5 Resultados e Discussão – Ligante H2 e seus complexos ... · fenol . 1511 1367 (m) ... banda forte; m: banda média; f: banda fraca, o: ombro. 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000

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103

5 Resultados e Discussão – Ligante H2L3 e seus complexos binucleares de Cu(II) e Zn(II)

Da mesma forma que nos dois primeiros ligantes, o ligante H2L3 também

foi caracterizado por análise elementar, espectroscopia vibracional (com cálculos

de modelagem molecular e obtenção de espectro de infravermelho teórico) e

ressonância magnética nuclear de 1H e 13C.

Para os complexos 5 e 6, foram feitas espectroscopia vibracional, análise

termogravimétrica e ressonância magnética nuclear (para o complexo de zinco,

6). As análises de espectroscopia eletrônica (UV-vis) e ressonância

paramagnética eletrônica foram feitas apenas para o complexo de cobre, 5.

5.1. Sínteses

Apesar do ligante H2L3 ser simétrico, e ao fato disto ser um aspecto

favorável para a obtenção de estrutura cristalina, a tentativa de obtenção de

cristais, tanto do ligante quanto dos complexos, não foi uma tarefa simples. Em

meio a muitas tentativas, os cristais obtidos, em geral, eram muito pequenos ou

finos, ou quando não, perdiam solvente. Em comparação ao estudo feito por

Louka e colaboradores [36], é presumível que a presença dos metoxilas no ligante

H2L3 seja o fator diferenciador ou então que a questão estérica do grupo dificulte

o empacotamento da estrutura.

Embora o rendimento da reação de obtenção do ligante não seja tão

elevado (28%), os resultados indicam que H2L3 apresenta bom grau de pureza.

5.2. Modelagem Molecular e Espectroscopia Vibracional do Ligante

Similarmente aos ligantes H4L1 e H4L2, na figura 42 é possível observar a

estrutura mais energeticamente favorável para o ligante H2L3 obtida mediante

cálculo teórico.

DBD

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Capítulo 5. Resultados e Discussão 104

Figura 42 − Estrutura otimizada para o ligante H2L3 utilizando-se o

conjunto de bases DFT/B3LYP:6-311G(2d,2p), em fase gás.

Na figura 43, é mostrado o espectro experimental e, na tabela 18, as

atribuições mais relevantes comparadas com os valores obtidos teoricamente. O

espectro com a segunda derivada pode ser observado no anexo A.3.2.

DBD



Figura 43 – Espectro vibracional do ligante H2L3.

Ligante H2L3: 3427 (m); 3106 (f); 3063 (o); 3047 (m); 2988 (m); 2964 (m);

2935 (m); 2839 (F); 2715 (o); 2629 (o); 2522 (o); 1614 (m); 1590 (F); 1572 (m);

1510 (F); 1486 (F); 1468 (F); 1438 (F); 1413 (F); 1383 (m); 1367 (m); 1314 (f);

1251 (F); 1231 (m); 1213 (F); 1184 (f); 1150 (f); 1115 (m); 1097 (m); 1043 (F);

991 (m); 966 (m); 935 (f); 896 (f); 868 (m); 844 (m); 818 (f); 763 (F); 656 (f); 635

(f); 610 (f); 561 (f); 546 (f); 511 (f); 479 (f); 455 (f).

F: banda forte; m: banda média; f: banda fraca, o: ombro.

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

65

70

75

80

85

90

%T

cm-1

H2L3

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Tabela 18 - Principais bandas observadas no espectro de absorção na

região do infravermelho do ligante H2L3

H2L3

Atribuição B3LYP: 6-311G(2d,2p) Experimental

(2ª derivada)

(O-H) 3417

3818 3432 (m)

(C=N)py;

(C=C)py

1613

1638

1631

1510 (F)

1486 (F)

1467 (F)

(COH)fenol 1511 1367 (m)

s/as(CH)-OCH3 3020

3009

3047 (m)

(3000)

s/as (-O-CH3) 1072 1043 (F)

(C-C-O)fora de fase 769 763 (F)

F: banda forte; m: banda média; f: banda fraca

As absorções referentes ao braço pendente hbpa, obtidas teoricamente,

são similares àquelas obtidas para os dois primeiros ligantes. No caso deste

ligante destacamos, no anel central, a presença das metoxilas (-OCH3). O modo

de estiramento C-O dá origem a bandas de absorção na região entre (1300 e

1000) cm-1. Apesar de sua considerável intensidade, essa banda é difícil de ser

atribuída, pois ocorre em uma região do espectro onde muitas outras bandas,

também intensas, aparecem [84]. Para tal grupo, a atribuição teórica foi de grande

importância. Os modos de estiramento C-H foram observados, teoricamente, em

3020 cm-1 e 3009 cm-1, e associado com as absorções observadas no espectro

experimental em 3048 cm-1 e 3000 cm-1 (2ader.). Da mesma maneira, o modo de

estiramento O-CH3, teoricamente calculado como 1072 cm-1, pode ser associado

à intensa absorção no espectro experimental em 1043 cm-1. Para o modo de

estiramento C-C-O fora de fase, o valor teórico é 769 cm-1, que encontra boa

concordância com a absorção observada em 763 cm-1.

DBD



5.3. Caracterização dos Complexos

5.3.1. Estruturas propostas para os complexos

A interpretação dos resultados para os complexos conduz às estruturas

propostas mostradas abaixo (figura44):

5: [Cu2(L3)(OH2)2 (ClO4)2]·H2O = 968,80 g mol-1

OClO3

Cu

O OH2

N

CuH2O

O3ClO

O

N

O

CH3

N

O

N

CH3

H2O.

6: [Zn2(H2L3)(OH2)2(Cl)2]Cl2·3H2O = 953,39 g mol-1

ClZn

OH OH2

N

ZnH2O

Cl

O

N

O

CH3

N

HO

N

CH3

.2Cl- . 3H2O

Figura 44 – Propostas estruturais para os complexos 5 e 6.

DBD



A análise elementar confirma a proporção metal-ligante (2:1) utilizada nas

sínteses, e concorda com a fórmula mínima proposta para ambos os compostos.

Essa técnica, juntamente com as análises de TG e espectroscopia vibracional

indicam a presença de moléculas de água, tanto de coordenação quanto de

hidratação, além da complexação dos íons metálicos pelos sítios tetradentados

simétricos coordenantes de H2L3, resultando em complexos binucleares.

Na tabela 19, estão sumarizados os dados referentes à decomposição

térmica dos complexos, muito úteis na avaliação da presença de solvente (tanto

coordenado quanto preso na rede cristalina).

Tabela 19 – Perdas de massas para os complexos 5 e 6

Etapas: ∆T (˚C) % Perda

Complexo 5

1 22,9 – 73,6 2,38 (H2O)

2 220,0 - 295,6 64,75

3 295,6 32,87

4

Complexo 6

1 19,1 – 100,0 4,55 (3H2O)

2 100,0 – 223,4 4,31 (2H2O)

3 223,4 – 442,5 25,87

4 442,5 – 642,5 20,01

5 642,5 45,26

Para o complexo 5, a decomposição térmica acontece em três etapas. A

primeira perda de massa, de 2,38% em relação à massa inicial, ocorre na faixa

de temperatura (28,9 - 73,6) ºC. Isso corresponde à perda de uma molécula de

água de hidratação (%teórica: 1,86 %). Entre (220,0 e 295,6) ºC acontece uma

segunda decomposição, onde há grande perda de massa do complexo: 64,75%.

Essa etapa possivelmente abrange as duas moléculas de água coordenadas, os

contra-íons e parte do ligante. A partir de 295,6 ºC, tem início a última etapa de

decomposição, correspondente a 32,8% da massa total.

Para o complexo 6, a curva TG revela que a decomposição acontece

em cinco etapas. As duas primeiras perdas são sucessivas e, juntas, somam

8,86% de massa, sendo a primeira perda relativa às três moléculas de água de

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hidratação (teórico: 5,66%) e a segunda, às duas águas coordenadas (teórico:

3,78%). As duas etapas seguintes somam 45,88% de perda de massa e, por fim,

a última etapa, começando em 642,5 ºC, representa uma perda de 45,26%.

Nas figuras 45 e 46, são mostradas as curvas termogravimétricas de

ambos os complexos.

Figura 45 – Curva TG (azul) e DTG (vermelho) do complexo 5.

Figura 46 – Curva TG (azul) e DTG (vermelho) do complexo 6.

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5.3.2. Espectroscopia vibracional dos complexos

Os espectros de infravermelho dos complexos foram registrados e podem

ser observados nas figuras 47 e 48. Na tabela 20, estão as principais atribuições.

Figura 47 – Espectro vibracional de 5 na região (4000-450) cm-1.

Complexo 5: 3434 (m); 3117 (f); 3068 (f); 3011 (f); 2938 (f); 2860 (f); 2839

(f); 1612 (m); 1598 (m); 1507 (m); 1481 (F); 1454 (F); 1415 (m); 1392 (f); 1346

(f); 1331 (f); 1289 (m); 1260 (m); 1214 (m); 1145 (m); 1108 (F); 1093 (F); 1035

(m); 995 (o); 972 (f); 939 (f); 886 (f); 871 (f); 848 (f); 765 (m); 743 (f); 694 (f); 657

(f); 626 (f); 593 (f); 565 (f); 497 (f); 480 (f).


4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

40

50

60

70

80

%T

cm-1

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Figura 48 – Espectro vibracional de 6 na região (4000-450) cm-1.

Complexo 6: 3449 (F); 3067 (m); 3017 (m); 2942 (m); 2861 (f); 2839 (f);

2751 (f); 1633 (o); 1609 (F); 1596 (F); 1574 (f); 1509 (m); 1478 (F); 1463 (F);

1453 (F); 1420 (m); 1386 (o); 1360 (o); 1321 (f); 1271 (F); 1220 (F); 1155 (f);

1109 (f); 1091 (f); 1036 (m); 999 (f); 955 (o); 931 (f); 913 (o); 882 (f); 835 (f); 765

(F); 719 (f); 694 (f); 647 (f); 637 (f); 585 (f); 564 (o); 539 (f); 511 (o); 486 (f).


4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

30

35

40

45

50

55

60

65

%T

cm-1

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Tabela 20 – Principais bandas atribuídas utilizando espectroscopia de

infravermelho para os espectros dos complexos do ligante H2L3

Número de ondas (cm-1)

Atribuição Complexo 5 Complexo 6

(O-H) 3434 3449

(C-OH) --- 1360

(C=N)py;

(C=C)py

1507; 1481

1454; 1415

1508; 1478

1463; 1419

s /as (O-CH3) 1034 1036

(C-C-O) fora de fase 765 765

(Cl-O)ClO4-

1145; 1108

1093 (ν3);

940 (ν4);

626

---

De acordo com as propostas estruturais apresentadas, ambos complexos

apresentam algumas similaridades na coordenação ao ligante H2L3; e a análise

dos espectros concorda com as propostas estruturais apresentadas. É o caso do

modo de estiramento O-H (do grupo fenol e / ou das águas de hidratação /

coordenação), cuja absorção pode ser vista em ambos os espectros; e os modos

de estiramento C=N e C=C dos anéis piridínicos, cujas bandas apresentam-se

deslocadas nos espectros dos complexos (em comparação ao do ligante).

Outro aspecto importante desses espectros diz respeito ao modo de

deformação angular C-OH do fenol. No complexo 5 foi proposto a coordenação

do oxigênio fenólico desprotonado, enquanto que, em 6, o próton foi mantido

mesmo após a coordenação. A banda referente a esse modo de coordenação

está ausente no espectro do complexo de cobre(II), o que pode ser observado

na figura 49. Já no complexo de zinco, ela aparece, deslocada, em 1360 cm-1,

quando comparada à do ligante H2L3, em destaque na figura 50.

DBD



Figura 49 – Espectros sobrepostos do ligante H2L3 e do complexo 5,

evidenciando o desaparecimento das bandas de deformação angular C-OH

de fenol no complexo de cobre(II).

Figura 50 - Espectros sobrepostos do ligante H2L3 e do complexo 6,

evidenciando o deslocamento das bandas referentes à deformação angular

C-OH de fenol no complexo de zinco.

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As bandas alusivas aos modos de estiramento associados às metoxilas,

O-CH3 e C-C-O, aparecem um pouco deslocadas em ambos os espectros.

O ânion perclorato, ClO4- foi proposto na estrutura de 5 coordenado de

forma monodentada ao íon cobre. Além de o espectro apresentar bandas típicas

para este grupo em 1145 cm-1; 1108 cm-1; 1093 (ν3) e 940 (ν4) cm-1, uma

importante absorção, de média intensidade com um máximo 626 cm-1 (não

observada no espectro do ligante), pode ser identificada. Segundo Lewis e

colaboradores [130], a presença de um par de bandas na região entre 700 e 600

cm-1, atribuídas aos modos A1 e E, em perclorato monodentados (simetria C3v),

são indícios do envolvimento deste íon na coordenação.

No espectro da região entre 700 e 30 cm-1 do complexo 6 (figura 51),

uma banda alargada centrada em 295 cm-1 é observada e pode ser atribuída ao

modo de estiramento Zn–Cl, em concordância com a estrutura proposta [118].

Esta absorção não é identificada no espectro do ligante (no anexo A.3).

Figura 51 – Espectro do complexo 6 na região (700-30) cm-1 em

pastilha de polietileno.

700 600 500 400 300 200 100

0

10

20

30

40

50

60

295

%T

cm-1

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5.3.3. RMN do ligante H2L3 e o seu complexo de zinco(II)

Os espectros de RMN do ligante foram registrados em DMSO-d6 para

comparação com aqueles do complexo (solúvel apenas neste solvente). A figura

52 ilustra a comparação entre os dois espectros de 1H, de ligante e complexo ; e

na figura 53, é mostrado o espectro de 13C de H2L3.

Na tabela 21, estão sumarizadas as atribuições dos espectros de 1H

(para ligante e complexo).

N

N

OCH3

OCH3

N

N

OH

OH

H H

H

H

H

H

H

HH

H 1'

2'

3'

4'

5'

6'

1a

1c

1b1

2

3 4

5

611

1213

14

15 16

Figura 52 – Comparação entre os espectros de 1H do ligante H2L3 e do

complexo 6 na região de aromáticos (6,5-8,6 ppm). Temperatura ambiente.

DBD



Figura 53 – Espectro de RMN de 13C do ligante H2L3 em solução de

DMSO-d6, à temperatura ambiente.

DBD



Tabela 21 – Sinais, com suas respectivas atribuições, dos espectros de

RMN de 1H (500 MHz) e 13C (100 MHz) para o ligante H2L3 e o seu complexo

de zinco, 6.

H 1H

H2L3

1H

Complexo 6

1a 3,73(s) 3,79 (s)

1b 3,71(s) 3,66 (s)

1c 3,61(s) 3,63 (s)

3 7,36 (s,2H) 7,33 (d, 2H, 3JHH= 5)

4 7,72 (s, 2H) 7,71 (t, 2H, 3JHH= 10 e 5)

5 7,23 (s, 2H) 7,23 (t, 2H, 3JHH= 5 e 10)

6 8,51 (s, 2H) 8,48 (d, 2H, 3JHH= 5)

3’,6’ 7,00 (s,2H) 6,96 (s; 2H)

13 6,72 (s, 4H) 6,70 (m; 4H, 3JHH= 10)

14 7,05 (s, 2H) 7,06 (t, 2H, 3JHH= 10 e 5)

15 6,72 (s, 4H) 6,70 (m, 2H, 3JHH= 10)

16 7,15 (s,2H) 7,13 (d, 2H, 3JHH= 5)

-OCH3 3,63 (s) 3,67 (s)

No espectro de 1H do ligante os sinais aparecem alargados de forma que

não é possível identificar a multiplicidade dos sinais. Os deslocamentos dos

sinais para o braço pendente seguem o mesmo padrão observado nos outros

dois ligantes interpretados no capítulo 4, em que os sinais referentes ao anel

piridínico são os mais desblindados, e aparecem na sequência: H6, H4, H3 e H5

entre 8,51 e 7,23 ppm. E aqueles pertencentes ao anel fenólico estão na

sequência: H16, H14, H13 e H14, entre 7,15 e 6,72. Mas, um singleto em 7,0

ppm também aparece neste intervalo, e pode ser atribuído aos hidrogênios 3’ e

6’. Na região entre 6,73 e 3,61 ppm estão os hidrogênios alifáticos, na

sequência: H1a, H1c, H1b e os hidrogênios da metoxila, -OCH3.

Por outro lado, no espectro de 13C de H2L3 é possível identificar os 18

sinais esperados. Na região entre (160-110) ppm estão 14 sinais referentes aos

carbonos aromáticos, enquanto na região (60-50) ppm há 4 sinais referentes aos

carbonos alifáticos.

O espectro de 1H referente ao complexo 6 também consta na figura 52

para comparação com o espectro do ligante; e na tabela 21 todos os

DBD



deslocamentos referentes ao complexos podem ser observados. Em 10,20 ppm

é possível identificar um fino singleto que pode ser atribuído ao hidrogênio

hidroxílico do fenol. Todos os hidrogênios referentes aos hidrogênios alifáticos

aparecem mais desblindados após a coordenação, mas os hidrogênios

aromáticos não seguem o mesmo padrão. Alguns estão um pouco mais

blindados, comparados aos sinais pertencentes aos ligantes.

5.3.4. Espectroscopia eletrônica (UV-vis)

De forma similar aos complexos 1 e 3, o complexo 5 também exibe duas

bandas largas em seu espectro na região do visível, com máximos em 430 (ε =

165 mol-1 L cm-1) 557 nm (ε = 114 mol-1 L cm-1) (figura 54), esta última atribuída à

transição d-d dos centros equivalentes de cobre.

Figura 54 - Espectro eletrônico do complexo 5 em solução de DMSO,

[ ] = 1.10-3 Mol L-1.

5.3.5. RPE do complexo de cobre(II)

Os espectros de RPE em banda X foram registrados no estado sólido e

em solução de DMSO (à temperatura ambiente e sob condições de nitrogênio

400 500 600 700 800

0,0

0,5

1,0

557 nm

430 nm

Co

nce

ntr

açã

o (

mo

l.L

-1)

Comprimento de Onda (nm)

Complexo 5

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líquido). Os parâmetros obtidos por meio de simulação constam na tabela 22, e

os espectros podem ser observados no anexo A.4.

Tabela 22 - Parâmetros g e A (10-4. cm-1) simulados para o complexo 5 no

estado sólido e em solução (temperatura ambiente e nitrogênio líquido)

Complexo 5

Estado

Sólido

Sol. Temp.

Ambiente

Solução

N2 líquido

gx = gy (g┴) 2,068 2,067 2,071

gz (g║) 2,287 2,135 2,28

Ax e Ay (A┴) 10 0 10

Az (A║) 158 93 157

Da mesma forma que os complexos descritos no capítulo 4, os

parâmetros para o complexo 6 apresenta valores de g║ ˃ g┴ ˃ 2, indicando uma

geometria tetragonalmente distorcida.

Um aspecto importante a ser destacado, para os parâmetros em solução

congelada, é o aumento no valor de g║ e diminuição no valor de A║, em

comparação com os complexos dos ligantes H2L1 e H2L2. O que indica que a

força do campo ligante é menor para o complexo em questão. E, uma vez que

em todos os complexos a coordenação de todos os três ligantes é do tipo N2O2,

presume-se que essa diferença na força do campo seja em função do tipo de

oxigênio (fenólico ou metoxílico).

5.4. Testes Farmacológicos in silico para o Ligante H2L3

Com o intuito de se obter, ainda que a priori, um possível perfil

farmacocinético do ligante, foram realizados testes in silico para a predição de

alguns parâmetros, a saber, absorção, metabolismo e toxicidade.

5.4.1. Análise farmacológica in silico

A análise farmacológica in silico é um estudo de fundamental importância

no desenvolvimento de novos agentes terapêuticos, tem como objetivo prever

características farmacocinéticas e farmacodinâmicas de novas moléculas com

possíveis ações farmacológicas. A farmacocinética corresponde ao movimento

DBD



temporal do fármaco no organismo, é dividida em processos como: absorção,

distribuição, metabolismo, eliminação e toxicidade; ou seja, todos os processos

que o organismo faz com o fármaco. A farmacodinâmica estuda as interações do

fármaco com os diversos alvos biológicos, e seus efeitos decorrentes das ações

agonistas ou antagonistas, ações que alteram funções moleculares e celulares

correspondentes desempenhando a ação terapêutica esperada; em outras

palavras, processos que o fármaco faz com o organismo [131].

5.4.2. Resultados da farmacocinética in silico:

Os estudos de farmacocinética são de extrema importância na

elaboração de novas moléculas. A ação terapêutica, ou eventual toxicidade,

depende da permanência do fármaco no organismo, e por isso, o estudo de sua

cinética representa o conhecimento do perfil farmacológico de atuação nos

fluidos biológicos, e sua adequação terapêutica. A absorção é dependente de

características físico-químicas. Ela consiste na passagem do fármaco pelas

membranas biológicas até alcançar a circulação sistêmica, onde se inicia a fase

de distribuição, ou seja, o inicio da trajetória por todo o organismo alcançando os

tecido e órgãos, locais de ação farmacológica onde a farmacodinâmica, ou

interação fármaco-receptor se inicia desempenhando os processos agonistas ou

antagonistas da fisiologia corporal, ou alterações físico-químicas do meio.

Os demais passos são constituintes da farmacocinética e correspondem

ao armazenamento em tecidos próprios, biotransformação e eliminação [132].

5.4.3. Absorção

A absorção de um fármaco por meio da membrana acontece por

processos passivos, ou por mecanismo facilitados por componentes da

membrana, como os canais proteicos [132]. O processo de absorção foi dividido

em 3 etapas: absorção por via oral, solubilidade e permeabilidade celular, e

permeabilidade pela barreira hematoencefálica.

Para a obtenção desses resultados foi utilizado o método 1D-QSAR em

associação com a regra de Lipinski. A análise de QSAR corresponde a um

estudo que relaciona a estrutura molecular com sua atividade farmacológica. Os

parâmetros mais importantes obtidos são: Log P, Log D, Log S e pKa.

O log P corresponde ao coeficiente de partição, ou equilíbrio hidrófilo-

lipofílico; e a razão da concentração de uma substância na fase orgânica e na

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fase aquosa, o objetivo é predizer a solubilidade entre ambos os meios a uma

temperatura de 25 a 37°C. O log D é o coeficiente de partição calculado com

base no pH sanguíneo, que é de 7,4. Para um fármaco atravessar a membrana

celular, este deve apresentar uma característica lipofílica, uma vez que a

membrana é formada por uma bicamada lipídica com os elementos apolares no

interior. O log S refere-se a solubilidade do fármaco nos líquidos corporais,

preferencialmente estômago e intestino. Para ser absorvido, o fármaco deve ser

solúvel nesses líquidos, no entanto, deve apresentar lipofilicidade adequada para

ser permeável à membrana da célula. O pKa nos processos farmacocinéticos

refere-se ao pH onde 50% do fármaco está na forma ionizada e 50% na forma

molecular. Quanto maior a proporção do fármaco na forma molecular, melhor

sua absorção, uma vez que a forma ionizada e polar é hidrofílica, e

consequentemente, não atravessaria com facilidade às barreiras celulares.

Em relação à regra de Lipinski, esse método foi desenvolvido por Lipinski

e colaboradores da Pfizer®, e está fundamentada nas propriedades de

aproximadamente 2500 fármacos, com a finalidade de prever a

biodisponibilidade do fármaco por via oral, sua permeabilidade celular e pela

barreira hematoencefálica1 [133-137].

A tabela 23 apresenta os resultados dos parâmetros obtidos para o

ligante H2L3 e o AMD3100 (utilizado como parâmetro de comparação):

1 Consiste em uma organização diferenciada das células endoteliais dos capilares

cerebrais com o objetivo de proteger o sistema nervoso central de substancias xenobióticas.

DBD



Tabela 23 – Descritores físico-químicos calculados para predição na

absorção e permeabilidade celular de acordo com as regras de Lipinski

Parâmetros AMD3100 H2L3

Regras de Lipinski

para

biodisponibilidade

oral [138,139]

Regras de Lipinski

modificada para

penetração no SNC

[140]

HBD 0 2 ≤ 5 ≤ 3

HBA 8 8 ≤ 10 ≤ 7

PM 502,80 590,72 ≤ 500 ≤ 400

Log P -0,22 3,86 -1 a 5 -1 a 5

Log D

(pH 7,4) -9,75 5,38 - -

Log S -0,73 -3,84 -4 a -2 -4 a -2

PSA 68,88 65,84 ≤140 Å ≤ 90 Å

Ligações

Rotáveis 2 ˃ 10 ≤ 10 ≤ 10

* Sendo: HBD= ligação de hidrogênio por doação (soma de átomos de N e O); HBA= ligação de hidrogênio por acepção (soma de OH e NH na molécula); PM= peso molecular; Log P= coeficiente de partição hidrófilo-lipofílico; Log D= coeficiente de partição no pH do plasma sanguíneo; Log S= Solubilidade em água; PSA= potencial eletrostático de superfície.

DrugLikeness e Drug-score

O parâmetro drug-score é utilizado para verificar a probabilidade de a

molécula vir a ser um fármaco comercial, e o parâmetro druglikeness verifica a

similaridade estrutural com os fármacos comercializados. Essas análises são

realizadas em comparação com 3.300 fármacos comerciais e 15.000

substâncias químicas [135]. Na tabela 24 os valores obtidos para estes

parâmetros são apresentados.

DBD



Tabela 24 – Valores de druglikeness e drug-score obtidos para H2L3

Parâmetros AMD3100 H2L3 Parâmetro de

comparação [134].

Druglikeness 3,42 2,43 -1 a 4

Drug-Score 73% 68% -

Interpretando dos resultados:

De acordo com os resultados, para os parâmetros de Lipinski, tanto o

AMD3100 quanto o ligante H2L3 excedem no peso molecular, apesar dos

valores não serem tão elevados comparando-se com os de referência. Uma alta

massa molar pode sugerir que a absorção e a permeabilidade celular por

processo transcelular ou paracelular sejam dificultadas, o que pode reduzir a

biodisponibilidade.

Para os resultados de druglikeness, o ligante em estudo apresenta

alguma similaridade com fármacos comerciais utilizados na clinica médica. E em

relação ao drug-score, o valor do ligante indica alguma probabilidade de a

molécula vir a ser um fármaco comercial.

Cabe ressaltar que este valor, de drug-score, corresponde apenas a uma

probabilidade com base em apenas 5 parâmetros: toxicidade, Log P, log S, PM e

druglikeness; logo, não considera os demais parâmetros da regra de Lipinski. O

fato de apresentar alto drug-score está em não apresentar fragmentos tóxicos, e

de ter estrutura similar a fragmentos tóxicos e ter estrutura similar a fármacos

comerciais. Seria necessário pensar em outras possibilidades como, a utilização

do ligante como agente quelante hidrofílico, administração por via intravascular,

administração direta no objetivo, ligações apenas a receptores celulares,

interações, entre outros aspectos.

Os valores obtidos em comparação com a regra de Lipinski modificada

para o SNC são importantes porque já se sabe que o SNC é o segundo local

mais comum de manifestação clínica para pacientes portadores do HIV. O vírus

é neurotrópico2, e por isso o SNC pode agir como um reservatório de partículas

virais podendo levar a encefalites e progressiva destruição das funções

cerebrais, o que evidencia a necessidade de liberação de agentes antirretrovirais

nesses locais [141]. Assim, para que o ligante seja um bom candidato a

antirretroviral, é desejável que este tenha boa permeação pela BHE.

2 Isto é, tem afinidade pelo sistema nervoso.

DBD



As mesmas análises foram feitas, também, para os ligantes H4L1 e H4L2.

A comparação com os valores obtidos, em comparação às regras de Lipinski

para biodisponibilidade oral, mostra que ambos os ligantes extrapolam em peso

molecular e LogS. E a comparação dos valores para a regra de Lipinski

modificada para o SNC mostra que ambos extrapolam em 5 parâmetros. Em

consequência, ambos os ligantes mostram baixa probabilidade de se tornarem

fármacos (10% para o ligante H4L1 e 12% para H4L2); embora os valores de

druglikeness mostrem que ambos apresentam alguma similaridade com

fármacos utilizados na clínica médica. A baixa qualidade dos valores obtidos

para esses dois ligantes nessa primeira etapa, inviabilizou a continuação dos

cálculos para as etapas seguintes.

Valores de pKa

Em relação ao pKa, os valores calculados são apresentados nas figuras

55 e 56, as quais mostram os pontos susceptíveis de interações e dissociações

protônicas.

Figura 55 – Valores de pKa teóricos do AMD3100.

DBD



Figura 56 – Valores de pKa teóricos do ligante H2L3.

No pH do sangue (7,4), devido ao seu pH ser próximo do ponto neutro,

ambos os ligantes apresentam-se na sua forma molecular. As protonações

variam para cada elemento passível a essas possibilidades em uma mesma

molécula; ou seja, ora, com todos protonados ou desprotonados, ora com

apenas um ou dois e de forma alternada. O AMD3100 apresenta 8 pontos

passíveis de dissociações protônicas e o ligante H2L3, 6 pontos. Os valores

experimentais de pKa do AMD3100, apresentam-se na faixa entre 6,0-7,5 [142]; o

que mostra que alguns valores teóricos obtidos estão subestimados e/ou

superestimados.

5.4.4. Metabolismo

O metabolismo tem como função aumentar o caráter hidrossolúvel de um

fármaco e possibilitar sua eliminação por via renal. É dividido em duas fases: a

primeira fase, ou fase de biotransformação: consiste nas reações de oxidação,

redução e hidrólise. E a segunda fase, ou fase de conjugação; consiste na

conjugação do fármaco com moléculas hidrofílicas, tais como: ácido glicurônio,

sulfato, glicina, glutationa. Entre os processos referentes ao metabolismo, 90%

ocorrem por biotransformação oxidativa, uma ação que é promovida por reações

enzimáticas; destaque maior para hemeproteína oxidativa – o citocromo P450,

ou CYP450. A análise do metabolismo foi realizada com base na oxidação

padrão promovida pelo citocromo P450 (pela CYP 3A, corresponde a 55% de

todas as isoformas) e pelas suas isoformas CYP 2C (10%) e CYP 2D6 (30%)

DBD



com o objetivo de prever as regiões passíveis de oxidação e possibilidades de se

formar subestruturas com propriedades tóxicas [136, 143].

A figura 57 apresenta os pontos susceptíveis de oxidação do ligante

AMD3100 com as três principais isoformas enzimáticas do citocromo P450, e a

tabela 25 as probabilidades do metabolismo.

Figura 57- Pontos moleculares susceptíveis ao metabolismo pela

CYP3A, CYP2C e CYP2D6. O AMD3100 apresentou as mesmas regiões de

metabolismo para as três CYPs.

DBD



Tabela 25 – Valores obtidos pela análise de metabolismo do ligante

AMD3100 pela CYP3A, CYP2C e CYP2D6

Para a CYP3A

Cor Átomo Pontuação Acessibilidade Energia

Amarela C30 32,28 0,95 41,1

Salmão C29 32,29 0,95 41,1

Verde C25 32,67 0,90 41,1

Para a CYP2C


Amarela C30 45,8 - 41,1

Salmão C29 45,81 - 41,1

Verde C25 45,87 - 41,1

Para a CYP2D6


Amarela C30 46,6 - 41,1

Salmão C29 46,61 - 41,1

Verde C25 53,31 - 41,1

A tabela destaca os principais átomos, dentre todos os demais, que

apresentam maiores probabilidades de sofrerem oxidação pela CYP. Quanto

menor o valor da pontuação, maior a probabilidade de metabolismo na região

destacada pelo círculo. Assim como a energia, quanto menor, maior a

probabilidade. Quanto à acessibilidade, esta é uma medida relativa da distância

topológica de um átomo em relação ao centro da molécula. Seu valor é sempre

um número entre 0,5 (átomo no centro) e 1 (átomo no final) [144].

Devido as 3 principais CYPs atacarem as mesmas regiões do ligante

AMD3100, essa análise será feita em relação às três isoformas,

consecutivamente. Pode-se verificar que para todas as isoformas enzimáticas a

energia é a mesma, o que sugere possibilidade de metabolismo pelas três

enzimas, no entanto, destacando a pontuação, se tem uma leve tendência do

processo acontecer primariamente com a CYP3A.

O processo oxidativo decorrente é a formação de hidroxila nas regiões

destacadas, aumentando, dessa forma, sua hidrosolubilidade favorecendo a

eliminação pela via urinária [132,145].

DBD



A figura 58 apresenta os pontos susceptíveis de oxidação do ligante H2L3

para as três principais isoformas enzimáticas do citocromo P450, e na tabela 26,

as probabilidades do metabolismo.

Figura 58 – Pontos moleculares de H2L3 susceptíveis ao metabolismo

pelos CYP3A, CYP2C e CYP2D6, respectivamente, de cima para baixo.

DBD



Tabela 26 - Valores obtidos pela análise de metabolismo do ligante H2L3

pela CYP3A, CYP2C e CYP2D6

Para a CYP3A


Amarela C16 31,75 0,76 41,1

Salmão C15 35,25 0,76 41,1

Verde C11 35,35 0,65 41,1

Para a CYP2C


Amarela C16 69,89 - 41,1

Salmão C15 69,98 - 41,1

Verde C11 78,66 - 41,1

Para a CYP2D6


Amarela C16 67,19 - 41,1

Salmão C15 67,28 - 41,1

Verde C28 79,46 - 74,1

Da mesma forma que o AMD3100, a maior probabilidade de

metabolismo ocorre preferencialmente para a isoforma CYP3A. As três regiões

são de alta probabilidade. O mesmo processo de metabolismo ocorre para esse

ligante.

5.4.5. Toxicidade

A toxicidade é um efeito que pode apresentar sequelas graves ou fatais

ao paciente. Ocorre devido a interações inespecíficas com receptores

inapropriados, metabolismo do fármaco em estruturas moleculares tóxicas, efeito

cumulativo elevando a janela terapêutica ao nível tóxico, entre outros aspectos.

A toxicidade é analisada com base nos efeitos mutagênicos (promoção da

alteração do material genético), efeitos tumorogênicos (promoção de tumores

malignos), efeitos irritantes e efeitos no sistema reprodutor. Essas análises são

realizadas em comparação com 3.300 fármacos comerciais e 15.000

substâncias químicas. Essas análises de predição toxicológica são realizadas de

forma comparativa com fragmentos tóxicos de mais de 3000 fármacos

comerciais [132,135].

DBD



Em relação à estrutura do ligante H2L3, não foram encontradas

possibilidades de toxicidade em relação à estrutura molecular completa.

Quanto aos fragmentos moleculares que podem ser oriundos do

metabolismo, ou decorrentes da síntese do ligante, a análise não encontrou

fragmentos tóxicos, com isso, essa molécula apresenta-se teoricamente

atóxicas.

5.5. Docking Molecular de H2L3 no Co-receptor CXCR4

A técnica de ancoramento, ou docking molecular, foi utilizada a fim de

predizer que tipo de interações o ligante H2L3 pode produzir no sítio ligante do

receptor CXCR4. Assim, o principal objetivo foi verificar a possibilidade de ação

antagonista nesse receptor, ou seja, se ele pode atuar como inibidor de fusão no

receptor CXCR4.

A estrutura cristalográfica da proteína de membrana CXCR4 foi obtida

no Banco Mundial de Proteínas (PDB: 3ODU). Nessa proteína, há uma molécula

antagonista ancorada, denominada de IT1t (código PDB: IDT), ela apresenta-se

incorporada aos resíduos de aminoácidos constituintes do sítio de interação

principal da proteína. Como essa proteína é um dímero, apenas um monômero

foi utilizado para a análise de docking, visto que, ambos são homólogos.

O ligante AMD3100, novamente, foi utilizado como parâmetro de

comparação, e para este ligante utilizou-se o programa Maestro para a

montagem da estrutura e minimização de energia. Para o ligante H2L3, foi

utilizada a estrutura resultante da otimização feita no cálculo de modelagem

molecular (DFT: B3LYP - 6-311G(2d,2p).

Foi feito também o redocking do antagonista IDT (necessário para

conseguir reproduzir o modo de ligação observado experimentalmente).

Considerou-se pH 5.5 (experimental); Glu288 neutro (pKa = 7,89) para o

redocking do antagonista (necessário para conseguir reproduzir o modo de

ligação observado experimentalmente) e Glu288 carregado negativamente para

os outros compostos (devido à presença de vários grupamentos carregados

positivamente).

DBD



5.5.1. Resultados

De acordo com o estudo de redocking, a conformação de melhor energia

do antagostista IDT possui RMSD3 igual a 1,572Å com relação à estrutura

experimental, validando assim o protocolo de docking empregado. Na figura 59 é

possível observar as conformações teórica (em azul) e experimental (em verde

com transparência), evidenciando a similaridades de ambas as conformações.A

energia de interação intermolecular obtida de acordo com o campo de força

MMFF94 foi de -39,213 kcal.mol-1, sendo -17,719 kcal.mol-1 devido à energia de

Coulomb e -21,494 kcal.mol-1 relativa ao potencial de van der Waals. As

principais interações realizadas com a proteína se mantiveram (figura 53), e.g.

pontes salinas entre o nitrogênio protonado do sistema imidatiazol com

Glu288(OE1)3,13Å, e entre o nitrogênio protonado do grupo simétrico isotioureia e

o Asp97(OD1)2,95Å.

3 “Root Mean Square Deviation”: medida utlizada para comparar duas conformações de um ligante. Quando menor o RMSD, mais parecidas são as duas conformações. O RMSD é calculado como sendo o desvio médio das distâncias entre cada par de átomos.

DBD



Figura 59 – Interação do IDT no CXCR4. Sobreposição do resultado

do doking (azul claro) com a conformação experimental (verde com

transparência) do antagonista IDT no CXCR4.

O AMD3100 interage também interage com o sítio de ligação na mesma

região que o antagonista IDT. A energia proveniente das interações

intermoleculares totaliza -75,827kcal.mol-1, sendo -10.586kcal.mol-1 relativas ao

potencial de van der Waals e -65,241kcal.mol-1 do termo de Coulomb. Este

ligante mantém as mesmas pontes salinas realizadas pelo antagonista IDT,

sendo observados dois nitrogênios protonados do ligante interagindo com

Glu2882,66Å e Asp972,55Å. São observadas ainda duas ligações de hidrogênio com

Ser259(OH)3,52Å e Arg162(oxigênio carbonílico da cadeia principal)3,16Å , como

exposto na figura 60.

DBD



Figura 60- Interações do AMD 3100 no CXCR4.

O ligante H2L3 ocupa uma região do sítio de ligação similar ao do

antagonista IDT. A conformação de melhor energia possui interação

intermolecular de -52,645kcal.mol-1, sendo -19,890kcal.mol-1 do potencial de van

der Waals e -32,755kcal.mol-1 do potencial eletrostático. Interage com o sítio de

ligação através de ligações de hidrogênio com o Asp972,54Å e Arg188(oxigênio

carbonílico da cadeia principal)2,93Å, e por stacking com Trp94, como pode ser

observado na figura 61.

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Figura 61 – Interações do ligante H2L3 no CXCR4.

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5 Resultados e Discussão – Ligante H2 e seus complexos ... · fenol . 1511 1367 (m) ... banda forte; m: banda média; f: banda fraca, o: ombro. 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000