Universidade Federal do Rio de Janeiro
Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza
Instituto de Química
RELATÓRIO DE ESTÁGIO
Análise Voltamétrica de ligantes N,O-doadores
AUTOR: Carlos Vinícius Pinto dos Santos
DRE: 106044922
ORIENTADOR: Profª. Marciela Scarpellini
Co-ORIENTADOR: MSc. Lidiane Cavalcante
Rio de Janeiro
Janeiro / 2015
Resumo
Atualmente os dois principais tratamentos para tumores sólidos, quimioterapia e
radioterapia, não são totalmente eficientes em decorrência de regiões constituídas por
células em hipóxia. Como este tipo de células é uma característica comum a todos os
tumores sólidos e geralmente não ocorre em tecidos normais, tornaram-se alvo na busca
por novos candidatos a fármacos denominados pró-drogas ativadas por hipóxia
(PDHAs). Deste ponto de vista, a inércia de complexos de Co3+ tornou-se uma
alternativa para a entrega seletiva de drogas em ambientes redutores. Com o objetivo de
contribuir para o desenvolvimento de novas PDHAs, neste trabalho foram sintetizadas e
caracterizadas propostas de ligantes para posteriores sínteses de complexos
mononucleares de Co3+ a partir dos ligantes tridentados N,O-doadores das séries hbhi-R
e hbha-R: hbhi-H: (2-(1H-imidazol-4-il)etilidenoiminoetil-fenol); hbhi-CH3: (2-(1Himidazol-4-il)etilidenoiminoetil-4-metilfenol);
hbhi-Cl:
(2-(1H-imidazol-4-
il)etilidenoiminoetil-4-clorofenol); hbhi-Br: (2-(1H-imidazol-4-il)etilidenoiminoetil-4bromofenol); hbhi-OCH3 (2-(1H-imidazol-4-il)etilidenoiminoetil-4-metóxifenol); hbhiNO2: (2-(1H-imidazol-4-il)etilidenoiminoetil-4-nitrofenol); hbha-H: (2-(1H-imidazol-4il)etiloaminoetil-fenol);
hbha-CH3:
(2-(1H-imidazol-4-il)etiloaminoetiletil-4-
metilfenol); hbha-Cl: (2-(1H-imidazol-4-il)etiloaminoetil-4-clorofenol); hbha-Br: (2(1H-imidazol-4-il)etiloaminoetil-4-bromofenol);
il)etiloaminoetil-4-metóxifenol);
hbha-NO2:
hbha-OCH3:
(2-(1H-imidazol-4-
(2-(1H-imidazol-4-il)etiloaminoetil-4-
nitrofenol) e hbepi-R e hbepa-R: hbepi-H: (2-(piridina-2-il)etilidenoiminoetil-fenol);
hbepi-CH3: (2-(piridina-2-il)etilidenoiminoetil-4-metilfenol); hbepi-Cl: (2-(piridina-2il)etilidenoiminoetil-4-clorofenol);
hbepi-Br:
(2-(piridina-2-il)etilide-noiminoetil-4-
bromofenol); hbepi-OCH3 (2-(piridina-2-il)etilidenoiminoetil-4-metóxi-fenol); hbepiNO2:
(2-(piridina-2-il)etilidenoiminoetil-4-nitrofenol);
hbepa-H:
(2-(piridina-2-
il)etiloaminoetil-fenol); hbepa-CH3: (2-(piridina-2-il)etiloaminoetiletil-4-metil-fenol);
hbepa-Cl: (2-(piridina-2-il)etiloami- noetil-4-clorofenol); hbepa-Br: (2-(piridina-2il)etiloaminoetil-4-bromofenol);
hbepa-OCH3:
(2-(piridina-2-il)etiloaminoetil-4-me-
tóxifenol); hbepa-NO2: (2-(piridina-2-il)etiloaminoetil-4-nitrofenol).
Os ligantes foram analisados utilizando a voltametria cíclica.
2
Agradecimentos
Agradeço primeiramente a Deus por fornecer toda força e esclarecimento para
enfrentar os inúmeros obstáculos ao longo da Graduação e permitir que aproveitasse as
oportunidades oriundas dos desafios;
Agradeço à minha mãe e ao meu irmão, suportes fundamentais de minha
estrutura pessoal e que sem os quais não seria possível chegar até aqui;
Agradeço a todos os meus amigos que em vários momentos e de diferentes
formas ajudaram a fazer o caminho menos árduo;
Agradeço a Sra. Sônia Maria Torres Bulhões pela paciência e por interceder por
mim nas concessões pedidas, dando grande contribuição para efetivação das mesmas;
Agradeço à minha Orientadora Acadêmica Prof.ª Dra. Nanci Câmara de Lucas
Garden pela orientação e apoio ao longo da Graduação;
Agradeço a minha Orientadora Profa. Dra. Marciela Scarpellini pela
oportunidade de realizar este trabalho;
Agradeço aos colegas do grupo de trabalho que ajudaram na realização deste
trabalho, em especial à minha co orientadora MSc. Lidiane Cavalcante;
Agradeço às demais pessoas envolvidas direta ou indiretamente com o meu
longo percurso e que por desventura não tenham sido citadas.
3
Índice
1. Introdução......................................................................................................................5
2. Materiais e Métodos......................................................................................................7
2.1. Materais..........................................................................................................7
2.2. Métodos e Instrumentação..............................................................................7
2.2.1. Voltametria Cíclica..........................................................................7
2.2.2. Síntese dos ligantes hbhi-H, hbhi-NO2, hbhi-Br, hbhi-Cl, hbhiOCH3, hbhi-CH3, hbha-H, hbha-NO2, hbha-Br, hbha-Cl, hbha-OCH3 e
hbha-CH3....................................................................................................8
2.2.3. Síntese dos ligantes hbepi-H, hbepi-NO2, hbepi-Br, hbepi-Cl,
hbepi-OCH3,
hbepi-CH3, hbepa-H, hbepa-NO2, hbepa-Br, hbepa-Cl,
hbepa-OCH3 e hbepa-CH3.........................................................................8
3. Resultados e Discussão................................................................................................10
3.1. Resultados Reacionais..................................................................................10
3.2. Voltametria Cíclica.......................................................................................11
4. Conclusões...................................................................................................................21
5. Avaliação do Estágio...................................................................................................23
6. Referências Bibliográficas...........................................................................................24
4
1. Introdução
Devido à proliferação desordenada das células em tumores sólidos há a
formação de gradiente da concentração de oxigênio, devido à velocidade da
neovascularização se dar em velocidade menor que a divisão celular. Com a formação
desse gradiente de oxigênio a formação de três diferentes regiões: a região localizada
próxima aos vasos sanguíneos (periferia do tumor) onde estão localizadas células bem
oxigenadas; no centro do tumor e, portanto, distantes da vascularização, encontram-se
células anóxicas e/ou necróticas e na região existente entre as duas regiões mencionadas
encontram-se células em hipóxia, uma região de baixa concentração de oxigênio,
sugerindo um ambiente com potencial mais redutor.
Sartorelli e colaboradores levantaram a hipótese de que as células em hipóxia
poderiam apresentar maior capacidade de redução que as células normalmente
oxigenadas (SARTORELLI, 1988). Foi proposto então, que esta característica poderia
ser explorada no desenvolvimento de agentes tumorais, os quais só se tornariam
citotóxicos após ativação metabólica pelas nitrorredutases celulares. Estes agentes
biorredutíveis deveriam ser substâncias inativas (pró-fármacos) que, in vivo, sofreriam
metabolização, geralmente pelo sistema redox celular (biorredução), dando origem à
substância na forma ativa (fármaco), que são chamadas de PDAHs (Pró-Drogas
Ativadas por Hipóxia , adaptado do inglês Pro-Drugs Actived by Hypoxia) (DENNY,
2001; OLIVEIRA, 2002; ALMEIDA, 2005).
Como a presença de células em hipóxia é característica de tumores sólidos e
geralmente não ocorrem em tecidos normais, tais células se tornaram o alvo de novos
possíveis tratamentos (DENNY & WILSON, 1986; DENNY, 2001; BUSTAMANTE et
al, 2009). O mecanismo de ação proposto para as PDAHs sugere que a ativação
bioquímica de tais substâncias seja dependente do seu potencial de redução. Existem
três principais classes bem conhecidas: (i) os antibióticos contendo uma função quinona
(mitomicin C) (ROCKWELL et al, 1982); (ii) os nitroimidazóis e (iii) os D-N-óxidos de
benzotriazinas (tirapazamina) (HELLMAN & ROSENBERG, 1989).
Em complexos de cobalto com mostardas nitrogenadas, a coordenação do
nitrogênio da mostarda com o Co3+ a torna inativa. A alta energia de estabilização do
campo cristalino dos complexos de Co3+ (configuração d6, baixo spin) faz com que estes
complexos sejam cineticamente inertes. A redução monoeletrônica dos complexos de
Co3+ nas regiões de hipóxia pode ser possível quando o potencial de redução
5
Co3+→ Co2+ estiver dentro da faixa ideal para a atividade das enzimas redutases. O
complexo de Co2+ resultante deve sofrer facilmente reações de substituição pela água,
liberando a mostarda nitrogenada ativa e [Co(H2O)6]2+ (WARE et al, 2000;
BUSTAMANTE et al, 2009).
Com base na literatura, o Laboratório de Desenvolvimento de Compostos
Bioinorgânicos (LDCB), sob coordenação da Profª Drª. Marciela Scarpelini, vem
desenvolvendo estudos no desenvolvimento de compostos como possíveis pró-drogas
biorredutíveis. Scarpellini e colaboradores (TEIXEIRA et al, 2009) estudaram
complexos mononucleares de Co3+ como inibidores do crescimento celular de S.
cerevisiae e observaram que a forma reduzida desses complexos apresentam resultados
de IC50 = 0,5mM, ou seja, menor que o da cisplatina (IC50 = 0,6mM), fármaco utilizado
atualmente, para o mesmo período de exposição. Estes dados indicam que os complexos
possuem grande potencial como pró-drogas biorredutíveis, uma vez que sua forma
oxidada não mostrou atividade expressiva em morte celular e inibição celular,
comparada com a sua forma reduzida (TEXEIRA et al, 2009; CASTRO, 2011).
Baseado no trabalho anterior, Scarpellini e colaboradores (TEXEIRA et al, 2011)
investigaram posteriormente outros compostos mononucleares de Co3+ como inibidores
de crescimento celular na linhagem de melanoma murino B16F10. Os resultados
obtidos foram satisfatórios.
Os resultados dos estudos citados acima são parte de um trabalho do Laboratório
de Desenvolvimento de Compostos Bioinorgânicos (LDCB), que investiga a influência
da natureza de grupos substituintes, -R, na posição para do anel fenólico, em ligantes
tridentados, sobre os potenciais de redução e a atividade biológica de complexos de
Co3+ (Figura 1).
Figura 1 - Esquema representativo dos ligantes tridentados investigados pelo LDCB.
6
Neste trabalho foram sintetizados e analisados eletroquimicamente, através da
técnica de voltametria cíclica os ligantes imínicos e amínicos das séries piridínicas e
imidazólicas mostrados na Figura 1 em DMF anidra. Serão apresentados os dados e
uma análise comparativa da resposta eletroquímica dos ligantes.
2. Materiais e Métodos
2.1. Materiais
Os seguintes reagentes, materiais e solventes empregados nas sínteses e análises
foram adquiridos de fontes comerciais e utilizados sem purificação prévia: 2-(2aminoetil)piridina (Aldrich), dicloridrato de histamina (98%, Aldrich), hidróxido de
potássio (85%, Merck), 2-hidróxi-5-nitrobenzaldeído (98%, Aldrich), 2-hidróxi-5bromobenzaldeído (98%, Aldrich), 2-hidróxi-5-clorobenzaldeído (98%, Aldrich), 2hidróxi-5-metoxibenzaldeído (98%, Aldrich), 2-hidróxi-5-metilbenzaldeído (98%,
Aldrich), salicilaldeído (98%, Aldrich), perclorato de lítio (LiClO4), metanol PA
(Vetec), acetonitrila PA (Vetec), dimetilformamida (Anidra, Sigma-Aldrich).
2.2. Métodos e Instrumentação
2.2.1. Voltametria Cíclica
O comportamento redox dos ligantes foi investigado por voltametria cíclica
utilizando-se um potenciostato-galvanostato Epsilon, da Bioanalytical Systems (BAS),
no LDCB no Departamento de Química Inorgânica do Instituto de Química da UFRJ.
Os experimentos foram realizados em solução de dimetilformamida (DMF anidra,
SIGMA-ALDRICH). Foi utilizado como eletrólito suporte o LiClO4 (0,1 mol L-1). Foi
usada uma célula eletrolítica com três eletrodos: eletrodo de trabalho – carbono vítreo;
eletrodo auxiliar – fio de platina e pseudo-eletrodo de referência – Ag/AgCl. Para
monitorar o pseudo-eletrodo de referência utilizou-se o par redox ferrocínio/ferroceno
como padrão de referência para as soluções em DMF.
7
2.2.2. Síntese dos ligantes hbepi-H, hbepi-NO2, hbepi-Br, hbepi-Cl, hbepi-OCH3,
hbepi-CH3, hbepa-H, hbepa-NO2, hbepa-Br, hbepa-Cl, hbepa-OCH3 e hbepa-CH3
As iminas da série piridínica foram sintetizadas através de uma reação de
condensação entre a 2-(2-amino-etil)piridina e o respectivo aldeído na proporção de 1:1,
em meio metanólico, como representado na Figura 2 e descrito na literatura. (ASADI,
2009).
HO
OH
N
O
N
CH3OH
+
0ºC
NH 2
N
R
R
R= H; OCH3; CH3; NO2; Cl; Br
Figura 2 - Síntese dos ligantes imínicos da série piridínica.
As respectivas aminas da série piridínica foram obtidas através de uma reação de
aminação redutiva (Figura 3) pela lenta adição de NaBH4 à respectiva imina em meio
metanólico. A mistura reacional foi mantida sob agitação em pernoite e após este
período o solvente foi removido sob pressão reduzida. Em seguida foi adicionado cerca
de 10 mL de solução aquosa saturada de Na2CO3 e realizada extração com CH2Cl2. A
fase orgânica foi recolhida e seca com Na2SO4 anidra, filtrada e o solvente removido
sob pressão reduzida, obtendo-se assim os produtos de interesse.
HO
HO
N
N
NaBH 4
CH 3OH
NH
N
R
R
R= H; OCH3; CH3; NO2; Cl; Br
Figura 3 - Síntese dos ligantes amínicos da série piridínica
8
2.2.3. Síntese dos ligantes hbhi-H, hbhi-NO2, hbhi-Br, hbhi-Cl, hbhi-OCH3, hbhi-
CH3, hbha-H, hbha-NO2, hbha-Br, hbha-Cl, hbha-OCH3 e hbha-CH3
As iminas da série imidazólica foram sintetizadas de modo similar ao descrito na
literatura (TEIXEIRA, 2009), através da reação de condensação entre a dicloridrato de
histamina, previamente neutralizado, e o respectivo aldeído na proporção de 1:1, em
meio metanólico em banho de gelo, como representado na Figura 4.
HO
OH
N
O
N
CH3OH
+
HN
HN
0ºC
NH2
N
R
R
R= H; OCH3; CH3; NO2; Cl; Br
Figura 4 - Síntese dos ligantes imínicos da série imidazólica.
Assim como as aminas piridínicas, as aminas da série imidazólica foram
sintetizadas através da reação de aminação redutiva (Figura 5) pela lenta adição de
NaBH4 à respectiva imina em meio metanólico. A mistura reacional foi mantida sob
agitação em pernoite e após este período o solvente foi removido sob pressão reduzida.
Em seguida foi adicionado cerca de 10 mL de solução aquosa saturada de Na2CO3 e
realizada extração com CH2Cl2. A fase orgânica foi recolhida e seca com Na2SO4
anidra, filtrada e o solvente removido sob pressão reduzida, obtendo-se assim os
produtos de interesse.
HO
HO
N
N
NaBH4
CH3OH
HN
HN
NH
N
R
R
R= H; OCH3; CH3; NO2; Cl; Br
Figura 5 - Esquema reacional de síntese dos ligantes amínicos da série imidazólica.
9
3. Resultados e Discussão
3.1. Resultados Reacionais
As iminas, também conhecidas como bases de Schiff, foram geradas pela
condensação do grupo aldeído no p-R-saliciladeído (onde R = H, Cl, Br ,OCH3, CH3 ou
NO2), com a amina primária da histamina ou da 2-piridiletilamina. Os produtos são, em
geral, oleosos e de coloração amarelada. As iminas foram reduzidas a aminas com
NaBH4 resultando em sólidos de coloração amarelo pálido a branco. Os rendimentos
reacionais são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 – Rendimentos das reações de síntese dos ligantes tridentados.
Ligante Imidazólico R (%) Ligante Piridínico R (%)
hbhi-H
85
hbepi-H
87
hbhi-CH3
92
hbepi-CH3
96
hbhi-Br
88
hbepi-Br
90
hbhi-Cl
91
hbepi-Cl
86
hbhi-OCH3
89
hbepi-OCH3
87
hbhi-NO2
73
hbepi-NO2
69
hbha-H
72
hbepa-H
81
hbha-CH3
84
hbepa-CH3
88
hbha-Br
73
hbepa-Br
96
hbha-Cl
81
hbepa-Cl
99
hbha-OCH3
93
hbepa-OCH3
89
hbha-NO2
42
hbepa-NO2
73
3.2. Voltametria Cíclica
O comportamento redox dos ligantes foi avaliado através da técnica de voltametria
cíclica, em varreduras catódicas e anódicas, variando-se a velocidade de varredura, sendo
empregada dimetilformamida (DMF) anidra como solvente. Todos os potenciais redox
10
foram referenciados ao eletrodo padrão de hidrogênio (EPH) através do uso do padrão de
referência ferroceno (E1/2 = 0,400 V vs EPH; GAGNÉ et al, 1980), utilizado para monitorar
o pseudo-eletrodo de referência Ag/AgCl. Os valores obtidos são apresentados na Tabela
2 para cada análise.
Tabela 2 - Potenciais de redução encontrados do ferroceno em DMF, na concentração
de 1x10-5 mol/L na velocidade de 100mV/s para cada análise
Análise
E1/2 (mV)
Análise
E1/2 (mV)
hbhi-Br
59
hbepi-Br
155
hbhi-Cl
195
hbepi-Cl
183
hbhi-CH3
75
hbepi-CH3
180
hbhi-H
181
hbepi-H
189
hbhi-NO2
66
hbepi-NO2
177
hbhi-OCH3
38
hbepi-OCH3
145
bhba-Br
207
hbepa-Br
131
bhba-Cl
197
hbepa-Cl
168
bhba-CH3
182
hbepa-CH3
143
bhba-H
184
hbepa-H
147
bhba-NO2
207
hbepa-NO2
126
bhba-OCH3
182
hbepa-OCH3
120
Os ligantes analisados apresentam picos referentes a processos de redução e
ondas decorrentes de processos de oxidação das espécies formadas pela redução, cujos
valores são mostrados na Tabela 3. Os processos comuns a todos os ligantes com função
imina são a redução da imina (C=N) à amina (C-N) e a posterior oxidação regenerando
a imina. Processos particulares podem ocorrer com os respectivos substituintes. O
carbono nas aminas não pode ser mais reduzido, portanto as ondas observadas devem
ser particulares a processos envolvendo os substituintes.
11
Tabela 3 - Potenciais encontrados para os ligantes em DMF, na concentração de 1x10-5
mol/L na velocidade de 100mV/s.
Epc (V) vs EPH
Composto
Epc 1
Epc 2
Epc 3
Epc 3
Epa1
Epa 2
hbhi-H
0,07
1,58
-
-
-1,34
-
hbhi-CH3
-0,71
-
-
-
-1,57
-
hbhi-Br
0,82
1,96
-
-
-1,65
-
hbhi-Cl
0,59
0,70
-
-
-
-
hbhi-OCH3
0,81
0,85
-
-
-1,63
-0,58
hbhi-NO2
-0,02
0,80
-
-
-1,54
-1,45
hbha-H
-0,04
0,68
-
-
-
-
hbha- CH3
0,12
0,79
-
-
-
-
hbha-Br
-0,05
0,54
0,80
-
-
-
hbha-Cl
-0,10
0,59
0,82
-
-
-
hbha-OCH3
-0,21
0,11
0,48
1,08
-2,15
-
hbha-NO2
-0,44
0,58
-
-
-1,57
0,65
hbepi-H
0,90
-
-
-
-1,82
-
hbepi- CH3
0,26
0,68
1,10
-
-1,80
-
hbepi-Br
-0,09
0,45
1,26
-
-1,70
-
hbepi-Cl
0,44
1,24
-
-
-1,77
-
hbepi-OCH3
0,78
1,03
-
-
-1,86
-2,03
hbepi-NO2
0,31
0,80
1,03
-1,29
-1,82
hbepa-H
0,06
0,82
-
-
-
-
hbepa- CH3
-0,04
0,47
-
-
-
-
hbepa-Br
-0,10
0,65
-
-
-
-
hbepa-Cl
-0,21
0,59
-
-
-
-
hbepa-OCH3
-0,32
0,61
-
-
-0,38
-
hbepa-NO2
-0,49
0,62
-
-
-1,62
-1,28
12
Os voltamogramas a seguir (Figuras 6 a 11) foram obtidos nas velocidades 25mV/s
(laranja), 50mV/s (azul claro), 75mV/s (verde), 100mV/s (rosa), 150mV/s (vermelho),
200mV/s (azul) e 250mV/s (preto).
Figura 6 - Voltamogramas cíclicos obtidos em varredura catódica respectivamente dos
ligantes hbhi-H, hbhi-CH3, hbhi-Br, hbhi-Cl, hbhi-OCH3 e hbhi-NO2 com
velocidades variando de 25mV/s a 250mV/s em DMF anidra.
13
Figura 7 - Voltamogramas cíclicos obtidos em varredura catódica respectivamente dos
ligantes hbha-H, hbha-CH3, hbha-Br, hbha-Cl, hbha-OCH3 e hbha-NO2 com
velocidades variando de 25mV/s a 250mV/s em DMF anidra.
14
Figura 8 - Voltamogramas cíclicos obtidos em varredura catódica respectivamente dos
ligantes hbepi-H, hbepi-CH3, hbepi-Br, hbepi-Cl, hbepi-OCH3 e hbepi-NO2 com
velocidades variando de 25mV/s a 250mV/s em DMF anidra.
15
Figura 9 - Voltamogramas cíclicos obtidos em varredura catódica respectivamente dos
ligantes hbepa-H, hbepa-CH3, hbepa-Br, hbepa-Cl, hbepa-OCH3 e hbepa-NO2 com
velocidades variando de 25mV/s a 250mV/s em DMF anidra.
16
Figura 10 - Voltamogramas cíclicos obtidos em varredura catódica dos ligantes hbhi-Br
(preto), hbhi-CH3 (vermelho), hbhi-Cl (castanho), hbhi-H (azul), hbhi-NO2 (laranja) e
hbhi-OCH3 (verde) na velocidade de 100mV/s em DMF anidro. Os valores de Epc (V) vs
EPH para a imina observados são, respectivamente, -1,65, -1,57, -1,34, -1,45 e -1,63 (não
foi observado para o hbhi-Cl).
Figura 11 - Voltamogramas cíclicos obtidos em varredura catódica dos ligantes hbha-Br
(preto), hbha-CH3 (vermelho), hbha-Cl (castanho), hbha-H (azul), hbha-NO2 (laranja) e
hbha-OCH3 (verde) na velocidade de 100mV/s em DMF anidro. Os valores de Epc (V vs
EPH) não foram observados para as aminas.
17
Figura 12 - Voltamogramas cíclicos obtidos em varredura catódica dos ligantes hbepi-Br
(preto), hbepi-CH3 (vermelho), hbepi-Cl (castanho), hbepi-H (azul), hbepi-NO2 (laranja)
e hbepi-OCH3 (verde) na velocidade de 100mV/s em DMF anidro. Os valores de Epc (V) vs
EPH) para a imina observados são, respectivamente, -1,31, -1,50, -1,37, -1,49, -1,29 e -1,62.
Figura 13 - Voltamogramas cíclicos obtidos em varredura catódica dos ligantes hbepa-Br
(preto), hbepa-CH3 (vermelho), hbepa-Cl (castanho), hbepa-H (azul), hbepa-NO2
(laranja) e hbepa-OCH3 (verde) na velocidade de 100mV/s em DMF anidro. Os valores de
Epc (V) vs EPH não foram observados para as aminas.
18
Para R = H ou CH3, em todos os grupos de compostos analisados, são
observados picos pouco intensos nos processos de redução (Epc) que não são
elucidativos. Para os halogênios também são observadas alguns picos de baixa
intensidade nos processos de redução, onde o bromo tem intensidades médias maiores
que o cloro. Para o grupo metoxila são observados vários picos tanto nos processos de
redução, quanto de oxidação. Como se trata de um grupo ativante (Tabela 3 MCDANIEL, 1958) é possível que se trate de bom estabilizador para processos de
oxirredução no anel aromático, gerando as espécies observadas. Para o grupo NO2,
Adams e colaboradores (ADAMS, 1992) reportaram que este grupo, em substâncias
nitroaromáticas, pode sofrer até quatro processos envolvendo seis elétrons na redução
de NO2 a NH2 (NO2 → NO2·- → NO → NHOH → NH2). Todos os processos
envolvendo apenas os grupos substituintes não são elucidativos para seus respectivos
efeitos de ativação ou desativação do anel aromático.
As séries hbha-R e hbepa-R não apresentam processos referentes à redução,
por possuírem a função amina que não podem ser mais reduzida. Os picos observados
nos voltamogramas são devido a processos redox dos diferentes substituintes. Por esse
motivo não é possível fazer correlações sobre o efeito dos substituintes na redução da
função amina.
Analisando os valores de Epc encontrados para os complexos da série hbhi-R na
concentração de 1x10-5mol/L, em DMF anidro, na velocidade de varredura de 100 mV/s
(Figura 10 e Tabela 3), é possível observar como a troca de substituinte desloca os
potenciais de redução. Para as condições de análise, o hbhi-H (Epc = -1,34 V vs EPH) e
hbhi-NO2 (Epc = -1,45 V vs EPH) são os que possuem os valores mais positivos, sendo
portanto mais facilmente reduzidos que os demais: hbhi-CH3 (Epc = -1,57 V vs EPH),
hbhi-OCH3 (Epc = -1,63 V vs EPH), hbhi-Br (Epc = -1,65 V vs EPH). A ordem de
contribuição é próxima ao esperado, com contribuições crescentes para os grupos
metila, metoxila e bromo, sugerindo que o bromo contribua com maior densidade
eletrônica ao sistema do que a metoxila. Estes resultados não concordam com o previsto
pelos parâmetros de Hammett (σp) para estes grupos, pois o bromo com maior valor de
σp (0,232) deveria ser retirador de elétrons e a metoxila (0,268) bom doador, não sendo
observado em nenhuma outra dupla de compostos. Essa incoerência pode ser explicada
pela possibilidade do grupo OCH3 realizar ligações de hidrogênio com o grupo
imidazol, diminuindo assim sua eficiência de doação de densidade eletrônica ao anel.
De maneira semelhante a ausência de grupo na posição meta diminui o impedimento
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estéreo e pode permitir um arranjo intermolecular de ligação de hidrogênio que
contribua com a menor doação de densidade eletrônica pelo grupo OH fenólico.
A correlação (R = 0,97286 – excluídos hbhi-H e hbhi-Br) entre os parâmetros de
Hammet (σp) e Epc (V vs EPH) dos ligantes supracitados é apresentada na Figura 16.
A série hbepi-R apresentou nas mesmas condições comportamento diferente da
anterior. O hbepi-NO2 (Epc = -1,29 V vs EPH) foi o que apresentou o valor mais
positivo, portanto, demonstrando como o grupo retirador de densidade eletrônica do
sistema facilitam a redução do composto. O hbepi-Br (Epc = -1,70 V vs EPH) e hbepiCl (Epc = -1,77 V vs EPH) apresentaram valores próximos ao hbepi-H (Epc = -1,80 V vs
EPH), entretanto ainda se comportando como grupos retiradores de densidade
eletrônica. Se hbepi-H (Epc = -1,80 V vs EPH) for tratado como tendo contribuição nula
à densidade eletrônica o hbepi-CH3 (Epc = -1,82 V vs EPH) é fracamente ativador e o
hbepi-OCH3 (Epc = -1,86 V vs EPH) ativador. Estes resultados concordam bem com o
previsto pelos parâmetros de Hammet (σp) para estes grupos. A correlação (R =
0,96511 – excluído o hbepi-Cl) entre os parâmetros de Hammett (σp) e Epc (V vs EPH)
dos ligantes supracitados (Figura 17) demonstra a forte relação entre eles.
Tabela 3 - Parâmetros de Hammett (σm) para os substituintes estudados
Substituinte
σpara
CH3
-0,170
OCH3
-0,268
H
0,000
Cl
0,227
Br
0,232
NO2
0,778
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Figura 16 - Correlação entre os parâmetros de Hammett (σp) e Epc (V vs EPH) dos ligantes
hbhi-Br, hbhi-CH3, hbhi-Cl, hbhi-H, hbhi-NO2 e hbhi-OCH3 em DMF anidro
Figura 17 - Correlação entre os parâmetros de Hammett (σp) e Epc (V vs EPH) dos ligantes
hbepi-Br, hbepi-CH3, hbepi-Cl, hbepi-H, hbepi-NO2 e hbepi-OCH3 em DMF anidro.
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4. Conclusões
Os voltamogramas cíclicos dos ligantes em DMF foram caracterizados por picos
irreversíveis, correspondentes a processos de redução e oxidação das espécies formadas
pelo processo de redução. Uma vez que as aminas das séries imidazólicas e piridínicas
não podem mais ser reduzidas, os processos de redução observados para as iminas são
referentes à sua redução ao grupo amina correspondente. Desta forma pode-se
estabelecer a ordem de redução para as iminas imidazólicas como: hbhi-H > hbhi-NO2 >
hbhi-CH3 > hbhi-OCH3 > hbhi-Br e as piridínicas como: hbepi-NO2 > hbepi-Br >
hbepi-Cl > hbepi-H > hbepi-CH3 > hbepi-OCH3. Em termos globais a sequência fica
hbepi-NO2 > hbhi-H > hbhi-NO2 > hbhi-CH3 > hbhi-OCH3 > hbhi-Br > hbepi-Br >
hbepi-Cl > hbepi-CH3 > hbepi-H > hbepi-OCH3.
As séries hbha-R e hbepa-R não sofrem processos de redução para o grupo
amina, sendo observados apenas picos relacionados a processos envolvendo os
substituintes. Logo não podem ser correlacionados com as séries hbhi-R e hbepi-R.
Através da correlação com o Parâmetro de Hammet (0,96511) pode-se observar
que a série piridínica – hbepi-R – se comporta como se esperava, onde os substituintes
retiradores de elétrons incrementam o potencial de redução. A série imidazólica – hbhiR – possui a boa correlação de 0,97286. Um desvio importante observado foi o grupo
Br diminuindo o potencial de redução mais que o grupo OCH3, que pode ser causado
pela possibilidade do grupo OCH3 realizar ligações de hidrogênio com o grupo
imidazol, diminuindo assim sua eficiência de doação de densidade eletrônica ao anel.
De maneira semelhante a ausência de grupo na posição meta diminui o impedimento
estéreo e pode permitir um arranjo intermolecular de ligação de hidrogênio que
contribua com a menor doação de densidade eletrônica pelo grupo OH fenólico.
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5. Avaliação do Estágio
O estágio foi de grande importância na aprendizagem de novas técnicas de
síntese e caracterização não disponíveis na graduação. O trabalho em grupo foi um
ponto crucial no desenvolvimento de novas habilidades, onde a colaboração de todos
envolvidos nesse trabalho contribuiu muito para meu crescimento profissional. Dessa
forma, foram identificados alguns pontos a melhorar e feitas a devidas correções para
obtenção dos resultados profissionais e pessoais desejados.
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6. Referências Bibliográficas
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