Tiofenoporfirinas como modelos biomiméticos do citocromo P450: catálise de hidrocarbonetos e herbicidas triazinas

• Autor(a) principal: Zanardi, Fabrício Bortulucci
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-13092024-165719/
• topic: Biomimetic catalysis; Catálise biomimética; Herbicidas triazinas; Metalloporphyrins; Metaloporfirinas; Thiopheneporphyrins; Tiofenoporfirinas; Triazine herbicides

As metaloporfirinas são heme enzimas pertencentes à superfamília do citocromo P450 (P450), que apresentam em comum o centro ativo ferro(III)protoporfirina-IX (FeIIIP-IX), também conhecido como grupo heme. Essas enzimas destacam-se pela capacidade de promoverem em condições ambiente, a funcionalização de ligações C-H em alcanos e a biotransformação oxidativa de xenobióticos, tais como, fármacos e pesticidas. A perspectiva de se reproduzirem reações altamente seletivas promovidas pelas enzimas P450, tem levado ao desenvolvimento de metaloporfirinas sintéticas (MePs). Um dos maiores desafios da química moderna tem sido o design de novos sistemas porfirínicos capazes de reproduzir a atividade catalítica das enzimas P450, para serem aplicadas, por exemplo, no estudo de metabolismo de xenobióticos. Neste sentido, foi avaliado o potencial catalítico de porfirinas meso-tetratienil (H2TThP e H2TTh(NO2)P), quanto catalisadores biomiméticos das enzimas P450, algo ainda não explorado na literatura. A reatividade, estabilidade e seletividade desses novos catalisadores foram avaliadas em estudos de oxidação do hidrocarboneto ciclo-hexano. Foram realizados ainda estudos de metabolismo de xenobióticos, com destaque para os herbicidas triazínicos (terbutilazina, atrazina, simazina, terbutrina, ametrina e prometrina), muito utilizados no combate a ervas daninhas em culturas agrícolas, tais como, cana-de-açúcar, café, banana e milho. Esses herbicidas são de difícil biodegradação e por essa característica, acabam sendo encontrados em solos e águas em elevadas concentrações. A exposição a esses herbicidas pode causar problemas neurológicos e reprodutivos, sendo, portanto, necessária a identificação dos metabólitos produzidos durante as reações de biotransformação desses herbicidas no organismo humano. Alterações nas condições de reação também foram propostas, tais como, incorporação de co-catalisador (imidazol) e uso de dois tipos de doadores de oxigênio (PhIO e PhI(OAc)2), e tiveram como objetivo avaliar o comportamento do catalisador (conversão e seletividade), diante de alterações do ambiente reacional. Os resultados, para as reações com ciclo-hexano, mostraram que os catalisadores tiofenoporfirínicos exibiram alta reatividade e seletividade para o produto biomimético, sendo que o catalisador mononitrado (MnTTh(NO2)P), mostrou-se mais reativo em decorrência da incorporação de substituinte nitro-, um retirador de densidade eletrônica. O imidazol aumentou a conversão de ciclo-hexano, indicando que a presença do co-catalisador estabiliza a espécie ativa MnV(O)P e favorece a transferência do oxigênio para o substrato. Reações do ciclo-hexano utilizando o oxidante PhI(OAc)2 apresentaram os maiores valores de conversão, sugerindo que o PhI(OAc)2 está mais disponível no ambiente de reação para a formação da espécie ativa. Os resultados com os herbicidas triazinas, mostraram que os catalisadores tiofenoporfirínicos apresentaram comportamento semelhante ao metabolismo realizado pelas enzimas P450, favorecendo os mecanismos biomiméticos (N-desalquilação e S-oxidação) esperados na oxidação destes substratos. Em algumas reações com PhI(OAc)2 foram observadas diferenças significativas na conversão dos herbicidas, sugerindo possibilidade de geração de espécies ativas diferentes, dependendo do tipo de oxidante utilizado (PhIO ou PhI(OAc)2). A partir dos resultados obtidos, conclui-se que as tiofenoporfirinas, juntamente com as condições de reação, permitem modular reações de interesse, a fim de se obterem metabólitos específicos e em maior escala, possibilitando, por exemplo, estudos de avaliação da toxicidade dos metabólitos gerados.