Vanessa de Souza Nogueira
Novo ligante binucleante para-substituído
derivado da isoniazida e seus complexos
PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0912337/CB
binucleares de cobre(II) ou zinco(II) como
potenciais inibidores de fusão para o
tratamento do HIV/AIDS
Dissertação de Mestrado
Dissertação apresentada como requisito parcial ao
Programa de Pós-graduação em Química da PUC-Rio
para obtenção do título de Mestre em Química.
Orientador: Nicolás Adrián Rey
Rio de Janeiro
Fevereiro de 2011
Vanessa de Souza Nogueira
Novo ligante binucleante para-substituído
derivado da isoniazida e seus complexos
binucleares de cobre(II) ou zinco(II) como
potenciais inibidores de fusão para o
PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0912337/CB
tratamento do HIV/AIDS
Dissertação apresentada como requisito parcial ao Programa de
Pós-graduação em Química da PUC-Rio para obtenção do título
de Mestre em Química. Aprovada pela Comissão Examinadora
abaixo assinada.
Prof. Dr.Nicolás Adrián Rey
Orientador
Departamento de Química – PUC-Rio
Prof.Dra. Ana Cecilia González Baró
UNLP
Dra. Tatiana Santana Ribeiro
Departamento de Química – PUC-Rio
Prof.Dra. Judith Felcman
Departamento de Química – PUC-Rio
Prof. José Eugenio Leal
Coordenador Setorial de Pós-Graduação do
Centro Técnico Científico – PUC-Rio
Rio de Janeiro, 28 de fevereiro de 2011
Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total
ou parcial do trabalho sem autorização da universidade, do
autor e do orientador.
Vanessa de Souza Nogueira
Graduou-se em Licenciatura em Química no Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia (IFRJ) em 2009.
Ingressou no Mestrado em Química Inorgânica na PUC-Rio
em 2009.
Ficha Catalográfica
PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0912337/CB
Nogueira, Vanessa de Souza
Novo ligante binucleante para-substituído derivado da
isoniazida e seus complexos binucleares de cobre (II) ou
zinco(II) como potenciais inibidores de fusão para o
tratamento do HIV/AIDS / Vanessa de Souza Nogueira ;
orientador: Nicolás Adrián Rey. – 2011.
83 f. : il. (color.) ; 30 cm
Dissertação
(mestrado)–Pontifícia
Universidade
Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Química,
2011.
Inclui bibliografia
1. Química – Teses. 2. Isoniazida. 3. Cobre(II). 4.
Zinco(II). 5. HIV/AIDS. I. Rey, Nicolás Adrián. II. Pontifícia
Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento
de Química. III. Título.
CDD: 540
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Dedico este trabalho à Deus, aos meus
pais e ao Fábio Melo.
Agradecimentos
Agradeço ao Prof. Nicolás Adrián Rey pela orientação, atenção e paciência ao longo do
trabalho. Sinto-me privilegiada por ter sido orientada pelo Nicolás, um excelente
professor/orientador que está sempre por perto, ensinando, incentivando e vibrando com
cada acerto durante as longas sínteses. Obrigada Nicolás, por tudo que eu aprendi com
você durante esse tempo.
À Tatiana Santana Ribeiro pela contribuição científica, companheirismo, atenção,
persistência, dedicação e boa vontade na resolução dos mais diversos problemas ao
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longo das sínteses.
À Prof. Judith Felcman por todo o suporte oferecido.
Prof. Dr. Odivaldo Cambraia Alves, pelas medidas de EPR.
À Beatriz Hollfman, pelo excelente desempenho no laboratório e pela Imprescindível
ajuda nas sínteses.
A cada um dos demais membros da banca examinadora.
À minha ex-professora de Química Inorgânica, Andréa Moraes, pelas excelentes aulas
de química inorgânica durante a graduação.
À Rafaela dos Santos Moraes por sua amizade, pelos ótimos momentos de convívio e
distração.
Às pessoas que conheci na Puc: Jefferson, Eider, Fernanda, Carol e Bia. Espero que a
nossa amizade continue.
À Flávia Wandekoken, como sempre, por sua amizade.
Aos funcionários Caio, Pedro, Jorge pela atenção e pelas análises.
À Luciana e Vanessa por todo apoio.
Ao Leonardo Viana por sua amizade, presteza, por estar sempre torcendo por mim e
também pelos inúmeros momentos engraçados.
À Aline Moraes por sua gentileza e pela ajuda prestada em vários momentos.
Aos alunos de iniciação: Lucas e Bruna pelo companheirismo.
Ao Fábio Melo, por ter me estimulado a nunca desistir nos momentos mais difíceis da
minha pesquisa e por estar sempre contribuindo na minha formação como pessoa.
Aos meus pais, Fátima J.J.de Souza Nogueira e Jorge Luiz Nogueira pelos incentivos
diários, preocupação e amor que sempre tiveram comigo.
À Puc-Rio, pela oportunidade e suporte durante o mestrado.
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À CAPES pelo apoio financeiro.
Resumo
PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0912337/CB
Nogueira, Vanessa de Souza; Rey, Nicolás Adrián. Novo ligante
binucleante para-substituído derivado da isoniazida e seus complexos
de cobre(II) ou zinco(II): como potenciais inibidores de fusão para o
tratamento do HIV/AIDS. Rio de Janeiro, 2011. 83p. Dissertação de
Mestrado – Departamento de Química, Pontifícia Universidade Católica
do Rio de Janeiro.
A Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (SIDA/AIDS), é causada pelo
HIV. De uma forma geral, o HIV é um retrovírus que, por este motivo, ataca o
sistema de defesa humano conhecido como linfócito T auxiliar (também
chamado de linfócito T4 ou T CD4+) que normalmente se encontra na corrente
sanguínea e é responsável por toda a coordenação da defesa imunológica do
organismo. Muitas estratégias de tratamento estão sendo desenvolvidas e
testadas, incluindo o uso de medicamentos que impedem o vírus de entrar na
célula (inibidores de fusão). Estes medicamentos representam uma abordagem
muito interessante no tratamento do HIV/AIDS, uma vez que os outros tipos de
fármacos atacam o vírus somente após a infecção do linfócito. Dentre os
promissores candidatos a novos inibidores de fusão, destacam-se o maraviroc, o
vicriviroc, aplaviroc e o AMD 3100, este último de especial interesse no
contexto deste trabalho. Foi sintetizado um ligante binucleante inédito, N,N’diisonicotinoil-2,5 dimetoxitereftaldeído diidrazona (H2L1), semelhante ao
AMD 3100. O mesmo foi preparado a partir de um centro precursor com dois
grupos éteres e duas moléculas de isoniazida (INH) como braços pendentes,
incorporados via formação de hidrazona, em posições relativas para. A partir
deste ligante, dois complexos binucleares de cobre (II) e zinco (II), inéditos,
foram preparados e caracterizados por análise elementar, espectroscopia
vibracional e termogravimetria. Para o complexo de cobre, foi realizado estudo
de EPR. Além disso, foram feitos cálculos teóricos como recurso complementar
na elaboração das estruturas dos compostos obtidos. Dessa forma, foi sugerido
que ambos os complexos são isoestruturais e apresentam geometria bipirâmide
trigonal distorcida.
Palavras-chave
Isoniazida; cobre(II); zinco(II); HIV/AIDS.
Abstract
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Nogueira, Vanessa de Souza; Rey, Nicolás Adrián (Advisor). New parasubstitued binucleating ligand derived from isoniazid and their
dinuclear copper(II) or zinc(II) complexes as potential entry
inhibitors for the treatment of HIV / AIDS. Rio de Janeiro, 2011. 83p.
MSc.Dissertation – Departamento de Química, Pontifícia Universidade
Católica do Rio de Janeiro.
The Acquired Immune Deficiency Syndrome (AIDS) is caused by HIV.
In general, HIV is a retrovirus, that for this reason attacks the human defense
known as helper T lymphocytes (also called lymphocyte T4 or CD4+) that is
normally found in the bloodstream and is responsible for overall coordination of
the body's immune defense. Many treatment strategies are being developed and
tested, including the use of drugs that prevent the virus entering the cell (fusion
inhibitors). These drugs represent a very interesting approach in the treatment of
HIV / AIDS, since other types of drugs attack the virus only after infection of
lymphocytes. Among the promising candidates for new fusion inhibitors stand
out, maraviroc, vicriviroc, aplaviroc and AMD 3100, the latter of particular
interest in the context of this work. In this work we synthesized a novel ligand
synthesized binucleante, which bears some structural similarities with the AMD
3100. It was prepared from a parent center with two ether groups and two
molecules of isoniazid (INH) and hanging arms, incorporated via hydrazone
formation, in relative para positions. Using this ligand, two binuclear
complexes of copper (II) and zinc (II), unpublished, were prepared and
characterized by elemental analysis, vibrational spectroscopy and
thermogravimetry. Para the copper complex, studies of EPR and was
performed. In addition, theoretical calculations were made as a complementary
resource in the development of structures of the compounds obtained. Thus, it
was suggested that both complexes are isostructural and feature distorted
trigonal bipyramid geometry.
Keywords
Isoniazid; copper (II); zinc (II); HIV / AIDS.
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Sumário
1. Introdução
16
1.1 Aids
16
1.2 Ciclo de vida do HIV
18
1.3 Fármacos anti-HIV
20
1.4 AMD 3100
25
2. Objetivos do trabalho
28
3. Parte experimental
29
3.1. Reagentes, metodologia e experimentação
29
3.1.1. Reagentes utilizados
29
3.1.2. Metodologia e instrumentação
30
3.1.3. Síntese do ligante binucleante H2L1 e seus
precursores
32
3.1.4. Síntese dos complexos metálicos
39
4. Resultados e discussão
41
4.1. Caracterização do ligante inucleante N,N’-diisonicotinoil
-2,5-dimetoxitereftaldeído diidrazona (H2L1)
41
4.1.1. Espectroscopia vibracional
41
4.1.2. Análise termogravimétrica
43
4.1.3. Ressonância magnética nuclear de 1H e 13C
45
4.1.4. Cálculo de modelagem computacional
47
4.2. Caracterização dos complexos binucleares de Cu(II) e
Zn(II)
51
4.2.1. Espectroscopia vibracional
51
4.2.2. Análise termogravimétrica
55
4.2.3. Cálculo de modelgem computaciobnal
59
4.2.4. Espectroscopia de ressonância paramagnética
eletrônica (EPR)
69
5. Considerações finais
72
6. Referências Bibliográficas
74
7. Anexos
80
7.1. Infravermelho
80
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7.1.1. Espectro vibracional do 2,5 – dimetoxitereftalaldeído
(amostragem: pastilha de KBr)
80
7.1.2. Espectro vibracional do 2,5 –dimetoxitereftalaldeído
81
7.2. RMN
82
7.2.1. Espectro de RMN 1H para o 2,5 – Bis(clorometil) -1,4 –
dimetoxibezeno
82
7.2.2. Espectro de RMN 1H para o 2,5 –
dimetoxitereftalaldeído
83
Lista de figuras
Figura 1. Número de pessoas vivendo com HIV, número de pessoas
infectadas com HIV, número de mortes no mundo (milhões),
1990-2008. Extraída da referência 9.
17
Figura 2. Proteínas gp120 e gp41 interagindo com os receptores
quimiocíneos da célula TCD4. Extraída da referência 19.
19
Figura 3. Ciclo de vida do HIV. Extraída da referência 18.
20
Figura 4. Estruturas dos medicamentos IsTRN.
Extraída da referência 18.
21
Figura 5. Estruturas de alguns IsTRNN. Extraída da referência18.
21
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Figura.6. Estruturas dos medicamentos IsP.
Extraída da referência 18.
22
Figura 7. Etapas da fusão entre o vírus HIV e a célula hospedeira,
permitindo que o material genético viral seja introduzido na célula.
Figura extraída da referência 25.
23
Figura 8. Estrutura do Fuzeon®. Extraída da referência 26.
24
Figura 9. Potenciais inibidores de fusão: Maraviroc, vicriviroc,
Aplaviroc e AMD 3100. Extraída da referência 18.
24
Figura 10. Conversão de um composto cíclico em complexo
macrocíclico. Extraída da referência 36.
25
Figura 11. Porcentagem de inibição da ligação de anticorpo
específico ao receptor CXCR4 em função do tempo de incubação,
na presença de diferentes candidatos a inibidores de fusão.
Extraída da referência 39.
26
Figura 12. Novo ligante binucleante sintetizado no presente
trabalho de investigação.
27
Figura 13. Montagem para a síntese do 2,5-bis (clorometil)-1,4dimetoxibezeno.
33
Figura 14. Borbulhamento de gás HCl no balão de reação 3.
34
Figura 15. Precipitado observado no balão 3 após a adição de HCl.
35
Figura 16. 2,5-bis(clorometil)-1,4-dimetoxibezeno.
36
Figura 17. 2,5-dimetoxitereftaldeído.
38
Figura 18. Espectro vibracional do ligante H 2L1 (amostragem:
pastilha de KBr).
42
Figura 19. Curva termogravimétrica. (TG, vermelho) e primeira
derivada (DTG, azul) do ligante H2L1. Atmosfera: nitrogênio; taxa
de aquecimento: 10 ºC min-1.
44
Figura 20. Esquema do mecanismo proposto para a primeira etapa
de decomposição térmica do ligante H2L1.
45
Figura 21. Espectro de RMN de 1H (300 MHz) para o ligante H2L1
em solução de NaOD em CD3OD à temperatura ambiente.
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Figura 22. Figura de RMN de 5
46
13
C (75 MHz) para o ligante H2L1
em solução de NaOD em CD3OD à temperatura ambiente.
47
Figura 23. Estrutura em fase gasosa otimizada para o ligante
simétrico H2L1 (nível de teoria usado: B3LYP/6-31G). Os principais
átomos encontram-se numerados.
48
Figura 24. Interconversão entre as formas de coordenação,
cetônica e enólica, do ligante H2L1.
50
Figura 25. Espectro vibracional do composto 1
(amostragem: pastilha de KBr).
52
Figura 26. Espectro vibracional do composto 2
(amostragem: pastilha de KBr).
53
Figura 27. Estrutura genérica proposta para os complexos 1
(M = Cu2+) e 2(M=Zn2+).
54
Figura 28. Curva termogravimétrica (TG, vermelho) e primeira
derivada (DTG, azul) referente ao composto 1.
Atmosfera: nitrogênio; taxa de aquecimento: 10 ºC min -1.
57
Figura 29. Curva termogravimétrica (TG, vermelho) e primeira
derivada (DTG, azul) referente ao composto 2.
Atmosfera: nitrogênio; taxa de aquecimento: 10 ºC min -1.
59
Figura 30. Estrutura em fase gasosa otimizada para o cátion c
omplexo presente no composto 1 (nível de teoria utilizado:
B3LYP/6-31G). Os principais átomos encontram-se numerados.
60
Figura 31. Estrutura em fase gasosa otimizada para o cátion
complexo presente no composto 2 (nível de teoria utilizado:
B3LYP/6-31G). Os principais átomos encontram-se numerados.
64
Figura 32. Espectros de EPR, experimental e simulado, do
complexo 1 em solução de ácido acético à temperatura ambiente
(293 K). Preto: experimental. Vermelho: simulado.
71
Figura 33. Espectros de EPR, experimental e simulado, do
complexo 1 em solução congelada de ácido acético a nitrogênio
líquido (77 K). Preto: experimental. Vermelho: simulado.
71
Figura 34. Espectro vibracional do 2,5 – Bis(clorometil) –1,4 –
dimetoxibezeno (amostragem: pastilha de KBr).
79
Figura 35. Espectro vibracional do 2,5 – dimetoxitereftalaldeído
(amostragem: pastilha de KBr).
81
Figura 36. Espectro de RMN 1H para o 2,5 – Bis(clorometil) -1,4 –
dimetoxibezeno em solução de DMSO-d6 a temperatura ambiente.
82
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Figura 37. Espectro de RMN 1H para o 2,5 – dimetoxitereftalaldeído
em solução de CDCl3 a temperatura ambiente.
83
Lista de tabelas
Tabela 1 Análise termogravimétrica do ligante H2L1
44
Tabela 2. Principais bandas no IV, experimentais e teóricas,
para o H2L1
48
Tabela 3. Principais distâncias de ligação calculadas para H2L1
49
Tabela 4. Principais ângulos de ligação calculados para H2L1
49
Tabela 5. Análise termogravimétrica do composto
56
Tabela 6. Análise termogravimétrica do composto 2
58
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Tabela 7. Principais bandas no IV, experimentais e teóricas, para
o composto 1
61
Tabela 8. Principais distâncias de ligação calculadas para 1
62
Tabela 9. Principais ângulos de ligação calculados para 1
63
Tabela 10. Principais bandas no IV, experimentais e teóricas, para
o composto 2
65
Tabela 11. Principais distâncias de ligação calculadas para 2
66
Tabela 12. Principais ângulos de ligação calculados para 2
67
Tabela 13. Principais distâncias doador-aceptor de H envolvidas
nas ligações de hidrogênio intramoleculares presentes nos
complexos 1 e 2
69
Tabela 14. Parâmetros de EPR obtidos em solução para o
composto 1
70
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TRECHO DO POEMA
FAXINA DA ALMA
Não importa onde você parou...
Em que momento da vida você cansou...
Recomeçar é dar uma nova chance a si mesmo...
É renovar as esperanças na vida e o mais importante...
Acreditar em você de novo.
Sofreu muito nesse período?
Foi aprendizado...
Chorou muito?
Foi limpeza da alma...
Ficou com raiva das pessoas?
Foi para perdoá-las um dia...
Sentiu-se só por diversas vezes?
É porque fechaste a porta até para os anjos...
Acreditou que tudo estava perdido?
Era o início da tua melhora...
Pois é... agora é hora de reiniciar... de pensar na luz...
De encontrar prazer nas coisas simples de novo.
Carlos Drummond de Andrade