Cumarinas com Selênio: Atividade Antioxidante

O estudo teve como objetivo principal a síntese e avaliação da atividade antioxidante de novas cumarinas funcionalizadas com selênio. A justificativa reside na importância crescente dos compostos de selênio em síntese orgânica e química medicinal, bem como a eficiência comprovada das cumarinas em diversos ensaios biológicos. A combinação dessas duas estruturas promissoras visa o desenvolvimento de novos compostos com potencial aplicação biomédica, particularmente no combate ao estresse oxidativo. O foco principal é a avaliação da atividade antioxidante, buscando mimetizar a ação da enzima Glutationa Peroxidase (GPx), crucial no sistema de defesa antioxidante do organismo. A pesquisa explora a síntese de novas moléculas com potencial farmacológico, combinando as propriedades benéficas de ambos os compostos.

O trabalho detalha as metodologias empregadas na síntese de três classes de cumarinas funcionalizadas com selênio: selenoésteres, selenocianatos e disselenetos. A síntese dos selenoésteres utilizou uma rota modular, com rendimentos moderados, possivelmente afetados pela presença de grupamentos hidroxila em algumas estruturas. Já a síntese dos selenocianatos, por meio de uma substituição nucleofílica, apresentou-se simples e eficiente, com altos rendimentos e produtos puros. A síntese dos disselenetos, entretanto, mostrou-se mais complexa, necessitando de otimização das condições reacionais e testes de diferentes metodologias. Foram relatadas dificuldades na obtenção do disseleneto via desproteção do selenocianato, enquanto outra rota, com partida da cumarina e Na₂Se₂, resultou em rendimentos baixos. Em todos os casos, a caracterização dos compostos sintetizados foi realizada por RMN de ¹H e ¹³C e espectrometria de massas (incluindo APPI e HRMS).

A caracterização completa das cumarinas funcionalizadas com selênio sintetizadas foi crucial para a validação do trabalho. As técnicas espectroscópicas, como RMN de ¹H e ¹³C, forneceram informações detalhadas sobre a estrutura e a pureza dos compostos. O uso de RMN de ¹³C permitiu, por exemplo, verificar a fraca interação do átomo de selênio com a carbonila nos selenoésteres. A espectrometria de massas de alta resolução (HRMS), com ionização APPI, confirmou as massas moleculares dos compostos, comprovando a obtenção dos produtos desejados. A utilização da cromatografia em camada delgada (CCD) foi fundamental no acompanhamento das reações, permitindo a otimização das condições reacionais e a avaliação da pureza dos produtos obtidos após cada etapa de síntese. A descrição detalhada dos espectros, em particular o espectro de RMN de hidrogênio (¹H NMR) do composto 15b, demonstra a qualidade da análise espectroscópica empregada na caracterização dos compostos.

A avaliação da atividade antioxidante (GPx-like) foi conduzida utilizando o método de Tomoda, que emprega tiofenol como um substituto da glutationa. Este ensaio permitiu a determinação da capacidade dos compostos sintetizados de mimetizar a enzima glutationa peroxidase (GPx). Os resultados, obtidos por Sumbal Saba, uma estudante do grupo de pesquisa, indicaram atividade antioxidante para todas as cumarinas funcionalizadas com selênio, com destaque para o disseleneto, que apresentou valores promissores no teste biológico, quando comparado ao ebselen (padrão positivo). A variação de rendimentos na síntese dos diferentes compostos, variando de 18% a 91%, sugere que fatores estruturais podem influenciar a atividade antioxidante, como a presença de grupamentos hidroxila.

O trabalho demonstrou o sucesso na síntese de uma série de novas cumarinas funcionalizadas com selênio, utilizando rotas sintéticas eficazes. A atividade GPx-like foi confirmada para todos os compostos, com o disseleneto exibindo o maior potencial. Como perspectivas futuras, a pesquisa sugere a síntese de uma gama maior de selenoésteres, selenocianatos e disselenetos derivados do núcleo cumarínico, além da avaliação do seu potencial antioxidante por meio de ensaios biológicos mais abrangentes, visando uma compreensão mais profunda da relação estrutura-atividade. A pesquisa contribui para o desenvolvimento de novos fármacos com ação antioxidante, relevantes no combate ao estresse oxidativo e em diversas patologias associadas. A extensão do estudo para outras classes de cumarinas e diferentes substituintes no anel aromático é uma possibilidade importante para futuras pesquisas.

A síntese das 4-cloro-cumarinas, que serviram como materiais de partida para a síntese subsequente de compostos de selênio, foi realizada via condensação de Pechmann. Este método clássico de síntese orgânica envolveu a reação de um composto fenólico (30 mmol) com 4-cloroacetoacetato de etila (30 mmol) numa proporção estequiométrica de 1:1, sob catálise ácida (45 mL de H₂SO₄ concentrado). A reação foi conduzida a 0°C em banho de gelo e acompanhada por cromatografia em camada delgada (CCD) até a sua conclusão. O trabalho detalha o procedimento experimental, incluindo o resfriamento da mistura reacional, a agitação durante o tempo necessário para completa conversão dos reagentes em produtos, e a etapa de work-up, que envolveu a adição da mistura reacional a um béquer contendo gelo triturado para precipitação do produto. O sólido formado foi então filtrado, lavado com água gelada e seco sob vácuo, demonstrando uma metodologia clássica e eficiente para a obtenção das 4-cloro-cumarinas.

Após a síntese, as 4-cloro-cumarinas obtidas foram caracterizadas utilizando técnicas espectroscópicas. O documento apresenta um exemplo de espectro de RMN de ¹H (200 MHz, DMSO-d6) para um dos compostos, demonstrando os sinais característicos da molécula. Os deslocamentos químicos e a multiplicidade dos sinais são descritos (δ= 4,93 (s, 2H); 6,43 (s, 1H); 6,88 (d, J= 8,7Hz, 1H); 7,20 (d, J= 8,7Hz, 1H)), confirmando a estrutura e pureza do produto. Embora o texto não forneça detalhes completos da caracterização de todas as 4-cloro-cumarinas, a utilização da RMN de ¹H e possivelmente outras técnicas espectroscópicas complementares (como RMN de ¹³C e possivelmente espectrometria de massas) é implícita, dado o contexto do trabalho. A purificação dos produtos foi realizada por recristalização ou cromatografia em coluna com sílica gel (0,063-0,2 mesh), indicando métodos convencionais e eficientes para purificação de compostos orgânicos. A utilização de solventes comerciais (Vetec e Synth) destaca a confiabilidade dos materiais utilizados no procedimento.

A síntese dos selenoésteres iniciou-se com a geração in situ do íon selenol, NaSeH, um nucleófilo essencial para a formação da ligação selênio-carbono. Este íon foi obtido pela reação de selênio elementar (3,6 mmol) com boroidreto de sódio (7,2 mmol) em etanol (10 mL) sob atmosfera inerte de argônio. A adição gradual do boroidreto de sódio causou o desprendimento de gás, e a solução tornou-se incolor, indicando a formação do selenol. Em seguida, o cloreto de ácido desejado foi adicionado à solução contendo o selenol, resultando na formação do selenocarboxilato intermediário. Este intermediário, por sua vez, reage com a 4-cloro-cumarina apropriada para gerar o selenoéster final. O procedimento foi conduzido em um balão de duas bocas, equipado com barra magnética de agitação, garantindo a mistura eficiente dos reagentes. A utilização de atmosfera inerte de argônio minimiza a oxidação do selênio, garantindo um melhor rendimento na síntese.

A síntese resultou em três selenoésteres (15a-c), cada um com substituintes diferentes. Os rendimentos foram descritos como moderados, sugerindo a necessidade de otimizações futuras para aumentar a eficiência da síntese. O documento sugere que a presença de grupamentos hidroxila nas 4-cloro-cumarinas pode ter afetado negativamente os rendimentos, devido ao caráter ácido pronunciado dos grupos hidroxila e ao caráter básico dos nucleófilos (selenolatos) utilizados na reação. A etapa de purificação dos selenoésteres foi realizada através de cromatografia líquida em coluna, utilizando uma mistura de hexano e acetato de etila (40:60) como eluente, indicando a necessidade de purificação dos produtos brutos da reação. A caracterização completa dos selenoésteres incluiu RMN de ¹H e ¹³C e espectrometria de massas de alta resolução (HRMS), fornecendo dados estruturais e confirmando a formação dos compostos desejados. Um espectro de RMN de hidrogênio do composto 15b é apresentado como exemplo, detalhando os deslocamentos químicos e a multiplicidade de cada sinal, confirmando a estrutura proposta.

A caracterização dos selenoésteres foi realizada utilizando espectroscopia de RMN de ¹H e ¹³C, além de espectrometria de massas de alta resolução (HRMS) com ionização APPI. A RMN de ¹H forneceu informações sobre a estrutura e a pureza dos compostos. Um exemplo de espectro de RMN de ¹H do composto 15b é apresentado e discutido, atribuindo-se os sinais aos diferentes hidrogênios na molécula, incluindo metilas, hidrogênios alílicos e hidrogênios vinílicos do anel cumarínico. A RMN de ¹³C forneceu dados adicionais sobre os carbonos da estrutura, permitindo a observação da fraca interação do átomo de selênio com a carbonila, confirmada pela posição do sinal do carbono carbonílico em campo mais baixo (197,51 ppm) comparado aos ésteres e amidas. A HRMS (APPI) confirmou a massa molecular do composto 15b, fornecendo mais um dado para validar a estrutura do produto obtido. A combinação dessas técnicas analíticas permitiu uma caracterização completa e inequívoca dos selenoésteres sintetizados.

A síntese das cumarinas contendo selenocianatos foi realizada através de uma reação de substituição nucleofílica. Esta abordagem simples e eficiente utilizou selenocianato de potássio (4,5 mmol) como nucleófilo, reagindo com a 4-cloro-cumarina desejada (3 mmol) em metanol (15 mL) como solvente. A reação foi conduzida a temperatura ambiente sob agitação magnética por 24 horas, sendo monitorada por cromatografia em camada delgada (CCD) até o consumo total do material de partida (4-cloro-cumarina). O procedimento experimental é descrito como simples, com a extração do produto utilizando acetato de etila, lavagem com água e secagem da fase orgânica com sulfato de magnésio (MgSO₄). O solvente foi removido sob vácuo, e os produtos obtidos foram utilizados sem purificação adicional, indicando alta pureza dos produtos obtidos após a reação de substituição nucleofílica.

Foram sintetizados dois selenocianatos com substituintes diferentes na porção do núcleo cumarínico. O texto observa uma diminuição no rendimento quando duas hidroxilas estavam presentes na estrutura da cumarina, sugerindo uma possível interferência desses grupos na reatividade do composto. Apesar dessa observação, a rota sintética demonstrou ser eficiente em ambos os casos, apresentando altos rendimentos. A ausência da necessidade de purificação adicional dos produtos, devido à alta pureza observada tanto em CCD quanto em RMN, reforça a eficácia desta rota sintética para a obtenção das cumarinas funcionalizadas com selenocianatos. A simplicidade e a eficiência da metodologia empregada representam uma vantagem significativa na obtenção desses compostos, e a alta pureza dos produtos obtidos simplifica o processo de síntese.

A síntese dos disselenetos mostrou-se mais desafiadora do que a dos selenoésteres e selenocianatos. Inicialmente, tentou-se a obtenção do disseleneto através da desproteção do selenocianato correspondente em meio básico. Esta abordagem, utilizando etanol/água (2:1) como solvente, resultou apenas em traços do produto desejado, sendo a cumarina reduzida o produto majoritário da reação. A baixa eficiência desta rota sintética levou os pesquisadores a testarem uma alternativa, buscando uma estratégia mais eficiente para a formação da ligação diselenética. A dificuldade em obter rendimentos satisfatórios com o primeiro método indica a complexidade da reação e a necessidade de explorar outras vias sintéticas para a obtenção do disseleneto com um rendimento aceitável para estudos subsequentes.

Após as tentativas frustradas de obtenção do disseleneto pela desproteção do selenocianato, optou-se por uma rota sintética alternativa. Nesta abordagem, a cumarina, sem o selênio, foi utilizada como material de partida e reagida com a espécie nucleofílica Na₂Se₂, gerada in situ pela reação de selênio elementar com boroidreto de sódio durante 72 horas. Embora o texto não forneça detalhes adicionais sobre as condições reacionais desta segunda abordagem, fica evidente a busca por uma metodologia mais eficiente. A escolha do Na₂Se₂ como nucleófilo sugere uma estratégia de formação direta da ligação diselenética, em contraponto à estratégia de desproteção do selenocianato inicialmente utilizada. Apesar da mudança de estratégia, o rendimento obtido na síntese do disseleneto via esta segunda rota foi relatado como baixo, demonstrando a complexidade da formação do composto e a necessidade de futuras otimizações.

A atividade antioxidante dos compostos sintetizados, com foco na capacidade de mimetizar a enzima glutationa peroxidase (GPx), foi avaliada utilizando o método de Tomoda. Este método utiliza tiofenol (PhSH) como um substituto da glutationa, monitorando espectrofotometricamente a oxidação do tiofenol a dissulfeto (PhSSPh), catalisada pelos compostos de selênio em estudo. A reação é mediada por peróxido de hidrogênio (H₂O₂), e a formação do dissulfeto é acompanhada por espectrofotometria UV-vis a 305 nm. O método permite quantificar a atividade catalítica dos compostos, comparando-a com a atividade de um composto padrão, o ebselen. A utilização de concentrações finais de 0,2 e 0,1 mM do catalisador de selênio e 5 mM de tiofenol, a uma temperatura controlada de 25 ± 2°C, garante a reprodutibilidade e confiabilidade dos resultados obtidos, fornecendo dados quantitativos para comparar a atividade antioxidante dos diferentes compostos sintetizados.

A avaliação da atividade GPx-like foi realizada por Sumbal Saba, uma estudante do grupo de pesquisa. Os resultados, embora não apresentados detalhadamente no texto, indicam que todas as cumarinas funcionalizadas com selênio apresentaram atividade antioxidante no ensaio, demonstrando o potencial destes compostos como miméticos da enzima GPx. O documento destaca o disseleneto derivado da cumarina, que apresentou valores promissores no teste biológico, sugerindo um maior potencial antioxidante em comparação com os outros compostos sintetizados. A utilização do ebselen como padrão positivo permitiu uma comparação direta da atividade GPx-like dos compostos sintetizados com um composto conhecido por sua atividade antioxidante. Os resultados obtidos estão disponíveis em um gráfico (Gráfico 1) e em uma tabela (Tabela 2), embora os dados específicos não estejam explicitados no excerto fornecido. A menção a esses resultados sugere a obtenção de dados quantitativos que sustentam as conclusões sobre a atividade antioxidante dos compostos.

A partir dos resultados preliminares obtidos, a pesquisa propõe a síntese de uma gama mais ampla de compostos. O foco será a expansão da classe de selenoésteres, selenocianatos e disselenetos derivados do núcleo cumarínico. A síntese de novos compostos com diferentes substituintes permitirá uma investigação mais completa da relação estrutura-atividade, buscando identificar padrões estruturais que otimizem a atividade antioxidante. Essa estratégia visa identificar moléculas com maior potencial terapêutico e melhorar o conhecimento sobre a influência de diferentes grupos funcionais na atividade biológica dos compostos. A ampliação da diversidade estrutural dos compostos sintetizados é fundamental para atingir um entendimento mais profundo do mecanismo de ação e para o desenvolvimento de novas moléculas com maior eficácia e seletividade.

Além da síntese de novos compostos, as perspectivas incluem a realização de ensaios biológicos complementares. A avaliação da atividade antioxidante irá além do ensaio GPx-like, utilizando outros métodos para confirmar e expandir o perfil antioxidante das cumarinas funcionalizadas com selênio. Esses ensaios adicionais fornecerão uma compreensão mais abrangente da capacidade antioxidante dessas moléculas e permitirão a correlação com os resultados obtidos pelo método de Tomoda. A análise mais ampla da atividade antioxidante permitirá uma melhor avaliação do potencial farmacológico desses compostos, considerando diferentes mecanismos de ação e potenciais aplicações terapêuticas. A investigação da relação estrutura-atividade será aprimorada pela integração dos resultados obtidos em diversos ensaios biológicos, permitindo uma análise mais robusta e completa do perfil bioquímico dos compostos sintetizados.