. Obtenção de um catalisador metaloporfirínico, quiral e inédito, derivado

da meso-tetraquis(3-carboxifenil)porfirina - H

T3CPP. Aplicação na oxidação de ciclo-hexano.

4. 13º Congresso Brasileiro de Catálise – 3º Congresso de Catálise do Mercosul, 2005,

Foz do Iguaçú/PR.

DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; VIEIRA, A. C. F. R.; CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI,

Y. M. Oxidação de ciclo-hexeno catalisada por manganês-porfirinas derivadas da meso-

tetraquis(3-piridil)porfirina - H

T3PyP: estudo comparativo entre os doadores de oxigênio PhIO

e PhI(OAc)

e influência do imidazol.

Trabalhos Resumidos Publicados em Anais de Eventos

1. Duke Comprehensive Cancer Center Annual Meeting, 2008, Durham/NC.

DEFREITAS-SILVA, G.; REBOUCAS, J. S.; SPASOJEVIC, I.; BENOV, L.; IDEMORI, Y. M.;

BATINIC-HABERLE, I. A New Porphyrin with the Highest SOD-like Activity, Nearly Equal to the

Potency of the Native Enzyme. Synthesis and Characterization of Mn(II) beta-octabromo-meso-

tetrakis(N-methylpyridinium-3-yl)porphyrin.

2. 29ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2006, Águas de Lindóia/SP.

DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; GUIMARAES, A. S.; CARVALHO, M. E. M. D.;

IDEMORI, Y. M. Oxidação de ciclo-hexano utilizando Mn-porfirinas hidrossolúveis derivadas da

meso-tetraquis(3-piridil)porfirina como catalisadores e PhIO ou PhI(OAc)

como doadores de

oxigênio.

3. XIII Brazilian Meeting on Inorganic Chemistry, 2006, Fortaleza/CE.

DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; GUIMARAES, A. S.; CARVALHO, M. E. M. D.;

IDEMORI, Y. M. Oxidation of Cyclohexane with Iodobenzene Diacetate Catalysed by

Manganese Porphyrins: Influence of Molar Ratio Oxidant/MnP.

4. XIII Brazilian Meeting on Inorganic Chemistry, 2006, Fortaleza/CE.

DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; GUIMARAES, A. S.; Sansiviero, M. T. C.; CARVALHO,

M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. The infrared spectra of Mn(III)T3PyPCl and Mn(II)Br8T3PyP -

Influence of Per-bromination.

146

5. 28ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2005, Poços de Caldas/MG.

DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; GUIMARAES, A. S.; VIEIRA, A. C. F. R.; CARVALHO,

M. E. M. D.; DONNICI, C. L.; IDEMORI, Y. M. Obtenção de um catalisador metaloporfirínico

quiral derivado da meso-tetraquis(3-carboxifenil)porfirina - H

T3CPP.

6. 28ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2005, Poços de Caldas/MG.

DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; GUIMARAES, A. S.; VIEIRA, A. C. F. R.; CARVALHO,

M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. Síntese de Catalisadores Metaloporfirínicos Hidrossolúveis

Derivados da Meso-tetraquis(3-piridil)porfirina - H

T3PyP.

7. XII Brazilian Meeting on Inorganic Chemistry – II Joint Brazilian/Italian Inorganic

Chemistry Meeting, 2004, São Carlos/SP.

DEFREITAS-SILVA, G.; NASCIMENTO, E.; FERNANDES, M. A. M.; CAETANO, F. A.; SILVA,

D. C.; CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. Perhalogenated manganese porphyrin: is it

good catalyst for epoxidation of cyclohexene?

Aqui apresento a listagem de artigos, trabalhos completos e resumidos que foram realizados

durante o período da Tese, ou seja, que são resultado de colaborações realizadas no período.

Artigos Publicados em Periódicos Internacionais

1. Journal of Inorganic Biochemistry (2008) – in press.

SILVA, D. C.; DEFREITAS-SILVA, G.; NASCIMENTO, E.; REBOUÇAS, J. S.; BARBEIRA, P. J.

S.; DE CARVALHO, M. E. M. D., IDEMORI, Y. M. Spectral, electrochemical, and catalytic

properties of a homologous series of manganese porphyrins as cytochrome P450 model: The

effect of the degree of

-bromination.

2. Journal of Inorganic Biochemistry 99 (2005) 1193-1204.

NASCIMENTO, E.; DEFREITAS-SILVA, G.; CAETANO, F. A.; FERNANDES, M. A. M.; SILVA,

D. C.; CARVALHO, M. E. M. D.; PERNAUT, J. M.; REBOUCAS, J. S.; IDEMORI, Y. M. Partially

and fully

-brominated Mn-porphyrins in P450 biomimetic systems: Effects of the degree of

bromination on electrochemical and catalytic properties.

147

Trabalhos Completos Publicados em Anais de Eventos

1. Encontro Nacional de Ensino de Química, 2008, Curitiba/PR.

TRISTÃO, J. C.; DEFREITAS-SILVA, G.; JUSTI, R. S. Estequiometria: Investigações em uma

sala de aula prática.

2. 14º Congresso Brasileiro de Catálise, 2007, Porto de Galinhas/PE.

SILVA, D. C.; DEFREITAS-SILVA, G.; GUIMARAES, A. S.; LEMOS, B. R. S.; MUSSI, D. Z.;

CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. Oxidação catalítica de estireno por manganês-

porfirinas derivadas da carbometoxifenilporfirina e piridilporfirina.

3. VI Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, 2007, Florianópolis/SC.

QUADROS, A. L.; SILVA, D. C.; COELHO, F. S.; DEFREITAS-SILVA, G.; ALEME, H. G.;

OLIVEIRA, S. R. Ser Professor: A Percepção de Alunos Recém-ingressados em Química e

Biologia.

4. 13º Congresso Brasileiro de Catálise – 3º Congresso de Catálise do Mercosul, 2005,

Foz do Iguaçú/PR.

SILVA, D. C.; DEFREITAS-SILVA, G.; GUIMARAES, A. S.; CARVALHO, M. E. M. D.;

IDEMORI, Y. M. Estudo da eficiência catalítica para uma série de metaloporfirinas per-

halogenadas derivadas da meso-tetraquis(4-carbometoxifenil)porfirina em reações de oxidação

de ciclo-hexano.

Trabalhos Resumidos Publicados em Anais de Eventos

1. V Meeting of Society Free Radical Medicine and Biology, South American Group – V

International Conference on Peroxynitrite and Reactive Nitrogen Species, 2007,

Montevideo/Uruguai.

REBOUCAS, J. S.; DEFREITAS-SILVA, G.; SPASOJEVIC, I.; IDEMORI, Y. M.; BENOV, L.;

BATINIC-HABERLE, I. Electrostatic effects on superoxide dismutase (SOD) activity of anionic

Mn(III) porphyrins.

2. 14

Annual Meeting of Society Free Radical Biology and Medicine, 2007,

Washington/DC.

REBOUCAS, J. S.; DEFREITAS-SILVA, G.; SPASOJEVIC, I.; IDEMORI, Y. M.; BENOV, L.;

BATINIC-HABERLE, I. Recent advances in Understanding structure-activity relationships of Mn

porphyrins-based therapeutics: charge distribution and electrostatic effects.

148

3. 29ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2006, Águas de Lindóia/SP.

GUIMARAES, A. S.; DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; CARVALHO, M. E. M. D.;

IDEMORI, Y. M. Eficiência catalítica da Mn-porfirina per-bromada, derivada da meso-

tetraquis(3-piridil)porfirina (H

T3PyP), na oxidação de ciclo-hexano tendo PhI(OAc)

como

doador de oxigênio.

4. XV Semana de Iniciação Científica da UFMG, 2006, Belo Horizonte/MG.

PAGANINI, P.; PORTO, A. O.; DEFREITAS-SILVA, G.; DENADAI, A. M. L.; LIMA, G. M. Estudo

da estabilização de nanopartículas semicondutoras de ZnS e CdS em fase líquido utilizando a

N,N-dimetilformamida.

5. XIII Encontro Nacional de Ensino de Química, 2006, Campinas/SP.

COSTA, V. C.; URZEDO, A. P. F. M.; VIEIRA, F. T.; RIBEIRO, M. V.; ARAUJO, M. H.;

CARVALHO, M. E. M. D.; DEFREITAS-SILVA, G. Lavoisier: novamente alvo de uma avaliação

diagnóstica.

6. 29ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2006, Águas de Lindóia/SP.

SILVA, D. C.; DEFREITAS-SILVA, G.; GUIMARAES, A. S.; PINTO, D. C.; CARVALHO, M. E.

M. D.; IDEMORI, Y. M. Síntese de catalisadores metaloporfirínicos parcialmente beta-bromados

derivados da meso-tetraquis(4-carbometoxifenil)porfirina - H

TCMPP.

7. XIII Brazilian Meeting on Inorganic Chemistry, 2006, Fortaleza/CE.

SILVA, D. C.; DEFREITAS-SILVA, G.; GUIMARAES, A. S.; CARVALHO, M. E. M. D.;

IDEMORI, Y. M. The influences of the degree of beta-halogenation of the MnTCMPP and of the

donor of oxygen on cyclohexane oxidation.

8. 28ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2005, Poços de Caldas/MG.

SILVA, D. C.; NASCIMENTO, E.; DEFREITAS-SILVA, G.; CAETANO, F. A.; FERNANDES, M.

A. M.; CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. Epoxidação de ciclo-hexeno catalisada por

cloreto de meso-tetraquis(4-carbometoxifenil)-beta-octabromoporfirinamanganês(III).

9. XIV Encontro Regional da Sociedade Brasileira de Química, 2005, Ouro Preto/MG.

GUIMARAES, A. S.; DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; CARVALHO, M. E. M. D.;

IDEMORI, Y. M. Hidroxilação de ciclo-hexano catalisada por manganês-porfirinas derivadas da

meso-tetraquis(3-piridil)porfirina e influência do imidazol.

149

10. XIII Semana de Iniciação Científica da UFMG, 2004, Belo Horizonte/MG.

FERNANDES, M. A. M.; DEFREITAS-SILVA, G.; SILVA, D. C.; NASCIMENTO, E.;

CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. Epoxidação de ciclo-hexeno: Influência da

bromação na eficiência catalítica de Mn-porfirinas derivadas da meso-tetraquis(4-

carbometoxifenil)porfirina.

11. II Mostra de Trabalhos Financiados pela Fapemig, 2004, Belo Horizonte/MG.

IDEMORI, Y. M.; DEFREITAS-SILVA, G.; SOUZA, A. N.; NASCIMENTO, E.; CARVALHO, M.

E. M. D. Oxidação biomimética de alcanos e alcenos por porfirinas de manganês meso-orto-

aril-substituídas.

12. XIII Semana de Iniciação Científica da UFMG, 2004, Belo Horizonte/MG.

SILVA, D. C.; DEFREITAS-SILVA, G.; FERNANDES, M. A. M.; NASCIMENTO, E.;

CARVALHO, M. E. M. D.; IDEMORI, Y. M. Oxidação de ciclo-hexano e ciclo-hexeno catalisada

por Mn-porfirinas derivadas da meso-tetraquis(3-piridil)porfirina.

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