Síntese e Análise da Resistência Mecânica da Incorporação ...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
FRANCISCO FERNANDO SILVEIRA
SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E REATIVIDADE DO COMPLEXO trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 , SENDO BPA = (1,2-BIS(4-PIRIDIL)ETANO
FORTALEZA
2018
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FRANCISCO FERNANDO SILVEIRA
SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E REATIVIDADE DO COMPLEXO trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 , SENDO BPA = (1,2-BIS(4-PIRIDIL)ETANO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Química da Universidade
Federal do Ceará, como requisito parcial à
obtenção do título de Mestre em Química. Área
de concentração: Química Inorgânica.
Orientador: Prof. Dr. Luiz Gonzaga de França
Lopes.
Coorientador: Prof. Dr. Eduardo Henrique
Silva de Sousa.
FORTALEZA
2018
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação
Universidade Federal do Ceará
Biblioteca Universitária
Gerada automaticamente pelo módulo Catalog, mediante os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
S1s Silveira, Francisco Fernando.
Síntese, caracterização e reatividade do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 , sendo
BPA = (1,2-bis(4-piridil)etano) / Francisco Fernando Silveira. – 2018.
79 f. : il. color.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Programa de Pós-
Graduação em Química, Fortaleza, 2018.
Orientação: Prof. Dr. Luiz Gonzaga de Franca Lopes.
Coorientação: Prof. Dr. Eduardo Henrique Silva de Sousa.
1. Hipertensão. 2. Óxido Nítrico. 3. Vasodilatação. 4. Rutênio. I. Título.
CDD 540
3
FRANCISCO FERNANDO SILVEIRA
SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E REATIVIDADE DO COMPLEXO
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 , SENDO BPA = (1,2-BIS(4-PIRIDIL)ETANO)
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Química, da
Universidade Federal do Ceará, como requisito
parcial para obtenção do Título de Mestre em
Química. Área de Concentração: Química
Inorgânica.
Aprovado em ___/___/2018.
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________
Prof. Dr. Luiz Gonzaga de França Lopes (Orientador)
Universidade Federal do Ceará (UFC)
___________________________________________________
Prof. Dr. Adonay Rodrigues Loiola Universidade Federal do Ceará (UFC)
__________________________________________________
Prof. Dr. Luiz Constantino Grombone Vasconcellos Universidade Federal do Ceará (UFC)
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À Deus, por ter me dado o dom da vida, força e
iluminado durante o trajeto até aqui.
Aos meus pais Rita de Cássia Silveira e
Francisco José da Silveira; pelo cuidado,
carinho, esforço e dedicação em todos os
momentos da minha jornada.
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AGRADECIMENTOS
À minha mãe, Rita e meu pai, Francisco, por terem me gerado e mesmo sem muitas
condições financeiras ou instrução, souberam me passar os valores de vida que são importantes ao
ser humano e sempre me apoiaram e incentivaram a prosseguir com meus estudos. Aos meus irmãos
que sempre suportaram meus momentos de estresse, mas que sempre dedicaram a mim o seu
carinho. Ao meu avô Raimundo (in memorian) e à minha vó Rita (in memorian) que apesar de ser
uma simples agricultora, me levou para a sua casa, para que eu pudesse iniciar meus estudos, tendo
sido minha primeira professora e sempre sonhou em me ver formado, sendo responsável em grande
parte por eu ter chegado até essa etapa. A minha vó Creuza, meu avô José Albano (in memorian),
meus tios, tias e primos que acompanharam minha trajetória até aqui e sempre me apoiaram.
Ao Instituto Imaculada Conceição, e as diretoras Ir. Nazaré e Ir. Adriana, que
acreditaram em mim e que me concederam uma bolsa de estudos para que tivesse a
oportunidade de ter uma educação sólida e baseada em valores cristãos. À todos meus
professores que passaram por minha vida estudantil, em especial ao professor Fabiano, que foi
meu primeiro professor de química e foi uma inspiração na escolha do meu curso de graduação,
por todo o amor demonstrado por essa tão sublime ciência. À todos meus colegas de classe que
também acreditaram e me incentivaram, Marcela, Jeniffer, Liana, Bruna, Lucas, dentre outros.
Á Universidade Estadual Vale do Acaraú-UVA, que me proporcionou a
oportunidade de cursar a graduação de Licenciatura em Química. Aos meus professores que
com excelência me instruíram, em especial ao professor Dr. Draulio Sales, que além de
orientador e professor, sempre foi um amigo, e que continua presente; ao professor Dr. Helder
Almeida, que tão bem conduziu a disciplina de química de compostos de coordenação, quando
decidi que linha de pesquisa queria prosseguir no mestrado; Ao professor Dr. Leandro
Medonça, que orientou meus estudos em cinética e eletroquímica, sendo decisivo em minha
aprovação na seleção de mestrado. Aos meus amigos de graduação que acompanharam essa
trajetória e que tantas vezes nos reunimos para estudar para as avaliações, em especial ao Me.
Alex Aragão, Me. Fábio Ávila, Me. Wallace Martins, Me. Renam Camurça, Paulo Sérgio (in
memorian), a Séfora que é uma pessoa iluminada e muito especial, e que tanto me apoia;
Vanessa, Linhares, Diego, Vera e Kelly, meus companheiros de PIBID na escola Carmosinda
e que dividimos muitas histórias juntos, entre outros.
Aos meus companheiros de apartamento no período em que morei em Sobral,
Kécia, que me adotou como seu irmãozinho, Samuel, que sempre era entusiasta em nossas
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discussões científicas, a Edvanda que cuidou de todos nós como uma mãe, e que ainda hoje me
acolhe quando vou à Sobral.
Agradeço aos meus orientadores Prof. Dr. Luiz Gonzaga de França Lopes e Prof.
Dr. Eduardo Henrique Silva de Sousa pela contribuição na minha formação acadêmica, por
terem me aceitado no grupo de Bioinorgânica, são grandes exemplos de profissionalismo,
capacidade e dedicação à ciência.
A todos os professores do Grupo de Bioinorgânica e do Curso de Pós-graduação
em Química da UFC, por todo o conhecimento transmitido.
A aluna Licia Luz por ter cedido o composto para estudos. Aos amigos e colegas
do Grupo de Bioinorgânica, em especial ao Me. Walysson Gomes, que muitas vezes me
auxiliou em experimentos que eu não tinha conhecimento, ao Me. Ricardo, pela amizade e
apoio nos momentos difíceis, ao Me. Edinilton, pelos conselhos e auxílio rotineiro, ao Tallisson,
pela ajuda nas sínteses, a Me. Gilmara, por sua amizade e ajuda sempre que necessário, ao Dr.
Dieric Abreu, por todas as dúvidas que tive e que ele prontamente sanava, a Edinaira,
Giamwemberg e Josy pelo companheirismo e amizade, e os horários de estudo na disciplina de
Inorgânica Avançada. Ao Dr. Marcos Carvalho, Me. Amanda Lopes, Dra. Ana Cláudia, Dra.
Aparecida, Me. Aurideia Possidônio, Me. Wellinsson Gadêlha, Me. Felipe Diógenes, Me.
Florêncio Jr, Ramon Araruna, Yuri, Carol, Mayara, os quais tenho apreço.
Aos amigos que fiz em Fortaleza, em especial a família Novo Tempo e GEA, que
me deram forças pra continuar em frente apesar das adversidades, a Diana, sempre disposta a
ouvir e aconselhar, a Elisângela, sempre tão sábia, Ao Humberto, fonte inequívoca de
conhecimento, Ao Daniel e a Sheila, um casal maravilhoso sempre disposto a todos ajudar, a
Gaby, meiga, e fera em química, a Fernanda, uma amiga incrível, a Annyelle, uma entusiasta e
incentivadora, a Dra. Débora, um exemplo de paixão pela ciência a ser seguido. Ao Thiago,
Suelen, Paula, Dyegor, Raquel, Yan, Wariston, Mayara, Larissa, Jonathan e Sara, tenho grande
carinho por todos.
À Universidade Federal do Ceará (UFC) pela oportunidade e toda a estrutura
disponibilizada para a realização deste trabalho.
Ao Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho, instalado na
Universidade Federal do Ceará e ao Me. Florêncio Sousa Gouveia Jr. pelos dados
computacionais e pelas discussões a respeito dos mesmos, foram de fundamental importância.
Ao CNPQ pelo apoio financeiro e fomento da bolsa de pesquisa.
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“Pois o Senhor é quem dá sabedoria, de sua
boca procedem o conhecimento e o
discernimento”
Provérbios 2:6
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RESUMO
A pressão arterial é regulada por diversos fatores, como a vasocontratilidade e a resistência
periférica, e quando prevalecem condições que contraem as artérias, tem-se o quadro de
hipertensão arterial, em que se atingem valores acima de 140/90mmHg.
Quando se analisa o número crescente de óbitos decorrentes de doenças cardiovasculares, deve-
se lembrar que a hipertensão está associada ao envelhecimento, hábitos alimentares e
sedentarismo. O óxido nítrico (NO), molécula produzida endogenamente a partir da conversão
da L-arginina em L-citrulina, é o principal regulador da pressão sanguínea. Nitrosilocomplexos
de rutênio estáveis, tem sido pesquisados a fim de liberar NO, agindo assim no relaxamento do
musculo liso vascular. Diante do exposto, este trabalho tem por objetivo sintetizar, caracterizar
e realizar estudos de reatividade frente a espécies oxidantes, de um novo composto, o trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3. A caracterização do nitrosilocomplexo foi realizada por meios
de técnicas espectroscópicas (espectroscopia vibracional na região do infravermelho,
espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e do visível), ressonância magnética nuclear
de 1H e voltametria cíclica. O complexo sintetizado foi então estudado quanto a sua capacidade
de liberar NO° e a aplicação de potencial elétrico sugere a formação do aquo-complexo. O
espectro de RMN de 1H do composto indica a coordenação do ligante BPA ao metal por meio
do nitrogênio piridínico, evidenciado pelo deslocamento dos sinais referentes a quebra de
simetria e alteração do ambiente químico do mesmo. A redução por GSH aponta que há a
possibilidade de ocorrer a liberação de NO° visto que o monitoramento da banda característica
indicou uma diminuição da mesma na forma coordenada. A titulação espectrofotométrica
mostrou que o pH de conversão das espécies NO+/NO2- para o complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 é de 11,59 . Testou-se também a reatividade do nitrosilo
complexo frente ao radical superóxido, obtendo o IC50 para o composto de 215,22 μmol L-1, e
a constante de velocidade para a reação determinada foi de 1,76 x 105 L mol-1 s-1, sugerindo
que o composto apresenta atividade antioxidante frente a esta espécie radicalar. Os resultados
indicam a obtenção de um novo composto com potencialidade de agir como liberador de NO°
no organismo. Estudos de citotoxicidade, bem como ensaios de vasodilatação deverão ser
realizados para avaliar a sua eficácia como potencial vasodilatador.
Palavras-chave: Hipertensão. Óxido Nítrico. Vasodilatação. Rutênio.
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ABSTRACT
Blood pressure is regulated by several factors, such as vasoconstriction and peripheral
resistance, and when conditions prevail that contract the arteries, has been the hypertension, in
which values above 140/90mmHg. When analyzing the increasing number of deaths due to
cardiovascular diseases it should be remembered that hypertension is associated with aging,
eating habits and sedentary lifestyle. Nitric Oxide (NO), molecule produced endogenously from
the conversion of L-arginine in L-citrulline, is the main regulator of blood pressure. Stable
ruthenium nitrosyl complexes have been searched in order to release NO thus acting on vascular
smooth muscle relaxation. In view of the foregoing, this paper aims to synthesize, characterize
and perform reactivity studies of a new compound, the trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3. The
characterization of nitrosilocomplex was performed by means of spectroscopic techniques
(Infrared region vibrational spectroscopy, electron spectroscopy in the ultraviolet and visible
regions), 1H-nuclear magnetic resonance, and cyclic voltammetry. The synthesized complex
was then studied as to its ability to release NO° and the application of electric potential suggests
the formation of aquo-complex. The reduction by GSH indicates that there is the possibility of
NO° release occurring. The spectrophotometric titration showed that the conversion pH of the
NO+/NO2- species to the trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 complex is 11.59. In addition,
reactivity of nitrosyl complex facing superoxide radical was studied. The results suggested that
compound presented antioxidant activity against free radical. The results indicate the obtaining
of a new compound with the potential to act as a NO-releasing agent in the body. Cytotoxicity
studies, as well as vasodilation assay should be performed to assess its efficacy as a vasodilator
potential.
.
Keywords: Hypertension. Nitric oxide. Vasodilation. Ruthenium
10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – a) Diagrama do Orbital Molecular para a molécula óxido nítrico. b) Diagrama do
do Orbital Molecular para o íon nitrosônio...............................................................20
Figura 2 – Funções desempenhadas pelo óxido nítrico no organismo.................................... 22
Figura 3 – Conversão da L-arginina em L-citrulina, com a produção de NO...........................23
Figura 4 – Produção endógena de NO e sua atuação no relaxamento do músculo liso........... 24
Figura 5 – Liberadores de NO em uso clínico. a) Nitroglicerina. b) Nitroprussiato.............. .. 25
Figura 6 – Quimioterápicos a base de platina......................................................................... . 26
Figura 7 – Exemplos de complexos de rutênio sintetizados para diversos fins.................... .. 28
Figura 8 – Estruturas propostas paras os complexos sintetizados nesse trabalho a) -
a) trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+ b) trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ .................. 31
Figura 9 – Espectro Vibracional na região do infravermelho do ligante aaa
1,2-bis(4-piridil)etano (BPA) disperso em pastilha de KBr............................... .. 39
Figura 10 – Espectro Vibracional na região do infravermelho do complexo t
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(SO4)]Cl disperso em pastilha de KBr.......................... .. 39
Figura 11 – Espectro vibracional da espécie trans-[Ru(NH3)4(BPA)(SO4)]+ simulado no
no vácuo............................................................................................................... ... 40
Figura 12 – Geometrias otimizadas do complexos trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+ simulado no
no vácuo................................................................................................................ . 40
Figura 13 – Espectro eletrônico do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+ em água..... . 42
Figura 14 – Voltamograma cíclico para o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+ em
em NaTFA 0,1 mol L-1 pH=3,4. v= 100 mV s-1.................................................. .. 43
Figura 15 – Espectro vibracional de infravermelho do complexo.......
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 disperso em pastilha de KBr....................... . 44
Figura 16 – Espectro vibracional da espécie trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ simulado no
no vácuo............................................................................................................... .. 45
Figura 17 – Geometrias da coordenação do ligante NO ao átomo de rutênio.................. 46
Figura 18 – Voltamograma cíclico para o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ em
em NaTFA 0,1 mol L-1 pH=3,4. v= 100 mV s-1.................................................. .. 48
Figura 19 – Correlação entre valores de E1/2 vs ν(N≡O) para complexos de
deffórmula geral trans-[Ru(NH3)4(L)NO]n+ ....................................................... .. 50
11
Figura 20 – Espectro eletrônico do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ em água. O
O inset mostra a transição em 333 nm.................................................................. . 51
Figura 21 – Espectro eletrônico do ligante 1,2-bis(4-piridil)etano (BPA) em acetonitrila. 51
Figura 22 – Espectro eletrônico do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ em água......
e em acetonitrila.................................................................................................52
Figura 23 – Espectros eletrônicos teóricos da espécie trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+......
simulado em água................................................................................................. . 53
Figura 24 – Geometria otimizada do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ simulado em
emfágua.................................................................................................................. 53
Figura 25 – Contribuições dos orbitais moleculares da espécie trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ .....
em função de seus fragmentos............................................................................. .. 54
Figura 26 – Espectro eletrônico dos complexos: trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ e
eetrans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4](PF6) em água..................................................... . 55
Figura 27 – Espectro de RMN 1H do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+............... .. 56
Figura 28 – Gráfico de absorbância versus pH para o íon complexo......
trans-[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+............................................................................ .. 58
Figura 29 – Espectros vibracionais na região do infravermelho, monitorando a reação......
entre o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+ e GSH com o decorrer do
dogtempo............................................................................................................ . 60
Figura 30 – Reação entre o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ e GSH......
acompanhada por espectroscopia de absorção na região do UV-Vis................. . 62
Figura 31 – Efeitos dos íons complexos trans-[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+ (a) e
eetrans-[Ru(NH3)4(SO4)(BPA)]+ (b) como possíveis sequestradores de O2-•.... . 64
Figura 32 – Curva de atividade sequestradora de O2-• para o íon complexo......
trans-[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+em diferentes concentrações............................. . 65
12
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Lista de reagentes com suas respectivas procedências e grau de pureza............. .. 32
Tabela 2 – Dados de Análise Elementar do composto trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3. 44
Tabela 3 – Tentativa de atribuição dos modos vibracionais dos complexo.....
trans- [Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3.................................................................... . 45
Tabela 4 – Valores para o estiramento da ligação NO em alguns complexos......................... 46
Tabela 5 – Atribuições do espectro de RMN 1H (a) do íon complexo.....
trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+e (b) ligante livre.................................................... . 57
Tabela 6 – Valores de constante de equilíbrio (K) para reação de interconversão......
NO+/NO2−, frequência de estiramento da ligação N≡O+, e E1/2 vs Ag/AgCl......
para o processo NO+/NO0, para sistemas trans-[Ru(NH3)4(L)NO]n+............... .. 59
13
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1 – Esquema reacional dos processos eletroquímicos e químico envolvidos,......
quando uma solução aquosa NaTFA 0,1 mol L-1 pH=3,4......
v= 100 mV s-1,contendo o íon complexo trans-[Ru(NH3)4SO4(BPA)]3+,.. é
éesubmetida a varredura de 600 mV a -500 mV vs Ag/AgCl......
Temperatura ambiente de 25C.......................................................................... 43
Esquema 2 – Esquema reacional dos processos eletroquímicos e químico envolvidos,.....
quando uma solução aquosa NaTFA 0,1 Mol L-1 pH=3,4. v= 100 mV s-1,.....
contendo o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+, é submetida a.....
varredura de 500 mV a -500 mV vs Ag/AgCl.................................................. 49
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
BPA 1,2-bis(4-piridil)etano
cGMP Guanosina-3’,5’- monofosfato cíclica
DFT Teoria do Funcional de Densidade
E1/2 Potencial de Meia Onda
ECE Mecanismo eletroquímico-químico-eletroquímico
EDRF Fator Relaxante Derivado do Endotélio
GSH Redutor Biológico Glutationa
GTP Guanosina trifosfato
HAS Hipertensão Arterial Sistêmica
HOMO Orbital Molecular Ocupado de Maior Energia
HPLC Cromatografia Líquida de Alta Eficiência
HTFA Ácido trifluoroacético
IL Intraligante
LMCT Transferência de Carga Ligante-Metal
LUMO Orbital Molecular Desocupado de Menor Energia
MLCT Transferência de Carga Metal-Ligante
NaOH Hidróxido de Sódio
NaTFA Trifluoroacetato de Sódio
NOS Óxido Nítrico Sintetase
PKG Proteína Quinase Dependente de cGMP
py Piridina
pz Pirazina
RMN Ressonância Magnética Nuclear
15
sGC Guanilato Ciclase Solúvel
SNP Nitroprussiato de sódio
UV-Vis Ultravioleta e Visível
v Velocidade de Varredura
υas Estiramento Antissimétrico
υs Estiramento Simétrico
δ Deformação Angular no Plano
γ Deformação Angular Fora do Plano
ε Coeficientes de Absortividade Molar
λ Comprimento de Onda
µA Microampere
16
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 18
1.1 Hipertensão Arterial.................................................................................................. 18
1.2 Endotélio ..................................................................................................................... 19
1.3 Óxido Nítrico .............................................................................................................. 20
1.4 Compostos de coordenação com aplicação biológica ............................................. 25
2 JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS .......................................................................... 30
3 METODOLOGIA ...................................................................................................... 32
3.1 Atmosfera inerte ........................................................................................................ 32
3.2 Reagentes .................................................................................................................... 32
3.3 Soluções ...................................................................................................................... 33
3.4 Solventes ..................................................................................................................... 33
3.5 Síntese dos complexos ................................................................................................ 33
3.5.1 Síntese do complexo [Ru(NH3)5Cl]Cl2 ....................................................................... 33
3.5.2 Síntese do complexo trans-[Ru(NH3)4SO2Cl]Cl ........................................................ 34
3.5.3 Síntese do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]Cl ................................................. 34
3.5.4 Síntese do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO](PF6)3 ........................................... 34
4 TÉCNICAS EXPERIMENTAIS E EQUIPAMENTOS ........................................ 35
4.1 Medidas Eletroquímicas............................................................................................ 35
4.2 Espectroscopia Eletrônica de Absorção na Região do Ultravioleta e Visível ...... 35
4.3 Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho ..................................... 35
4.4 Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear ............................................... 35
4.5 Análise Elementar...................................................................................................... 36
4.6 Cálculos Teóricos ....................................................................................................... 36
4.7 ENSAIOS DE REATIVIDADE ................................................................................ 37
4.7.1 Determinação da constante de equilíbrio de conversão NO+/NO2- .......................... 37
17
4.7.2 Estudo Reacional do Íon Complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA(NO)](PF6)3.....
com Redutor Biológico Glutationa (GSH) ............................................................... 37
4.7.3 Reatividade com radical superóxido .......................................................................... 37
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO... ........................................................................... 38
5.1 Caracterização do complexo trans-[Ru(NH3)4(SO4)(BPA)]Cl ............................... 38
5.1.1 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho .......................................... 38
5.1.2 Espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e do visível .............................. 40
5.1.3 Eletroquímica .............................................................................................................. 42
5.2 Caracterização do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 ......................... 44
5.2.1 Caracterização do sólido trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 ................................. 44
5.2.2 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho .......................................... 44
5.2.3 Eletroquímica .............................................................................................................. 47
5.2.4 Espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e do visível .............................. 50
5.2.5 Ressonância magnética nuclear ................................................................................ 55
5.2.6 Ensaios de reatividade ................................................................................................ 58
5.2.6.1 Determinação da constante de equilíbrio de conversão NO+/NO2-. ............................ 58
5.2.6.2 Estudo Reacional do Íon Complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA(NO)](PF6)3.........
com Redutor Biológico Glutationa (GSH) ................................................................. 60
5.2.6.3 Reatividade com radical superóxido........................................................................... 63
6 CONCLUSÕES ......................................................................................................... 66
REFERÊNCIAS........................................................................................................68
APÊN..APÊNDICE A - ATRIBUIÇÕES E VALORES DE COEFICIENTE.....
DE ABSORTIVIDADE MOLAR PARA O ÍON COMPLEXO.....
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ EM ÁGUA. ........................................................... 78
APÊN..APÊNDICE B – ESPECTRO DE RMN 1H DO LIGANTE1,2
1,2-BIS(4-PIRIDIL)ETANO (BPA) em CDCl3..................................................... 79
APÊN..APÊNDICE C - CONTORNOS DE ORBITAIS MOLECULARES.....
SELECIONADOS DO ÍON COMPLEXO trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+....... 80
18
1 INTRODUÇÃO
1.1 Hipertensão Arterial
A pressão arterial no sistema vascular é regulado por fatores que contraem ou
relaxam as artérias de forma equilibrada, quando há a predominância de fatores que contraem
as artérias, ocorre a chamada hipertensão arterial primária. O aumento da pressão arterial é um
fator de risco para o surgimento de doenças cardiovasculares e cerebrovascular(KANNEL et
al., 1981; LEWINGTON et al., 2002).
A hipertensão arterial é definida atualmente como o aumento da pressão arterial
acima de 140/90mmHg. Algumas pesquisas mostram que 45 a 55% dos homens e 45 a 65%
das mulheres na faixa etária de 45 a 70 anos apresentam alguma predisposição em desenvolver
hipertensão(EGAN; ZHAO; AXON, 2010). A hipertensão atinge um terço dos adultos nos
EUA(ASSOCIATION, 2017). No Brasil estima-se que 30% da população adulta apresente
problemas de hipertensão, quando se analisa para a faixa etária acima de 60 anos esse valor
sobe para mais de 60%(HIPERTENSÃO ARTERIAL, 2008). No Brasil doenças
cardiovasculares têm sido a principal causa de morte, e estima-se que entre 2013-2014
ocorreram 346.896 óbitos por doenças do aparelho circulatório.
A hipertensão arterial sistêmica (HAS) é atualmente uma das maiores causas de
procura de atendimento em unidades ou postos de saúdes. Mundialmente está relacionada com
doenças cardiovasculares e como consequência para AVCs, insuficiência renal crônica,
vasculopatias e trombo-embólicas. Segundo revelam alguns estudos um aumento de 20mmHg
na pressão sistólica e 10 mmHg na pressão diastólica elevam em 50% a mortalidade tanto em
casos de isquemia cardíaca, quanto por acidente vascular cerebral(CHOBANIAN et al., 2003).
A patogênese da HAS está relacionada com diversos mecanismos, do que decorre
um desequilíbrio na regulação autônoma dos vasos pelo tônus simpático e parassimpático com
um aumento nos níveis de adrenalina, ativação de sistemas secundários, hipersensibilidade ao
sódio, resistência insulínica, dentre outros fatores(SIERRA-GALÁN LM, SAUZA-SOSA JC,
SHVEID-GERSON D, LÓPEZ-GUZMÁN JA, BAÑOS-ARAUJO JA, 2015).
Ao se observar o crescente número de óbitos decorrentes de doenças
cardiovasculares, tem-se que lembrar que a hipertensão e suas consequências estão relacionadas
com a arteriosclerose, e esta tende a aumentar com o envelhecimento da população,
19
desenvolvimento econômico e a urbanização, com a consequente mudança de hábitos na
alimentação, como o consumo de “fastfoods” e refrigerantes, ricos em gorduras saturadas e uma
queda drástica na realização de atividades físicas(PALOMBO; KOZAKOVA, 2016).
A arteriosclerose pode se originar a partir de duas vias: Espontânea, que tem relação
com a disfunção endotelial, na qual ocorrem lesões crônicas no endotélio, que podem ser
causadas pela turbulência no fluxo sanguíneo, alguns eventos inflamatórios com a substituição
das células endoteliais por uma placa arteriosclerótica com acúmulo de lipídeos e fibrose, com
a crescente perda de elastina e agregação plaquetária, culminando com o enrijecimento da
parede vascular. A arteriosclerose acelerada ocorre principalmente após transplantes cardíacos,
cirurgias de revascularização do miocárdio, entre outras.
1.2 Endotélio
O endotélio é formado por uma única camada de células achatadas e que possui
uma área superficial de 350m2. Essas células são responsáveis por regular inúmeras respostas
como: angiogênese, resposta inflamatória, homeostase, tônus e permeabilidade
vascular(FÉLÉTOU; VANHOUTTE, 2006), respondendo à estímulos químicos, citocinas,
estresse mecânico, mudança de pH e variação de pressão.
A importância do endotélio com a finalidade de regular o tônus dos vasos
sanguíneos, foi proposta inicialmente em 1978 pela existência de um fator de relaxamento e
que era atribuído a acetilcolina. Posteriormente foi postulado a existência de um fator de
relaxamento dependente do endotélio, tal substância endógena deveria ser altamente difusível
e dependente dos íons cálcio, que na presença de agentes como acetilcolina, brandicinina,
substância P, ATP e serotonina causam o relaxamento da vasculatura independente da
hiperpolarização do músculo liso, seguida pelo aumento nos níveis de monofosfato de
guanosina cíclico (GMPc) que era inativada pela hemoglobina (liga-se ao óxido nítrico),
podendo ser destruído por ânions superóxido e outros radicais livres(FURCHGOTT, 1987,
1989). Ferid Murad e colaboradores já tinham demonstrado que compostos
nitrovasodilatadores, doadores de NO, eram capazes de ativar a guanilato ciclase solúvel (GCs),
promovendo o relaxamento muscular. Então eles propuseram que o fator de relaxamento
dependente do endotélio, sintetizado na presença de um endotélio íntegro a partir de
experimentos com acetilcolina, era o próprio NO(MURAD, F.; MITTAL, C.K.; ARNOLD,
W.P.; KATSUKI, S.; KIMURA, 1978).
20
O óxido nítrico (NO), uma vez sintetizado a partir do seu precursor, o aminoácido
L-arginina(PALMER et al., 1988) liga-se ao grupo heme ferroso da enzima guanilato ciclase
solúvel, conduzindo a conversão do trifosfatato de guanosina( GTP) em GMPc provocando o
relaxamento da musculatura lisa vascular(SU, 2015). As drogas doadoras de NO já são
conhecidas na literatura como ativadores da guanilato ciclase solúvel, podendo citar-se como
exemplo a nitroglicerina, o nitroprussiato de sódio, dentre outros(BRIONI et al., 2002).
1.3 Óxido Nítrico
O óxido nítrico é uma molécula inorgânica paramagnética e que na natureza,
apresenta-se como um gás incolor (P.E. = -151,7°C) termodinamicamente instável (ΔHf° = 90,2
kJ.mol-1, ΔGº = 86,57 kJ mol-1) sendo decomposto nos gases nitrogênio e oxigênio a altas
temperaturas. Nas condições ambientes (25°C, 1atm) apresenta baixa solubilidades em
solventes polares devido ao seu caráter lipofílico apresenta uma solubilidade cerca de 7 a 8
vezes maior em solventes apolares do que em água(BUTLER, A.R.; NICHOLSON, 2003). A
análise do diagrama de orbitais moleculares do NO (Figura 1.a), mostra que este apresenta um
número ímpar de elétrons, o que lhe confere um caráter paramagnético, e que este elétron
desemparelhado encontra-se em um orbital π*. Ainda de acordo com a Figura 1.a
observa-se que a ordem de ligação dessa espécie é 2,5(HUGHES, 1999). Por possuir elevada
reatividade, pode ser oxidado dando origem ao íon nitrosônio (NO+) pela perda do elétron
desemparelhado no orbital π*, o que lhe confere uma ordem de ligação 3 (Figura 1.b), sendo
esta espécie isoeletrônica das moléculas N2 e CO.
Figura 1 – a) Diagrama do Orbital Molecular para a molécula do óxido nítrico. b) Diagrama do
Orbital Molecular para o íon nitrosônio.
Fonte: Adaptado de (GARY L. MIESSLER PAUL J. FISCHER, 2014).
21
Até o início dos anos 1980, o NO era um composto atribuído apenas algumas
aplicações em catálise(KRISHNA, 1983) e relacionado com problemas de poluição
ambiental(RICHTER-ADDO; LEGZDINS; BURSTYN, 2002), entretanto a partir das
descobertas de Ignarro, Furchgott e Murad, esse panorama mudou, uma vez que seus trabalhos
levaram a conclusão que o Fator Relaxante Derivado do Endotélio (EDRF) era o próprio óxido
nítrico. Apesar das dúvidas e críticas, o óxido nítrico foi eleito a molécula do ano em 1992 pela
revista Science e os três pesquisadores foram agraciados com o Prêmio Nobel de Medicina e
Fisiologia em 1998 pela contribuição na compreensão dos mecanismos de sinalização
endógena(TOLEDO; AUGUSTO, 2012).
A partir da descoberta da produção endógena do NO pelas células endoteliais,
inúmeros grupos de pesquisa se voltaram para investigar sua atividade biológica, bem como,
na produção de fármacos que pudessem atuar na liberação ou captura de NO em meio
fisiológico. Dessa forma, foram identificadas diversas funções para o NO conforme
esquematizado na Figura 2, entre as quais, pode-se citar a regulação do tônus vascular(LIBBY,
2002; VANE, J.R.; ANGGARD, E.E.; BOTTING, 1990), efeitos inibitórios na adesão
plaquetária(RADOMSKI; PALMER; BR, 1987); o NO executa funções complexas atuando
como uma molécula mensageira intra ou extracelular. Além de seu papel no sistema
cardiovascular, o NO exibe um amplo espectro de ações fisiológicas como
neurotransmissão(XUE et al., 2000) e formação de memória(BON; GARTHWAITE, 2003),
regulação da pressão sanguinea(ATOCHIN; HUANG, 2010), e participação no mecanismo de
defesa contra microorganismos e células tumorais(WILLIAMS; DJAMGOZ, 2005) pelos
macrófagos e regeneração do figado(CARNOVALE; RONCO, 2012). Contudo, o NO também
está relacionado a processos patológicos(HOBBS; HIGGS; MONCADA, 1999) incluindo
choque séptico associado a hipotensão, neurotoxicidade(DAWSON et al., 1991) e
neurodegeneração, processos inflamatórios(IALENTI et al., 1992), hipóxia, diabete tipo
I(CORBETT et al., 1994) e citotoxicidade mediada por macrofagos(KRÖNCKE, K.-D.;
FUNDA, J.; BERSCHICK, B.; KOLB, H.; KOLB BACHOFEN, 1991).
22
Figura 2 – Funções desempenhadas pelo óxido nítrico no organismo.
Fonte: elaborado pelo autor
A despeito do NO estar envolvido em inúmeras funções biológicas, o
comprometimento da função vascular é o foco principal em estudos de novas substâncias
vasoativas, principalmente as anti-hipertensivas, com o intuito de repor a quantidade de NO
necessária ao funcionamento normal do organismo(BARRETO; CORREIA; MUSCARÁ,
2005).
As células endoteliais respondem a diversos estímulos externos, produzindo e
secretando inúmeras substâncias biologicamente ativas, como agentes vasoconstritores e
vasodilatadores. O NO é a principal substância vasodilatadora produzida pelo endotélio e um
importante modulador em muitos fenômenos fisiológicos(KOJDA; HARRISON, 1999;
SCHIFFRIN et al., 2000; THIJSSEN et al., 2008; VERMA; ANDERSON, 2002).
A síntese de NO (Figura 3) envolve duas etapas. inicialmente, ocorre a hidroxilação
de um dos nitrogênios guanidinos da L-arginina para gerar a NG-hidroxi-L-arginina (NHA),
envolvendo provavelmente o complexo heme da enzima óxido nítrico sintase (NOS). Em
seguida, ocorre a conversão da NHA em NO e L-citrulina(CERQUEIRA; YOSHIDA, 2002;
PALMER; ASHTON; MONCADA, 1988; SANT’ANA DUSSE; VIEIRA; CARVALHO,
2003; SCHMIDT et al., 1988). A enzima óxido nítrico sintase endotelial pertence a uma família
de enzimas denominadas NO sintases (NOS), diferindo não só no propósito para o qual o óxido
nítrico é produzido, mas também na localização e condições onde o mesmo é sintetizado(LEI et al.,
2013). Existem diferentes isoformas de NO sintases: a neuronal (nNOS ou NOS-1, porque foi
a primeira isoforma descrita(BUTLER, A.R.; NICHOLSON, 2003; IGNARRO, 2009)) e a
endotelial (eNOS, NOS-3). Ambas as enzimas são reguladas por cálcio-calmodulina. A terceira
isoforma é denomindada induzível (iNOS, NOS-2) sendo esta regulada por estimulação de
23
citocinas, produzindo grandes quantidades de NO, extrapolando as quantidades produzidas
pelas outras duas isoformas(WALFORD; LOSCALZO, 2003).
Figura 3 – Conversão da L-arginina em L-citrulina, com a produção de NO
Fonte: adaptado de (BUTLER, A.R.; NICHOLSON, 2003)
A fim de se investigar a ação de fármacos sobre a produção de NO pelas células
bem como avaliar se o efeito vascular dessas substâncias é devido à ação do NO, diferentes
metodologias são utilizadas. Dessa forma, para investigar-se a produção do NO por esses
compostos, utiliza-se inibidores da enzima responsável por sua síntese, por exemplo, inibidores
da e-NOS. Entre estes inibidores encontramos a N-monometil-L-arginina (L-NMMA), N-nitro-
L-arginina (L-NA), N-nitro-L-arginina metil éster (L-NAME). O L-NAME promove um efeito
competidor com a L-arginina, ocasionando a redução da síntese de NO nas camadas das células
endoteliais pelo bloqueio da ação eNOS(PALMER; ASHTON; MONCADA, 1988; ROSSI et
al., 2009). Estes análogos competem com a L-arginina e agem como inibidores
estereoespecíficos da NOS. Vários desses inibidores têm sido utilizados também em estudos
da função do NO, tanto em células isoladas como in vivo(REES et al., 1990).
Devido ao seu pequeno tamanho e sua característica lipofílica o NO produzido,
difunde-se rapidamente para a musculatura lisa interagindo diretamente com o ferro do grupo
heme da enzima guanilato ciclase (sGC) tornando-a ativa, a qual catalisa a saída de dois
grupamentos fosfato da molécula de guanosina trifosfato cíclica (GTP) resultando na formação
de guanosina monofosfato cíclica (cGMP). A elevação da concentração de cGMP na célula
muscular lisa, resulta no relaxamento vascular(SANT’ANA DUSSE; VIEIRA; CARVALHO,
2003) (Figura 4). O relaxamento da musculatura lisa vascular ocorre devido a diminuição da
24
Figura 4 – Produção endógena de NO e sua atuação no relaxamento do músculo liso.
concentração de Ca2+ intracelular, esta diminuição é decorrente da redução direta do transporte
de Ca2+ para o interior da célula, sequestrando, Ca2+ excedente do líquido intracelular para o
interior do retículo sarcoplasmático, pela inibição da liberação de Ca2+ do retículo
sarcoplasmático entre outras formas(FORD; LORKOVIC, 2002; RADOMSKI; PALMER; BR,
1987).
Fonte: elaborado pelo autor
A enzima sGC se desliga do NO, após a vasodilatação de uma forma ainda
desconhecida. É sabido que a produção de cGMP é interrompida segundos após a remoção do
NO da enzima guanilato ciclase(BUTLER, A.R.; NICHOLSON, 2003). O sistema sGC/cGMP
desempenha papel central na ação fisiológica do NO(SNYDER; BREDT, 1992). Quando este
deixa a célula endotelial em direção a corrente sanguínea pode penetrar nas plaquetas, no
interior das plaquetas, de modo semelhante ao que ocorre nas células musculares, o NO
promove um aumento nas concentrações de cGMP e a consequente diminuição nas
concentrações de Ca2+ livre. Como o Ca2+ é peça fundamenta no processo de ativação
plaquetária, esse processo estará inibido. As plaquetas humanas possuem e-NOS e são também
produtoras de NO. Tanto o NO oriundo das células endoteliais quanto o produzido
endogenamente desempenham papel no controle da função plaquetária(VASTA, V.; MEACCI
E, FARNARARO M, 1995; WOLIN, 2000)
Se o NO penetra nas hemácias, ele é eliminado na forma de nitrato, através de sua
reação com o ferro da hemoglobina (Hb), tanto oxigenada (Hb-O2) quanto
desoxigenada(WOLIN, 2000).
25
O papel do NO em diversas circunstâncias, é causa de diversos estudos. Já se sabe
que o desequilíbrio na biodisponibilidade de NO está relacionado com diversas patologias,
evidenciando a necessidade da sua disponibilidade em concentrações adequadas, pois uma
elevada concentração do mesmo pode ocasionar a morte das células através de processos como
o stress oxidativo, danos no DNA e desequilíbrio de cálcio citosólico. Em contrapartida, em
concentrações reduzidas, pode-se relacionar à hipertensão e à disfunção endotelial. Esta
insuficiência de NO pode ser suprida, através da administração de substâncias doadoras de
NO(CHUNG et al., 2001; DUSTING; MACDONALD, [s.d.]). Doadores de NO como o
nitroprussiato de sódio e a nitroglicerina (Figura 5), são utilizados há décadas como agentes
vasodilatadores. Embora continuem sendo utilizados clinicamente, ambos apresentam efeitos
colaterais significativos: nitroprussiato de sódio pode liberar cianeto; nitratos orgânicos,
incluindo nitroglicerina, podem causar enxaqueca e desenvolvimento de tolerância(MILLER;
MEGSON, 2007). Novos compostos tem sido estudados com o objetivo de liberarem NO no
ambiente vascular de maneira controlada sendo úteis para o tratamento de doenças vasculares.
Por esse motivo, diversos grupos de pesquisa hoje estudam a interação do NO com complexos
de metais de transição a fim de criar compostos com potencialidade de tornarem-se fármacos
liberadores de NO(TFOUNI et al., 2003). Um dos obstáculos no desenvolvimento de novos
fármacos doadores de NO é a modulação da cinética de liberação dos mesmos.
Figura 5 – Liberadores de NO em uso clínico. a) Nitroglicerina. b) Nitroprussiato
de sódio.
Fonte: elaborado pelo autor
1.4 Compostos de coordenação com aplicação biológica
Metais preciosos vêm sendo utilizado no tratamento de certas doenças, desde os
primórdios da humanidade. O ouro, por exemplo, era empregado para ações terapêuticas na
China. Ferro, Zinco, cobre, mercúrio entre outros foram usados em práticas médicas desde a
26
Antiguidade até a Idade Média(FERREIRA, 2009). Apesar de saber que alguns elementos
metálicos e/ou seus compostos sejam benéficos para o organismo, ainda há muita resistência
pela comunidade cientifica em aceitar a sua utilização, seja porque o seu mecanismo de ação
ainda não foi completamente esclarecido, ou o que ocorre na maioria dos casos é uma certa
resistência em se utilizar compostos metálicos como agentes farmacológicos.
Compostos de coordenação tem sido extensivamente pesquisados nos últimos anos,
a fim de se verificar sua eficácia como novos metalofármacos, como estratégia para o
tratamento de diversas patologia(BASTOS et al., 2014; PEREIRA et al., 2015). Complexos de
platina, tais como a cisplatina, carboplatina e oxaplatina (Figura 6), fazem parte das drogas
utilizadas na quimioterapia(ZHAO, J.; GOU, S.; SUN, Y.; YIN, R.; WANG, 2012), contudo
apesar de terem obtido êxito no tratamento de alguns tipos de câncer, esses compostos
apresentaram diversas reações adversas provenientes dos derivados da platina, como
neurotoxicidade, danos renais e resistência a essas drogas(HARTMANN; LIPP, 2003;
MARKMAN, 2003) levando os cientistas a buscarem novas drogas baseadas em outros metais
como ferro, ouro, ósmio, titânio, cobre, entre outros(KEPPLER, B.K.; HENN, M.; JUHL,
U.M.; BERGER, M.R.; NIEBL, R.; WAGNER, 1989; KOSTOVA, 2006, 2009). Outro metal
de interesse é o rutênio, compostos de coordenação desse elemento vem sendo bastante
estudados para diversas aplicações, como em terapia fotodinâmica, devido as propriedades
ópticas de alguns compostos(ABREU et al., 2017; DE SOUSA et al., 2017), tendo sido obtidos
resultados bastante promissores.
Figura 6 – Quimioterápicos a base de platina.
Fonte: elaborado pelo autor.
Compostos de rutênio(II) e derivados têm sido exaustivamente estudados(LITKE;
ERSHOV; MEYER, 2014; POYNTON et al., 2017; RUFFRAY et al., 2016; RUMINSKI et al.,
2016), para aplicação em diversas áreas, especialmente para fins terapêuticos, como no
tratamento de neoplasias(CLARKE, 2002; CRAVER et al., 2010; DYSON; SAVA, 2006;
27
SERLI et al., 2005). Esse interesse se deve dentre outros motivos: apresentar-se na forma
hexacoordenada (geometria de um octaedro distorcido), apresentar dois estados de oxidação
estáveis ( II e III) em meio fisiológico, potencial redox acessível às condições biológicas,
reatividade e tempo de meia vida do estado excitado, emissão luminescente, suas propriedades
fotoquímicas e similaridade com o ferro em relação ao seu metabolismo em sistemas bilógicos.
Alguns desses complexos tem demonstrado potencialidades como vasodilatadores,
moduladores de neurotransmissão, anticarcinogênicos, liberadores de pequenas moléculas,
dispositivos moleculares, em eletrodo modificados, sensores, oleds e interações com
biomoléculas(COLASSON; CREDI; RAGAZZON, 2016; VÁZQUEZ; MARTÍNEZ, 2016).
Estudos com alguns desses complexos de rutênio(II) têm demonstrado que os mesmos podem
ser uma promissora alternativa aos complexos de platina, os quais já tem seus modos de ação
no tratamento de câncer definidos(DASARI; BERNARD TCHOUNWOU, 2014). Os
complexos de Ru(II) têm apresentado resultados animadores em estudos clínicos e menores
efeitos indesejados(MULAS et al., 2015).Entre os diversos compostos sintetizados e
largamente estudados destacam-se complexos do tipo trans-[Ru(NH3)4(L)(NO)]3+ formalmente
descritas na literatura na forma [RuII-NO+], sendo L = isocotinamida(isn), picolina(pic),
nicotinamida(nic), piridina(py), pirazina(pz), L-Histidina(L-Hist), imidazol(imN), 4-
picolina(4-pic), trietilfosfito (P(OEt)3) entre outros(BORDINI; FORD; TFOUNI, 2005;
TFOUNI et al., 2003), esses compostos são potenciais doadores de NO em meio
fisiológico(TOLEDO et al., 2004; TOLEDO; DOS SANTOS LIMA NETO; FRANCO, 2005)
após a redução ,química ou eletroquímica, monoeletrônica do íon nitrosônio
coordenado(TFOUNI et al., 2003) O estudo da reatividade de tetraminas de rutênio com ligante
nitrosil indicam que ocorre uma reação foto-redox, onde há a oxidação do centro metálico e a
redução do ligante nitrosil, seguido pela formação do aquocomplexo, ou através da irradiação
no comprimento de onda referente a transferência de carga do tipo metal-
ligante((NO+)π*←dπ(Ru)).
Devido as propriedades supracitadas, inúmeros complexos de rutênio tem sido
sintetizados para diversas aplicações, a fim de estudar suas potencialidades como doador de
óxido nítrico, Silva e colaboradores(SILVA et al., 2006) realizaram a síntese do complexo cis-
[Ru(bpy)2(SO3)(NO)]+ o qual após estudos, conclui-se que tem efeito vasodilatador , podendo
ser liberado por via fotoquímica ou eletroquímica. Complexos de rutênio contendo ligantes
bidentado, com anéis conjugados e assimétricos podem ligar-se ao DNA de forma
intercalada(DENG et al., 2005) causando danos ao mesmo, podendo ser aplicado no combate a
células neoplásicas; alguns desses complexos são apresentados na Figura 7.
28
Figura 7 – Exemplos de complexos de rutênio sintetizados para diversos fins.
Fonte: elaborado pelo autor.
Complexos de rutênio, também exibem potencial como agentes antiparasíticos e
tripanocidas(GAMBINO; OTERO, 2012), nitrosilo complexos de rutênio exercem atividade
contra Trypanosoma cruzi e Leishmania major, complexos de rutênio contendo o ligante
nitrosônio formam ligações Ru–NO com elevada estabilidade térmica, podendo haver a
liberação do NO por via fotoquímica ou redução monoeletrônica(TFOUNI et al., 2012).
Estudos com tetraaminas de rutênio (II) levaram à descoberta que a modificação do ligante
trans ao NO permite amplo controle da cinética de liberação do NO. Por exemplo, o composto
trans-[RuII(NH3)4(P(OEt)3) (NO+)](PF6)3 é capaz de liberar NO rapidamente (k-NO = 0,98 s-1,
25 °C). Dentre os compostos apresentados por Tfouni (TFOUNI et al., 2012) apenas trans-[Ru
(NH3)4(imC)(NO)]Cl3, em que ImC= imidazol coordenado como carbeno, apresenta k-NO
superior (k-NO =. 5,10 s-1) apresentando constantes de liberação de NO variando de 0,02 s-1
(L = 4-pic) a 4 s-1 (L = imC), em 25 0C, aumentando na seguinte ordem(TFOUNI et al., 2003):
isn ~ pic ~ nic ~ H2O ~ py ~ pz < L-His ~ imN < P(OEt)3 < imC. Contudo, o composto contendo
o ligante imC não apresenta atividade tripanocida significativa, tendo sido atribuído ao fato de
apresentar baixo potencial de redução (ENO+/NO0 = -0,32 V vs. NHE) situado no limite da janela
de potencial em meio biologico(LOPES et al., 2001). Todavia, o mesmo composto e outros
29
derivados, possuem a capacidade de liberar NO mediante irradiação com luz na faixa de 330-
440 nm(HOLANDA et al., 2008).
Níveis elevados de NO podem estar associados a diversos processos patológicos,
tais como choque séptico, doenças inflamatórias autoimunes e artrite(KARPUZOGLU;
AHMED, 2006; MONCADA; HIGGS, 2006; TFOUNI et al., 2012). Inibidores de iNOS tem
sido incessantemente pesquisados porém, não apresentaram ainda a seletividade desejável.
Capturadores de NO apresentam cinética que, assumindo-se um processo de segunda ordem,
dependem da concentração do composto e de NO(HARBRECHT, 2006). A elevada afinidade
do NO por rutênio e a estabilidade térmica da ligação Ru–NO viabilizam a atuação de
complexos de rutênio também como capturadores de NO(LEI et al., 2013; SU, 2015).
Complexos de rutênio com ligantes quelantes, tais como o EDTA, estão entre os mais
promissores capturadores de NO(HUTCHINGS et al., 2005), mas havendo também outros
complexos que exibem esse potencial(GHOSH et al., 2014; GHOSH; KUMAR; KUMAR,
2013).
Tendo em vista tudo que foi aqui abordado, é de extrema relevância, a busca
constante e o desenvolvimento de novas moléculas com potencialidades terapêuticas e
farmacológicas, em especial compostos de coordenação, visto que a química inorgânica sempre
subestimada na área de aplicações biológicas, e que nas últimas décadas, deu um enorme salto
no número de estudos relacionados. Dessa forma, o presente trabalho se propõe a síntese de um
novo nitrosil complexo, e realizar estudos de reatividade frente a espécies de interesse
biológico.
30
2 JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS
Atualmente a busca pelo desenvolvimento de novos metalofármacos capazes de
atuar satisfatoriamente em sistemas biológicos, visa principalmente uma maior eficiência
quando comparado a outros fármacos já existentes, bem como minimizar seus efeitos colaterais
em sistemas biológicos.
Compostos do tipo Ru-NO são potenciais doadores de NO, dessa forma podem
atuar como ativadores da enzima guanilato ciclase solúvel, aumentando o nível de cGMP
promovendo relaxamento do músculo liso vascular, podendo ser utilizados no tratamento da
hipertensão. Atualmente busca-se desenvolver novos metalofármacos que apresentem maior
estabilidade às condições fisiológicas e liberem mais eficazmente NO, exibindo maior efeito
relaxante.
Aminonitrosilo complexos de rutênio apresentam baixa toxicidade quando
comparados ao nitroprussiato de sódio (um clássico vasodilatador). Além disso, pode-se
modular a reatividade deste tipo de compostos a partir de uma escolha minuciosa do ligante na
posição trans ao NO.
Esse trabalho está consoante com diversos outros trabalhos em química inorgânica no
Brasil e no mundo, que buscam sintetizar compostos de coordenação à base de rutênio com o ligante
nitrosil coordenado ao centro metálico, e que possuam potenciais aplicações em sistemas biológicos
atuando principalmente como vasodilatadores; dado a crescente gama de aplicações, novas fontes
exógenas doadoras de NO são requeridas, sendo desejável apresentar como características baixa
toxicidade e fácil liberação in vivo. Devido à grande afinidade do NO por rutênio, complexos à
base desse metal, se mostram como fortes candidatos como agentes liberadores de NO, dessa
forma, como aminas não tendem a apresentar interação do tipo pi, sistemas de tetraaminas se
mostram favoráveis, para a realização de estudos sobre o efeito do ligante auxiliar na posição
trans ao NO e forma como este pode afetar afinidade e a consequente saída do mesmo da esfera
de coordenação in vtro e em meio fisiológico.
31
Os objetivos específicos desse trabalho são:
a. Sintetizar o complexo do tipo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO+)](PF6)3 , sendo BPA = 1,2-bis(4-
piridil)etano
b. Realizar a caracterização estrutural do complexo através das técnicas de espectroscopia
eletrônica na região do ultravioleta e visível, espectroscopia vibracional na região do
infravermelho, voltametria cíclica, ressonância magnética nuclear de 1H e microanálise;
c. Estudar a reatividade do complexo frente à redução química e eletroquímica;
d. Avaliar a atividade antioxidante dos complexos frente a radicais de interesse biológico;
Figura 8 – Estruturas propostas paras os complexos sintetizados nesse trabalho a) trans-
[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+ b) trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+.
a) b)
.
32
3 METODOLOGIA
3.1 Atmosfera inerte
Argônio, de procedência WHITE MARTINS, foi utilizado na execução de
experimentos que necessitavam de atmosfera isenta de oxigênio. O mesmo foi tratado por um
sistema de colunas contendo sílica gel, cloreto de cálcio e o catalisador BTS-R-11.9
3.2 Reagentes
Todos os reagentes utilizados possuem grau de pureza analítica e não sofreram
qualquer purificação prévia, estando listados na tabela 1 com sua respectiva procedência e grau de
pureza.
Tabela 1 – Lista de reagentes com suas respectivas procedências e grau de pureza.
Reagente Procedência Pureza
Tricloreto de rutênio (RuCl3xH2O) Precious Metals Online 99%
Hexafluorofosfato de Amônio (NH4PF6) Aldrich 95%
Ácido Trifluoroacético (HTFA) Sigma-Aldrich 99%
Brometo de Potássio (KBr) Vetec ≥99%
Nitrito de Sódio (NaNO2) Merck 99%
Sulfito de Sódio (NaSO3) Vetec 98%
Metabissulfito de Sódio (Na2S2O5) Vetec 98%
1,2-bis(4-piridil)etano (BPA) Sigma-Aldrich 99%
Glutationa (GSH) Sigma-Aldrich 99%
Citocromo-c Fluka Analytical
≥90 %
Xantina Oxidase Serva -
Hipoxantina
Sigma -
Catalase Sigma (Life Science) -
Fosfato de Potássio Monobásico (KH2PO4) Sigma-Aldrich
≥99%
Fosfato de Potássio dibásico (K2HPO4)
Sigma-Aldrich
≥98%
Hidróxido de Sódio (NaOH) Sigma-Aldrich -
Fonte: elaborado pelo autor.
33
3.3 Soluções
A água utilizada em todos os procedimentos foi tratada em um equipamento de
ultrapurificação de água, apresentando resistividade aproximada de 18,2 MΩ.cm à 25°C (Direct
Q® 3UV com bomba da MILLIPORE). As soluções 0,1 e 0,5 molL-1 do tampão fosfato de
sódio foram preparadas havendo posterior ajuste do pH de cada uma para 7,4, tendo sido
preparadas no dia anterior as medidas, e estocadas sob refrigeração. A solução de ácido
trifluoroacético 0,1 molL-1 foi preparada e o pH ajustado uma solução de hidróxido de sódio
em 3,2, sendo estocada a temperatura ambiente, para posteriormente ser utilizada como
eletrólito suporte nas medidas eletroquímicas.
3.4 Solventes
Os solventes utilizados, etanol e acetona, de procedência Synth foram utilizados nas
sínteses sem nenhum tratamento prévio. Quando necessário também foram utilizados solventes
com grau de pureza padrão HPLC da marca Tédia.
3.5 Síntese dos complexos
3.5.1 Síntese do complexo [Ru(NH3)5Cl]Cl2(ALLEN, A.D.; BOTTOMLEY, F.; HARRIS,
R.D.; REISALU, V.P.; SENOFF, 1970)
2,0g (8,86 mmol) de tricloreto de rutênio RuCl3.2H2O, foram dissolvidos em 27 mL
de água destilada. A seguir adicionou-se cuidadosamente 26,0 mL de hidrato de hidrazina
(NH2.NH2 xH2O) sob agitação constante e banho de gelo. A mistura permaneceu reagindo por
6 horas e, em seguida, adicionou-se 50,0 mL de HCl concentrado, sob banho de gelo e agitação.
A solução foi submetida a refluxo por 2 horas, ocorrendo à formação de um precipitado
amarelo. A mistura foi resfriada, o sólido filtrado e lavado por diversas vezes com HCl 1,5
mol.L-1 gelado.
Recristalização: O sólido foi dissolvido em 200,0 mL de HCl 0,1 mol.L-1 a quente
(50-60ºC), e a solução resultante foi filtrada a quente após completa dissolução. O sólido foi
reprecipitado pela adição de HCl concentrado à solução sob banho de gelo. O sólido amarelo
foi filtrado, seco à vácuo e estocado ao abrigo da luz.
34
3.5.2 Síntese do complexo trans-[Ru(NH3)4SO2Cl]Cl(VOGT; KATZ; WIBERLEY, 1965)
2,77g (0,001 mol) de trans-[Ru(NH3)4(HSO3)2]Cl foram dissolvidos em 325,0 mL
de uma solução 1:1 de H2O/HCl pelo aquecimento e deixada em refluxo por 15 min, o tornou-
se de uma coloração cor de ferrugem, quando tratado com ácido, e foi resfriado lentamente,
produzindo uma solução vermelho-escura. A solução foi filtrada a quente, e reaquecida para
redissolver alguns cristais formados, e foi resfriada lentamente durante a noite. Cristais em
forma de agulha laranja avermelhado de trans-[Ru(NH3)4SO2Cl]Cl foram formados e a solução
filtrado, e lavada primeiro com H2O/HCl 1:1, seguido por etanol e secado sob vácuo à
temperatura ambiente.
3.5.3 Síntese do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]Cl
100,00 mg do complexo trans-[Ru(NH3)4SO2Cl]Cl (0,328 mmol) foram
dissolvidos em 3 mL de solução de bicarbonato de sódio (NaHCO3) 0,1 mol.L-1, previamente
dearedo durante 10 minutos com borbulhamento de Argônio. Foi adicionado 181,00 mg (1,31
mmol) do ligante L (BPA) e após decorridos 20 minutos de reação foi acrescentado 2 mL de
HCl 6 mol.L-1 e 2,50 mL de H2O2. Após 30 minutos de reação, a solução foi rotoevaporada para
redução do volume e adicionou-se etanol gelado, após 24h na geladeira, obteve-se um
precipitado amarelo que foi lavado e posteriormente filtrado e seco sob vácuo.
3.5.4 Síntese do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO](PF6)3
50 mg do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]Cl (0,228 mmol) foram dissolvidos
em 3mL de HPF6 0,1 mol L-1 contendo algumas pastilhas de Hg/Zn sob agitação constante e
em atmosfera de Argônio durante aproximadamente 1,5h. Em seguida, a solução foi transferida
para um balão contendo 1 mL de água contendo 150 mg ( 2,28 mmol) de NaNO2 deixando-se
reagir por 1 hora. Após 24 horas na geladeira, a solução foi filtrada e ao sobrenadante foi
adicionado etanol gelado, até se observar uma turbidez na mesma, e levado novamente à
geladeira. Obteve-se um precipitado branco que foi filtrado à vácuo.
35
4 TÉCNICAS EXPERIMENTAIS E EQUIPAMENTOS
4.1 Medidas Eletroquímicas
As medidas eletroquímicas foram realizadas em um em um sistema eletroquímico
da BASi Epsilon-EC-Ver.2.00.71-USB, à temperatura ambiente, usando-se uma solução de
ácido trifluoroacético 0,1molL-1 ajustada para o pH 3,2 como eletrólito suporte, e uma célula
convencional de três eletrodos: platina, carbono vítreo e prata-cloreto de prata, como eletrodos
auxiliar, trabalho e referência, respectivamente.
4.2 Espectroscopia Eletrônica de Absorção na Região do Ultravioleta e Visível
Os espectros eletrônicos, nas regiões do visível e do ultravioleta, foram obtidos em
um espectrofotômetro Hewlett-Packard, modelo 8453 Diode-Array. As amostras foram
analisadas em solução utilizando célula de quartzo retangular de caminho óptico de 1,0 cm. As
medidas de absorbância foram efetuadas pela leitura direta dos espectros, usando-se como
branco o respectivo solvente.
4.3 Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho
Os espectros dos compostos foram obtidos a partir de amostras dispersas em
pastilhas de KBr (Brometo de potássio) e utilizando-se um Espectrofotômetro de Infravermelho
com transformada de Fourier – FTIR, marca ABB – Bommen, modelo FTLA2000-102,
apresentando uma janela espectral de 400 a 4000 cm-1. Os valores das frequências foram obtidos
através da leitura direta nos espectros vibracionais, fazendo-se as devidas correções das linhas
de base.
4.4 Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear
Os espectros de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H) foram obtidos
em um espectrômetro AVANCE DPX 500 Bruker, a 500 MHz. As medidas foram realizadas
em água deuterada.
36
4.5 Análise Elementar
A análise elementar do complexo sintetizado foi realizada por procedimento
microanalítico, obtidas em um analisador elementar Perkin Elmer 2400 Series II, do Programa
de Pós Graduação em Química da Universidade Federal do Ceará, atestando a composição do
complexo sintetizado.
4.6 Cálculos Teóricos
Cálculos computacionais foram realizados por meio do Centro Nacional de
Processamento de Alto Desempenho, instalado na UFC, utilizando-se os softwares GaussView
5,0(DENNINGTON, R.; KEITH, T.; MILLAM, 2009), para o desenho das geometrias, e
Gaussian 9,0(FRISCH, M. J.; TRUCKS, G. W.; SCHLEGEL, H. B.; SCUSERIA, G. E.;
ROBB, M. A.; CHEESEMAN, J. R.; SCALMANI, G.; BARONE, V.; MENNUCCI, B.;
PETERSSON, G. A.; NAKATSUJI, H.; CARICATO, M.; LI, X.; HRATCHIAN, H. P.;
IZMAYLOV, A. F.; BLOINO, J.; ZHENG, G.; SONNENB, 2009) para execução dos cálculos.
A Otimização da geometria do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ foi efetuada
utilizando a Teoria do Funcional de Densidade(JENSEN, 2007) através do método
B3LYP(JENSEN, 2007). O conjunto de bases utilizadas foram LANL2DZ(HAY; WADT,
1985; WADT; HAY, 1985) para descrever o átomo de rutênio, e para os demais átomos foi a
base 6-31G(d)(FRENKING; KOCH, 1986; JENSEN, 2007).
Os cálculos simulando o efeito do solvente foram efetuados utilizando o modelo de
solvatação contínua polarizada(JENSEN, 2007; MENNUCCI; CANCÈS; TOMASI, 1997)
sendo água utilizada como solvente. Os espectros eletrônicos teóricos foram calculados
utilizando a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo(JENSEN, 2007;
MARQUES, M. A. L.; MAITRA, N. T.; NOGUEIRA, F. M. S.; GROSS, E. K. U.; RUBIO,
2012). Os valores de energia e as contribuições percentuais dos orbitais envolvidos nas
transições eletrônicas foram obtidos por meio da utilização do software GaussSum
3.0(O’BOYLE, N. M.; TENDERHOLT, A. L.; LANGNER, 2008). As ordens de ligação e
composição atômica dos orbitais foram obtidos por meio da utilização do software Chemissian
4.23.
37
4.7 ENSAIOS DE REATIVIDADE
4.7.1 Determinação da constante de equilíbrio de conversão NO+/NO2-
Para a determinação da constante de equilíbrio da reação apresentada pela equação
1, utilizou-se da metodologia descrita na literatura(LOPES et al., 2001). O complexo foi
dissolvido em solução de HTFA 0,1 M e titulado com solução saturada de NaOH.
Acompanhou-se a mudança espectral conforme houve variação do pH da solução. A constante
de equilíbrio foi determinada pela equação 2.
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ + 2OH- → trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO2)]+ + H2O (1)
2pOH= −pKeq + log(A−Ab) ⁄ (Aa−A) (2)
Onde: Aa = absorbância da espécie A; Ab = absorbância da espécie B; A = absorbância da
mistura.
4.7.2 Estudo Reacional do Íon Complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA(NO)](PF6)3 com Redutor
Biológico Glutationa (GSH)
O estudo cinético foi realizado empregando espectroscopia de absorção na região
do UV-vis. Para isso utilizou-se um espectrofotômetro Hewlett-Packard, modelo 8453 Diode-
Array, acoplado a um banho termostatizado. No caso do espectrofotômetro foi utilizado uma
cubeta de quartzo com caminho ótico de 1,0 cm. Todas as amostras foram preparadas em
solução tampão fosfato 0,5 molL-1 pH 7,4.
4.7.3 Reatividade com radical superóxido
A atividade antioxidante do complexo foi investigada frente ao radical superóxido
utilizando metodologia descrita na literatura(METZKER; CARDOSO; FRANCO, 2013). O
ânion superóxido foi gerado enzimaticamente pela reação entre hipoxantina e a proteína xantina
oxidase. Foi utilizada como tampão uma solução de fosfato de sódio (pH=7,4; μ=0,1 mol L-1).
A temperatura foi mantida constante à 25 °C e a produção de ácido úrico (λmax=290 nm, ε =
9183 L mol-1 cm-1) foi monitorada como controle positivo da reação. A detecção do radical foi
38
realizada utilizando-se citocromo c (λmax=550 nm, ε = 21.000 L mol-1 cm-1) como sonda. O
cálculo de constante de velocidade aparente para a reação entre os complexos e o superóxido
foi realizado através da equação 3, exposta a seguir(METZKER; CARDOSO; FRANCO, 2013)
(%𝑪𝒂𝒑
𝟏−%𝑪𝒂𝒑.
) x k1 x Ccit − c = k2 x CRuNO (3)
Onde: %Cap: porcentagem de captação do radical ((Abscontrole – Absreação)/Abscontrole); Ccit-c:
concentração de citocromo c; CRuNO: concentração de complexo; k1: constante aparente de
velocidade da reação entre citocromo c e superóxido; k2: constante aparente de velocidade da
reação entre o composto testado e superóxido.
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Caracterização do complexo trans-[Ru(NH3)4(SO4)(BPA)]Cl
5.1.1 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho
Espectros vibracionais de aminas de rutênio tem sido bastante
estudados(SCHIMIDT, K.H.; MÜLLER, 1976), é comum que as frequências vibracionais do
grupo NH3 quando coordenadas a centros metálicos apresentem-se deslocadas em relação à
espécie livre, isso evidencia que ocorre uma alteração na ordem de ligação(OLIVEIRA, 2002),
pode-se observar na Figura 10 que os estiramentos ocorrem nas seguintes regiões: υas(NH3) e
υs(NH3) entre 3000 e 3400 cm-1; deformação angular no plano δ (HNH) entre 1650 e 1550 cm-
1, e 1370 e 1000 cm-1; deformação simétrica fora do plano γ (HNH) entre 950 e 590 cm-1. A
interação entre o íon sulfato e o metal resulta em um abaixamento de simetria desse ligante de
Td na forma livre para um grupo de ponto C3v quando coordenado, o que é consistente com as
bandas apresentadas no referido espectro(SILVA, H.A.S.; MCGARVEY; SANTOS, R, H, A,;
BERTOTTI, M.; MORI; FRANCO, 2001) e atribuídas da seguinte maneira: υs(SO4-2) em 930
cm-1, υas(SO4-2) em 1024 cm-1, δ(OSO) em 488 cm-1 e γ(OSO) em 613 cm-1. Pode-se ainda
constatar a presença do ligante por meio da observação de bandas características como υs(CH)
em 980 cm-1, υas(CH) em 1128 cm-1, υs(CC) em 1450 cm-1, presentes no espectro do ligante
livre (Figura 9) os dados obtidos levam a conclusão que o composto foi obtido, sendo
corroborado pelos dados teóricos do espectro vibracional (Figura 11) obtido a partir da
geometria optimizada (Figura 12).
39
Figura 9 – Espectro Vibracional na região do infravermelho do ligante 1,2-bis(4-piridil)etano
(BPA) disperso em pastilha de KBr.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
10
20
30
40
50
60
70
Tra
ns
mit
ân
cia
(%
)
numero de onda (cm-1)
Fonte: elaborado pelo autor.
Figura 10 – Espectro Vibracional na região do infravermelho do complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(SO4)]Cl, disperso em pastilha de KBr.
Fonte: elaborado pelo autor.
40
Figura 11 – Espectro vibracional da espécie trans-[Ru(NH3)4(BPA)(SO4)]+ simulado no vácuo.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Numero de Onda (cm-1)
Fonte: elaborado pelo autor.
Figura 12 – Geometrias otimizadas do complexos trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+ simulado no
vácuo.
Fonte: elaborado pelo autor.
5.1.2 Espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e do visível
41
Espectros eletrônicos de absorção na região do ultravioleta e do visível de
compostos de coordenação com ligantes insaturados normalmente apresentam bandas de
absorção na região do visível(FORD, P.C.; RUDD, D.F.P.; GAUNDER, R.; TAUBE, 1968;
LANG et al., 2000) atribuídas a transições de campo ligante e transferência de carga do tipo
metal-ligante ou ligante-metal, e bandas na região do ultravioleta atribuídas a transições
internas provenientes do ligante insaturado. As bandas originadas pelas transições de campo
ligante ocorrem devido à quebra da degenerescência dos orbitais d (transições d-d) que em
compostos octaédricos dão origem a dois novos grupos de orbitais denominados t2g e eg.
Compostos de rutênio contendo ligantes insaturados do tipo π-aceptor apresentam em seus
espectros de absorção bandas atribuídas à transferência de carga do metal para o ligante
(MLCT). Estas transições por serem permitidas por simetria e por spin apresentam valor
máximo para coeficientes de absortividade molar (ε) da ordem de 104 L mol-1 cm-1, localizando-
se geralmente na região do visível. A ocorrência dessas bandas depende da existência de orbitais
de simetria e energia apropriada no metal e no ligante.
As transições do tipo intraligantes são semelhantes às transições observadas nos
ligantes insaturados não coordenados. Ligantes aromáticos N-heterocíclicos normalmente
possuem na região do ultravioleta bandas atribuídas a transições como π*n e π*π,
apresentando-se geralmente de forma bem intensa, característica de transições envolvendo os
elétrons de orbitais π.
O espectro eletrônico do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+, encontra-se
na Figura 13. A banda de maior energia, λmáx 255 nm, ocorre em uma região em que podem
existir transições do tipo intraligantes (IL), e de transferência de carga ligante-metal (LMCT).
Ao analisarmos o espectro eletrônico do ligante livre BPA, observa-se uma banda com absorção
máxima em torno de 250 nm, atribuída como transição intraligante, dessa forma a banda
supracitada observada no íon complexo nessa região foi atribuída(SILVA, H.A.S.;
MCGARVEY; SANTOS, R, H, A,; BERTOTTI, M.; MORI; FRANCO, 2001) como transição
intraligante do tipo π*π proveniente do ligante BPA.
42
Figura 13 – Espectro eletrônico do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+ em água.
300 450 600
0.00
0.75
1.50
2.25
Ab
so
rbâ
ncia
(u
.a.)
Comprimento de onda (nm)
Fonte: elaborado pelo autor.
A banda apresentada na Figura 13 em 334 nm não é encontrada no espectro do
ligante, sugerindo fortemente que tal banda é do tipo transferência de carga ligante-metal
(LMCT) do ´ligante sulfato para o RuIII(SILVA, H.A.S.; MCGARVEY; SANTOS, R, H, A,;
BERTOTTI, M.; MORI; FRANCO, 2001).
5.1.3 Eletroquímica
No experimento de voltametria cíclica, apresentado na Figura 14, realizou-se a
varredura em 1000 mV e seguindo-se no sentido catódico, verifica-se a existência no ciclo
inicial de varredura de um processo atribuído a redução do RuIII-SO4 à RuII-SO4 com potencial
de -115 mV, em seguida observa-se um par de processos com E1/2 de 43 mV, atribuído ao par
redox RuII/RuIII, que surgiu após a labilização do ligante sulfato e sua posterior substituição
pelo solvente. Estes resultados são consistentes com mecanismo do tipo: eletroquímico-
químico-eletroquímico, conforme apresentados no Esquema 1.
43
Figura 14 – Voltamograma cíclico para o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]+em
NaTFA 0,1 mol L-1 pH=3,4. v = 100 mV s-1
-500 0 500 1000
-0,2
0,0
0,2C
orr
ente
(
Potencial (mV vs Ag/AgCl
Fonte: elaborado pelo autor.
.
Fonte: elaborado pelo autor
[RuIII(NH3)4SO4(BPA)]+ + e- ↔ [RuII(NH3)4SO4(BPA)]0 E1/2= -115mV
[RuII(NH3)4SO4(BPA)]0 + H2O ↔ [RuII(NH3)4(H2O)(BPA)]2+ + SO4
2-
[RuII(NH3)4(H2O)(BPA)]2+ ↔ [RuIII(NH3)4(H2O)(BPA)]3+
+ e- E1/2= 43mV
Esquema 1 – Esquema reacional dos processos eletroquímicos e químico envolvidos, quando
uma solução aquosa NaTFA 0,1 mol L-1 pH=3,4. v= 100 mV s-1., contendo o íon complexo
trans-[Ru(NH3)4SO4(BPA)]3+, é submetida a varredura de 600 mV a -500 mV vs Ag/AgCl.
Temperatura ambiente de 25C.
44
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
10
20
30
40
50
60
Tran
smitâ
ncia
(%)
Numero de Onda (cm-1)
5.2 Caracterização do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3
5.2.1 Caracterização do sólido trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3
A síntese do nitrosilo complexo deu origem a um sólido de cor rosa pálido. Os
resultados de Análise Elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio encontram-se na Tabela 2
e concordam com as porcentagens teóricas calculadas para esse complexo.
Tabela 2 – Dados de Análise Elementar do composto trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3
Elemento Teórico Experimental Erro (%)
C 17,61 17,31 -1,70
H 2,96 2,88 -2,70
N 11,98 11,67 -2,58
Fonte: elaborado pelo autor.
5.2.2 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho
O espectro vibracional na região do infravermelho para o complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 e o calculado por DFT, estão expostos nas Figuras 15 e 16
respectivamente, e suas tentativas de atribuições na Tabela 3.
Figura 15 – Espectro vibracional de infravermelho do complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 disperso em pastilha de KBr.
Fonte: elaborado pelo autor.
45
Figura 16 – Espectro vibracional da espécie trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ simulado no vácuo.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Numero de Onda (cm-1)
Fonte: elaborado pelo autor. Fonte: elaborado pelo autor.
Tabela 3 – Tentativa de atribuição dos modos vibracionais dos complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3.
Experimental – FTIR (cm-1) Calculado DFT (cm-1) Tentativa de
Atribuição(NAKAMOTO,
2008)
3452 3508 υas(NH3)
3265 3429 υs(NH3)
1928 1960 υ(NO+)
1624 1660 δ(HNH)
1439 1480 ν(C=N)
841 - ν(P-F)
751 808 δ(C-H)
619 - δ(P-F)
Fonte: elaborado pelo autor.
46
A espectroscopia na região do infravermelho desempenha papel importante na
caracterização do nitrosilocomplexo, visto que o ligante nitrosil pode coordenar-se de duas
formas diferentes(NAKAMOTO, 2008) ao centro metálico: angular e linear como apresentado
na Figura 17. O valor do estiramento da ligação N≡O permite identificar a forma como o ligante
se encontra, uma vez que o NO+ adota uma geometria linear e NO- adota uma geometria
angular, enquanto que o NO0 possui um caráter intermediário, percentualmente maior para uma
forma linear. Nos espectros pode-se diferenciar as duas geometrias pela frequência observada,
se o ligante estiver predominantemente na forma linear serão observados estiramentos entre
1650 e 1950 cm-1, e se estiver predominantemente na forma angular serão entre 1600 e 1750
cm-1 (NAKAMOTO, 2008).
Figura 17 – Geometrias da coordenação do ligante NO ao átomo de rutênio.
Fonte: elaborado pelo autor.
Dessa forma, analisando os dados da Tabela 4, para os valores de estiramento de
ligação NO em outros complexos, é possível afirmar que o referido composto apresenta o grupo
nitrosil (NO+) na geometria linear, adotando uma configuração do tipo {Ru-NO}6. O valor
observado da frequência de estiramento, pode ser explicado pelo fraco caráter π-aceptor do
ligante trans ao NO, como há uma pequena retirada de densidade eletrônica do metal pelo
ligante, ocorre uma grande retrodoação do rutênio para o grupo nitrosil, diminuindo assim o
caráter de NO+.
Tabela 4 – Valores para o estiramento da ligação NO em alguns complexos.
Complexos υ(NO+) Referência
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 1928 *
trans-[Ru(NH3)4(Tio)(NO)](PF6)3 1930 (FERREIRA,
2009)
47
trans-[Ru(NH3)4(Isotio)(NO)](PF6)3 1924 (FERREIRA,
2009)
trans-[Ru(NH3)4(BzImC)(NO)](PF6)3 1912 (HOLANDA
et al., 2004)
trans-[Ru(NH3)4(MeImC)(NO)](PF6)3 1921 (HOLANDA
et al., 2004)
Fonte: elaborado pelo autor.
* O composto foi sintetizado e estudado no presente trabalho.
5.2.3 Eletroquímica
Ao se estudar compostos de coordenação, é de grande importância realizar-se
experimentos para se compreender os fenômenos eletroquímicos que podem ocorrer através de
técnicas como: voltametria cíclica, voltametria de onda quadrada, voltametria de pulso
diferencial, dentre outras. Pode-se dessa forma avaliar os potenciais formais dos centros
metálicos e correlacioná-los com os tipos de interação entre metal e ligante (σ e π)(TOMA,
1979). É possível também obter-se outras informações como valores de constantes de
equilíbrio, medidas de pK, monitoramento de reações de transferência de elétrons, e outras
aplicações(LANG et al., 2000).
A Figura 18 apresenta o voltamograma cíclico de uma solução contendo o íon
complexo trans-[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+. Observa-se um processo com valor de E1/2 igual à -
196mV vs Ag/AgCl, sendo atribuído ao par redox NO+/NO0. O potencial referente ao par redox
RuII/RuIII não é observado na faixa de varredura em meio aquoso para o complexo inicialmente,
visto que o ligante nitrosil estabiliza o centro metálico, elevando esse potencial para valores
acima de 2,0V(SAUAIA; DA SILVA, 2003). Após o primeiro ciclo, observa-se o surgimento
de um processo com E1/2 de 95mV e que foi atribuído ao par redox RuII/RuIII, após a possível
labilização do ligante NO, visto que o mesmo foi inicialmente convertido à NO0 e o mesmo
não possui afinidade por RuII, havendo assim a possibilidade do mesmo ser substituído da esfera
de coordenação pelo solvente (processo de aquação).
48
Figura 18 – Voltamograma cíclico para o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ em
NaTFA 0,1 mol L-1 pH=3,4. v= 100 mV s-1.
-400 -200 0 200 400
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
Co
rre
nte
(
)
Potencial (mV vs Ag/AgCl)
Fonte: Elaborado pelo autor.
Ao se iniciar a varredura de uma solução aquosa contendo o íon complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ partindo do potencial de 500mV e seguindo-se no sentido catódico,
conforme ilustrado na Figura 18, observa-se a existência de um processo quase reversível com
potencial catódico de aproximadamente -160mV (versus Ag/AgCl) atribuído a uma primeira
redução, que ocorre com a adição de um elétron no orbital π* do ligante nitrosil, convertendo-
o a forma NO0 e um potencial anódico em torno de -232mV (versus Ag/AgCl). O potencial de
redução do NO é dependente do grau de retrodoação pπ*dπentre o metal e o grupo nitrosil.
Através de análises dos orbitais moleculares usando teoria de densidade funcional
(DFT)(GORELSKY et al., 2000) mostraram que em sistemas do tipo trans-[Ru(NH3)4LNO] n+,
onde L= py e pz, o LUMO é um orbital π localizado majoritariamente no ligante
NO(GORELSKY et al., 2000) fato que também foi constatado na análise dos orbitais
moleculares do composto estudado no presente trabalho.
O entendimento dos processos redox de nitrosiloscomplexos é á muito estudado e
discutido, a forma como o ligante na posição trans influencia no potencial redox do ligante NO
é discutida utilizando-se a teoria do orbital molecular. Ligantes fortemente π-aceptores
competem com o NO+ pela densidade eletrônica do metal, tornando o ligante nitrosil mais
49
susceptível à redução. Em termos de orbitais moleculares, o enfraquecimento da retrodoação
Ru-NO, significa diminuição nos níveis de energia dos orbitais LUMO, onde preferencialmente
ocorrerá a redução(TFOUNI et al., 2003).
O Esquema 2 resume os processos eletroquímicos e químicos envolvidos para o
nitrosilo complexo em questão, quando submetido a varredura de 500 a -500 mV. Tais
resultados estão de acordo com os dados da literatura para compostos similares(TOLEDO;
AUGUSTO, 2012). Dessa forma, os dados obtidos corroboram com os demais resultados
apresentados anteriormente, evidenciando que o complexo em questão foi sintetizado com
êxito.
varredura de 500 mV a -500 mV vs Ag/AgCl. Temperatura ambiente de 25 °C.
Fonte: elaborado pelo autor.
Tfouni et al realizaram um estudo correlacionando os valores de E1/2 e de
estiramento da ligação NO+ para uma série de nitrosilocomplexos. Esses parâmetros podem ser
correlacionados uma vez que as propriedades espectroscópicas e eletroquímicas de
nitrosilocomplexos são determinadas pelo caráter eletrofílico do ligante NO(TFOUNI et al.,
2003). Analisando-se o gráfico da Figura 19 pode-se observar a relação entre o E1/2 e υ(N≡O+)
para uma série de complexos de fórmula trans-[Ru(NH3)4(L)NO]n+ e que estão diretamente
relacionados entre si e sua dependência da extensão da interação (NO+)π*←dπ(Ru).
Coerentemente com o que foi aqui exposto nota-se que os compostos com ligantes fortemente
π-aceptores encotram-se na região superior direita do gráfico. O composto sintetizado no
presente trabalho apresenta coerência com o exposto acima.
[RuII(NH3)4(BPA)(NO+)]3+ + e- ↔ [RuII(NH3)4(BPA)(NO0)]2+ E1/2= -196mV
[RuII(NH3)4(BPA)(NO0)]2+ + H2O ↔ [RuII(NH3)4(H2O)(BPA)]2+ + NO0
[RuII(NH3)4(H2O)(BPA)]2+ ↔ [RuIII(NH3)4(H2O)(BPA)]3+ + e- E1/2= 95mV
Esquema 2 – Esquema reacional dos processos eletroquímicos e químico envolvidos, quando
uma solução aquosa NaTFA 0,1 Mol L-1 pH=3,4. v= 100 mV s-1., contendo o íon complexo
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+, é submetida a varredura de 500 mV a -500 mV vs Ag/AgCl.
50
Figura 19 – Correlação entre valores de E1/2 vs ν(N≡O) para complexos de fórmula geral trans-
[Ru(NH3)4(L)NO]n+ .
-400 -350 -300 -250 -200 -150 -100
1910
1915
1920
1925
1930
1935
1940
1945
pznic
isn
BPA
L-hist
H2O
(N
O+)
(cm
-1)
E1/2
(mV vs Ag/AgCl)
Fonte: elaborado pelo autor.
5.2.4 Espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e do visível
O espectro de absorção na região do uv-vis do nitrosilo complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)NO](PF6)3 é apresentado na Figura 20. A banda em 240 nm (ε = 9,77 x 103
L mol-1 cm-1) foi atribuída como intraligante (π*n ou π*π), uma vez que a mesma é
observada para o ligante livre de coordenação em 250 nm (Figura 21). Existem relatos na
literatura de resultados semelhantes aos obtidos no presente trabalho utilizando diversos
nitrosilo complexos de rutênio com ligantes N-heterocíclicos. Ao concentrar-se a solução,
observa-se uma banda entre 300 e 380 nm com λmáx em aproximadamente 333 nm (ε = 25 L
mol-1 cm-1), nessa região atribui-se a transição como sendo do tipo MLCT
(NO+)π*←dπ(Ru)(LOPES et al., 2005).
51
Figura 20 – Espectro eletrônico do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ em água. O
inset mostra a transição em 333 nm.
Fonte: elaborado pelo autor.
Figura 21 – Espectro eletrônico do ligante 1,2-bis(4-piridil)etano (BPA) em acetonitrila.
250 500
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Ab
sorb
ânci
a
Comprimento de onda (nm)
Fonte: elaborado pelo autor.
52
200 400 600
0,0
0,5
1,0
Ab
sorb
ânci
a
Comprimento de onda (nm)
Figura 22 – Espectro eletrônico do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ em água (__)
e em acetonitrila (__).
Fonte: elaborado pelo autor.
Para se observar o efeito do solvente no deslocamento de bandas no espectro
(solvatocromismo) os espectros eletrônicos na região do UV-Vis foram obtidos em água e
acetonitrila, conforme a Figura 22, observando-se um deslocamento para uma região de menor
em energia em água quando comparado com o espectro obtido em acetonitrila.
O espectro eletrônico na região do UV-Vis obtido por cálculo computacional para
o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ simulado em água está representado na Figura
23, tendo sido obtido a partir da geometria optimizada apresentada na Figura 24 verificando-se
notável concordância entre os perfis experimental e teórico. Observa-se na região do
ultravioleta, a presença de uma banda muito intensas em 240 nm. Os dados de TD-DFT indicam
que a transição em 240 nm tem contribuições majoritárias dos orbitais moleculares HOMO-7→
LUMO+1 (11%), HOMO-5→ LUMO+3 (66%), HOMO-9→LUMO (8%), HOMO-8→LUMO
(5%), HOMO-5→LUMO+2 (9%). Conforme pode ser visto na Figura 25, os orbitais HOMO-
7, HOMO-5 e HOMO-9 tem diferentes contribuições dos ligantes e do metal, mas, estão
associados predominantemente ao ligante BPA, portanto pode-se afirmar que essa banda é
classificada como intraligante. Já a banda em 333 nm tem contribuições principais das
transições HOMO-7→ LUMO+1(23%), HOMO-4→ LUMO (53%), HOMO-9→ LUMO
(6%), HOMO-8→ LUMO (3%), HOMO-5→ LUMO+3 (6%), HOMO-4→ LUMO+1 (4%),
sendo classificada como transferência de carga metal ligante (MLCT).
53
Figura 23 – Espectro eletrônico teóricos da espécie trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ simulado em
água.
200 400 600
0
20000
40000
B
(Comprimento de onda (nm)
Fonte: elaborado pelo autor.
Figura 24 – Geometria otimizada do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ simulado em
água.
Fonte: elaborado pelo autor.
54
Figura 25 – Contribuições dos orbitais moleculares da espécie trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ em
função de seus fragmentos: Ru (___), NH3 (__), NO (__), BPA(__).
Fonte: elaborado pelo autor.
Ao se comparar os espectros do precursor (trans-[Ru(NH3)4(BPA)SO4]PF6) e do
trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO](PF6)3 na Figura 26 pode-se constatar que ambos são pobres em
bandas na região do visível, característica de sistemas de tetraminas, que por não possuir
orbitais π em conjugação não apresentam bandas entre 400 e 500 nm quando comparados por
exemplo com bipiridinas, que exibem bandas coloridas nessa região. Ainda analisando os dois
espectros sobrepostos observa-se o deslocamento para uma região de maior energia da banda
intraligante, e o desaparecimento da banda do precursor atribuída como do tipo LMCT, que se
deve dentre outros motivos a redução do centro metálico de RuIII à RuII, adicionalmente tem-se
a substituição do ligante sulfato pelo ligante nitrosil que é um π-aceptor forte, originando a
banda do tipo MLCT(LOPES et al., 2005) e que possui baixo coeficiente de absorção molar
(aproximadamente 25 L mol-1 cm-1.
55
Figura 26 – Espectro eletrônico dos complexos: trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ (__) e trans-
[Ru(NH3)4(BPA)SO4](PF6) (__)em água.
300 450 600
0.00
0.75
1.50
2.25
Ab
so
rbâ
ncia
(u
.a.)
Comprimento de onda (nm)
Fonte: elaborado pelo autor.
5.2.5 Ressonância magnética nuclear
A técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) é baseada na absorção de
radiação eletromagnética na região de radiofrequência (rf). Os núcleos mais amplamente
estudados em espectroscopia de RMN são 1H e 13C.
A interação entre o Ru e os ligantes piridínicos e seus derivados são caracterizados
por uma ligação σ e uma ligação π. Inicialmente ocorre a formação da ligação σ, através do
compartilhamento do par de elétrons do ligante piridínico com o centro metálico, seguido pela
doação de densidade eletrônica dos orbitais d ocupados do metal para os orbitais π * vazios do
ligante, caracterizando a retrodoação(FERREIRA, 2009).
56
Figura 27 – Espectro de RMN 1H do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+.
Fonte: elaborado pelo autor.
O espectro de RMN 1H do complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3
apresentado na Figura 27, exibiu cinco sinais, referentes aos doze hidrogênios situados no
ligante 1,2-bis(4-piridil)etano, observa-se na Tabela 5 que os hidrogênios denominados H1 e
H4, experimentam o mesmo deslocamento químico, isso ocorre devido por estarem localizados
em um ambiente químico semelhante, originando um único sinal. De forma análoga os
hidrogênios denominados H9 e H12, apresentam um único deslocamento com valor de 7,65
ppm, por estarem mais próximos ao centro de coordenação encontram-se mais desprotegidos,
o que é confirmado pelo seu valor de deslocamento superior em relação aos hidrogênios H1 e
H4. Observa-se um valor superior de deslocamento químico em relação ao ligante livre (Anexo
B), isto deve-se ao fato de que ao receber densidade eletrônica do anel piridínico, o RuII causa
um efeito de desproteção aos hidrogênios do ligante, o que leva ao deslocamento dos sinais no
ligante coordenado para valores mais altos de deslocamento químico(FERREIRA, 2009), o fato
de estar coordenado a um centro metálico também tem com implicância na quebra de simetria
da molécula, motivo de se observar dois dubletos ligeiramente deslocados um do outro quando
coordenado e de se apresentar na forma de um singleto quando o ligante encontra-se livre.
Ainda de acordo com a Tabela 5 tem-se que os hidrogênios H2 e H3, tem um
deslocamento de 8,28, esse valor superior aos hidrogênios mencionados anteriormente pode ser
57
explicado pelo ambiente químico em que se encontram, uma vez que estão ligados a um carbono
vizinho a um átomo de nitrogênio, e que o mesmo é mais eletronegativo que o carbono, fazendo
com que esses hidrogênios estejam mais desprotegidos dentro do anel piridínico,
adicionalmente a esse fato os hidrogênios H10 e H11, encontram-se ainda mais deslocados no
espectro, o que se deve ao fato adicional que o nitrogênio vizinho a esse carbonos está
coordenado ao centro metálico, o que deixa esses hidrogênios ainda mais desprotegidos. Assim
como os hidrogênios anteriores esses apresentam-se em uma região de maior frequência quando
comparados ao ligante livre pelos mesmos motivos supracitados, ocorrendo também o
desdobramento do singleto, quando livre (ver apêndice A), para dois dubletos, quando
coordenados.
O sinal em 3,2 ppm foi atribuído aos hidrogênios H5, H6, H7 e H8, que estão
ligados aos carbonos sp3 do ligante, o que os deixa mais protegidos quando comparados aos
hidrogênios do anel piridínico. Estes hidrogênios também apresentaram um relativo
deslocamento quando comparados com o ligante livre por também estarem um pouco
desprotegidos devido a retrodoação do metal.
Tabela 5 – Atribuições do espectro de RMN 1H (a) do íon complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+e (b) ligante livre.
Sinal Deslocamento químico (ppm) (a) Deslocamento químico (ppm) (b)
1 7,55 7,00
2 8,28 8,40
3 8,28 8,40
4 7,55 7,00
5 3,22 3,00
6 3,22 3,00
7 3,22 3,00
8 3,22 3,00
9 7,65 7,00
10 8,45 8,40
11 8,45 8,40
12 7,65 7,00
Fonte: elaborado pelo auto
58
5.2.6 Ensaios de reatividade
5.2.6.1 Determinação da constante de equilíbrio de conversão NO+/NO2-.
O estudo de interconversão entre as formas nitrosil e nitro para o ligante NO do
complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 foi realizada através do método
espectrofotométrico, monitorando a variação de absorbância no comprimento de onda de 380
nm. A determinação da constante de equilíbrio foi realizada através do método descrito por
Sauaia e colaboradores(SAUAIA; DA SILVA, 2003). A partir da análise do gráfico da Figura
28, o valor do pH para a interconversão entre as formas NO+/NO2- foi calculado (11,59), e a
constante de equilíbrio estimada para essa reação, foi de 7,6 x 104 obtida a partir da reação
representada na equação 1.
Um dos fatores que afetam o valor da constante de equilíbrio é a capacidade π-
aceptora do ligante na posição trans ao NO, pois a reação entre o ligante nitrosil e o íon
hidróxido em meio aquoso será proporcional ao caráter eletrofílico do grupo NO+. Ligantes que
não favoreçam a retrodoação de carga do metal para o ligante (π-aceptores fortes), diminuem a
sua densidade eletrônica, tornando-o mais suscetível ao ataque nucleofílico do íon OH-,
resultando em valores pH mais baixos(CâNDIDO et al., 2015).
0 2 4 6 8 10 12 14
0,0
0,4
0,8
1,2
Abs
orbâ
ncia
pH
Fonte: elaborado pelo autor.
Figura 28 – Gráfico de absorbância versus pH para o íon complexo trans-
[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+
59
Conhecendo a relação entre a constante de equilíbrio de interconversão entre as
formas NO+/NO2− e a reatividade do ligante NO+, pode-se correlacionar a mesma com
propriedades espectroscópicas e eletroquímicas de nitrosilocomplexos. A Tabela 6 apresenta
algumas dessas propriedades relacionadas às constantes de equilíbrio de alguns complexos de
fórmula geral trans-[Ru(NH3) 4(L)NO]n+.
Tabela 6 – Valores de constante de equilíbrio (K) para reação de interconversão NO+/NO2−,
frequência de estiramento da ligação N≡O+, e E1/2 vs Ag/AgCl para o processo NO+/NO0
coordenado, para sistemas trans-[Ru(NH3)4(L)NO]n+.
Complexo(FERREIRA, 2009;
HOLANDA et al., 2004)
υ(NO+)(cm-1) E1/2 K Ref
trans-[Ru(NH3)4(Tio)NO]3+ 1930 -192mV 1,58 x 108 (FERR
EIRA,
2009)
trans-[Ru(NH3)4(Isotio)NO]3+ 1924 -186mV 2,51 x 108 (FERR
EIRA,
2009)
trans-Ru(NH3)4(MeImC)NO]3+ 1921 -337mV 3,20 x 103 (HOLA
NDA et
al.,
2004)
trans-Ru(NH3)4(BzImC)NO]3+ 1912 -255mV 3,20 x 104 (HOLA
NDA et
al.,
2004)
trans- [Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ 1928 -196mV 7,6 x 104 *
Fonte: Elaborado pelo autor.
*O composto foi sintetizado e estudado no presente trabalho.
Pode-se observar que existe uma relação entre os parâmetros experimentais e o
valor da constante de equilíbrio calculada. Tendo conhecimento que as três características
analisadas são fortemente influenciadas pela natureza dos ligantes auxiliares e suas capacidades
σ-doadora e π-aceptora, é plausível que exista concordância entre elas. Dessa maneira, pode-se
inferir que baixos valores de E1/2 e υ(N≡O+) sugerem que o grupo nitrosil pode ser menos
facilmente reduzido, e que está mais estável em relação à ataques nucleofílico.
60
5.2.6.2 Estudo Reacional do Íon Complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA(NO)](PF6)3 com
Redutor Biológico Glutationa (GSH)
O nitroprussiato de sódio (SNP), Na2[Fe(CN)5NO]·2H2O, é um dos compostos que
que liberam NO espontaneamente, sendo o único metalonitrosilo complexo que tem utilização
clínica(SILVA et al., 2011). Nos últimos anos a comunidade científica tem voltado sua atenção
para a reação do SNP com espécies tiólicas RSH, por exemplo, H2S/HS-, glutationa (GSH),
cisteína, entre outros tióis. A reação com tióis forma um aduto genérico e dependendo do pH e
da disponibilidade de O2 no meio, pode gerar NO e HNO, entre outras espécies como produtos
finais(SOUZA, 2014).
Considerando-se a possível produção de NO e/ou HNO por meio da reação do SNP
com redutores biológicos, existe a possibilidade que um processo similar ocorra com outros
nitrosilo complexos, fazendo-se necessário, portanto, o estudo das reações de tais complexos
com tióis. Dessa forma a reação entre o complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 e o
redutor GSH foi estudada em condições fisiológicas por diferentes técnicas.
Realizou-se o acompanhamento da reação entre o complexo trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 e o redutor biológico GSH através do desaparecimento da banda
em 1928 cm-1 em função do tempo, por espectroscopia vibracional na região do infravermelho
como apresentado na Figura 29.
Figura 29 – Espectros vibracionais na região do infravermelho, monitorando a reação entre o
íon complexo trans-[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+ e GSH com o decorrer do tempo.
Fonte: elaborado pelo autor.
2000 1950 1900 1850
0
10
20
30
40
50
60
70
Tra
nsm
itâ
ncia
(%
)
Numero de onda (cm-1)
RuBPANO
RuBPANO e GSH 1 min
RuBPANO e GSH 10 min
RuBPANO e GSH 45 min
RuBPANO e GSH 75 min
RuBPANO e GSH 90 min
61
Analisando a Figura 29, conclui-se que a medida que a reação prossegue, a
concentração de NO diminui, uma vez que este é liberado da esfera de coordenação do
complexo, fato observado pela diminuição da intensidade da banda em 1928 cm-1 característico
do ligante nitrosil quando coordenado. A janela espectral utilizada foi de 400 a 4000 cm-1,
contudo como a glutationa foi colocada em excesso, muitas bandas foram encobertas, mas como
o aduto formado não possui nenhuma banda na região de 1900 a 2000 cm-1, foi possível
monitorar-se a banda de interesse.
A reação foi monitorada também por voltametria de onda quadrada afim de se
observar o desaparecimento do processo relativo ao NO coordenado, uma vez que este será
gradualmente substituído pela glutationa, contudo o resultado mostrou-se inconclusivo.
Baseados em estudos cinéticos e computacionais é reportado na literatura
(FILIPOVIC et al, 2013) que o intermediário [Fe(CN)5N(O)SH]3-, formado por meio da reação
do SNP com H2S, é responsável pelo surgimento de uma banda de absorção com valor máximo
de 535 nm, em pH 7,4. Por meio de um segundo ataque nucleofílico de uma molécula de H2S,
um segundo intermediário [Fe(CN)5N(O)(SH)2]4-, o qual converte-se rapidamente em
[Fe(CN)5(HNO)]3– e [FeII(CN)5–x(SCN)x(H2O)]3– responsáveis pelo aparecimento de bandas
em 440 e 720 nm, respectivamente.
A análise cinética da reação entre o SNP e H2S em condições fisiológicas, foi
monitorada pelos autores usando espectroscopia de absorção na região do UV-Vis resolvida no
tempo acoplado a um dispositivo de stopped-flow (os espectros foram medidos no tempo de
2,6 s, em intervalos de 2,6 ms). Dados de espectrometria de massa acoplada a cromatografia
gasosa (GC-MS) e ressonância magnetica nuclear de nitrogênio (14N NMR) dão suporte a essas
evidências(FILIPOVIC et al., 2013). Por esta razão, foi montado um experimento de
acompanhamento inicial da reação entre o complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 e
GSH utilizando um espectrofotômetro convencional monitorando-se por 3 horas a reação
supracitada através de espectroscopia eletrônica de absorção na região do UV-Vis. Para isso foi
empregado uma mistura contendo o complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 (51 µmol
L-1) e GSH (510 µmol L-1) em tampão fosfato 0,1 mol L-1 pH 7,4 á 37 ºC. A reação foi realizada
sob condições anaeróbicas e de pseudo-primeira ordem, onde a concentração de glutationa foi
10 vezes maior que a do complexo de interesse. A Figura 30 mostra as variações espectrais
referente à reação do nitrosilo complexo com trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 e GSH.
62
Figura 30 – Reação entre o íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ e GSH acompanhada
por espectroscopia de absorção na região do UV-Vis.
Fonte: elaborado pelo autor.
Foi observado que logo após adição da glutationa, ocorre o aparecimento de uma
banda em 304 nm (Figura 30), a qual, à medida que a reação avança, ocorre o aumento da
intensidade da referida banda, podendo ser atribuída ao surgimento de algum intermediário,
contudo experimentos adicionais devem ser realizados para confirmar a identidade da espécie
responsável por essa transição. Durante a reação observou-se à existência de um ponto
isosbéstico em 230 nm, o qual permaneceu inalterado durante todo o processo. Ainda na Figura
30 é apresentada a curva cinética para a formação do primeiro aduto em 304 nm. A formação
dessa espécie com banda em 304 nm depende da reação do complexo com a GSH, sendo um
processo ajustável a uma equação de crescimento exponencial de primeira ordem.
63
5.2.6.3 Reatividade com radical superóxido
Espécies reativas de oxigênio (ROS), como o ânion superóxido (O2-•), e radical
hidroxila (•OH), podem ser geradas endogenamente como no processo de fosforilação oxidativa
mitocondrial, ou por meio de agentes exógenos(RAY; HUANG; TSUJI, 2012a). podendo
causar o estresse oxidativo, resultando em danos a diversas biomoléculas como, ácidos
nucléicos, proteínas entre outras, estando relacionado a patologias como, mal de Parkinson,
Alzheimer, e doenças cardiovasculares(RAY; HUANG; TSUJI, 2012b).
O radical ânion superóxido (O2-•) é gerado pela redução de oxigênio molecular, por
meio da adição de um elétron ao orbital π*2p da molécula. A despeito de ser um oxidante fraco,
o O2-• pode ocasionar sérios danos em biomoléculas, quando associado com outras espécies
radicalares, atuando como redutor em reações contendo Fe3+ e Cu2+, e também na produção dos
oxidantes fortes hidroxila (●OH) e peroxinitrito (ONOO-).
A produção do radical ânion superóxido pode ser feita, através da reação entre a
enzima xantina oxidase (XOD) e a hipoxantina, dado que, a enzima cataliza a oxidação da
hipoxantina usando oxigênio molecular, convertendo-a a xantina posteriormente a enzima
oxida a xantina, produzindo ácido úrico, como subproduto dessas duas reações, obtém-se o
radical O2-• (HALLIWELL, 2006), conforme apresentado nas equações 4 e 5.
C5H4N4O + H2O + O2 →[XOD] C5H4N4O2 + H+ + O2
.- (4)
C5H4N4O2 + H2O + O2 →[XOD] C5H4N4O3 + H+ + O2
.- (5)
Dados da literatura, têm demonstrado que a reação de redução do ferricitocromo c
(Cit-c FeIII) pela espécie química O2-•, ocorre de forma bastante seletiva e acarreta no
surgimento de uma banda característica em 550 nm, correspondente ao Fe2+ do grupo heme
(Cit-c FeII) podendo ser utilizado como sonda para monitorar a formação do ânion radical
superóxido.
Estudos(METZKER; CARDOSO; FRANCO, 2013) reportam o potencial
farmacológico de nitrosilo complexos como antioxidantes , portanto é de grande interesse o
estudo da reatividade desse tipo de composto com espécies radicalares. O resultado do ensaios
de reatividade do íon complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)NO]3+ está exposto na Figura 31 (a), a
fim de avaliar se a presença do grupo nitrosil é decisiva para a reatividade frente ao ânion
superóxido realizou-se o mesmo ensaio com o íon complexo precursor trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(SO4)]+, o resultado do ensaio de reatividade está exposto na figura 31 (b),
64
verificando-se que mesmo na máxima concentração de 500 μmolL-1, não apresentou qualquer
efeito frente ao íon superóxido, conforme esperado.
Figura 31 – Efeitos dos íons complexos trans-[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+ (a) e trans-
[Ru(NH3)4(SO4)(BPA)]+ (b) como possíveis sequestradores de O2
-•.
Fonte: elaborado pelo autor.
Observa-se uma relação direta entre a concentração de nitrosilo complexo e
atividade antioxidante, de acordo com a figura 32. A partir do resultado, pode-se determinar
concentração necessária para se ter 50% de inibição e, através da equação 2, calculou-se a
constante de velocidade da reação. O valor de IC50 encontrado foi de 215,22 μmol L-1, enquanto
que a constante calculada foi 1,76 x 105 L mol-1 s-1.
65
Figura 32 – Curva de atividade sequestradora de O2-• para o íon complexo trans-
[Ru(NH3)4(NO)(BPA)]3+em diferentes concentrações.
100 200 300
40
50
60
% C
ap
acid
ade
an
tioxid
ante
Concentração do composto ( mol L-1)
Considerando os dados aqui expostos anteriormente (Figura 30) e os resultados da
literatura(METZKER; CARDOSO; FRANCO, 2013), é proposto que a reação entre os nitrosilo
complexos e o radical O2-• segue as equações descritas abaixo.
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ + O2-• → trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]2+ + O2 (6)
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]2++ H2O → trans-[Ru(NH3)4(BPA)(H2O)]2+ + NO0 (7)
As reações representadas pelas equações 6 e 7 explicitam a capacidade antioxidante
do íon complexo sintetizado, ocorrendo a redução do nitrosil e a sua posterior labilização, sendo
liberando na forma de NO0 para a entrado do solvente e formação do aquocomplexo.
66
6 CONCLUSÕES
Neste trabalho inicialmente foi sintetizado o complexo trans-
[Ru(NH3)4SO4(BPA)]PF6, sendo posteriormente caracterizado por técnicas eletroquímicas e
espectroscópicas, em seguida após nova reação obteve-se o complexo final pretendido, o trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3.
O complexo trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 mostrou-se como um composto
interessante, como possível liberador de NO em sistemas biológicos. A espectroscopia
vibracional na região do infravermelho elucidou essencialmente o fragmento [Ru-NO+], fato
evidenciado ao se comparar os dados experimentais com a literatura, que o ligante nitrosil
encontra-se em sua forma oxidada, o que permite teoricamente liberá-lo em organismos vivos,
após sofrer redução biológica, convertendo na forma ativa NO0.
As técnicas espectroscópicas e eletroquímicas utilizadas, bem como simulações
computacionais, forneceram evidências que corroboram com a estrutura proposta para o composto,
bem como demonstraram viabilidade e reprodutibilidade da rota sintética executada.
Adicionalmente verifica-se que o mesmo apresenta propriedades espectroscópicas e
eletroquímicas coerentes com outros íons complexos do tipo trans-[Ru(NH3)4LNO]n+.
A avaliação do pH de interconversão NO+/NO2-, mostrou que em pH fisiológico, a
ocorrência da forma nitrosilada é majoritária, o que é interessante para a possível utilização de
redutores biológicos para a liberação do mesmo. Verificou-se ainda que o referido complexo é
suficientemente estável para que se tenha a reversibilidade completa da reação, alternando entre
as duas formas conforme necessário. Avaliou-se também a possibilidade de liberação
viabilizada por redutores biológicos e verificou-se que na presença de glutationa existem
evidências da liberação de NO0, contudo se faz necessário realizar novos experimentos para se
entender o mecanismo reacional e identificar possíveis intermediários envolvidos na reação.
O potencial antioxidante do nitrosilo complexo também foi investugado diante do
radical ânion O2-•. Os resultados dos experimentos sugerem que o complexo apresentam atividade
sequestrante desse radical. Ensaios com o complexo precursor demonstraram que a presença do
grupo nitrosila é responsável pela atividade antioxidante.
Adicionalmente pretende-se realizar ensaios de vasodilatação in vitro, afim de
verificar a eficácia do composto como potencial vasodilatador.
Como perspectivas, pretende-se realizar estudos de reatividade entre o complexo
trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)](PF6)3 e DNA utilizando estímulos externos como luz e
67
glutationa, investigar o tipo de interação e propor o possível mecanismo de clivagem causada
pelo composto ao DNA, assim como o efeito da força iônica nesse processo de clivagem; bem
como ensaios microbicidas almejando determinar o IC50 do composto. É almejável investigar
também a atividade sequestradora do radical hidroxila pelo complexo. Pretende-se ainda
realizar cálculos computacionais, simulando a interação do complexo com possíveis alvos
biológicos.
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78
APÊNDICE A - ATRIBUIÇÕES E VALORES DE COEFICIENTE DE
ABSORTIVIDADE MOLAR PARA O ÍON COMPLEXO trans-
[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+ EM ÁGUA.
λ(nm) ε (mol-1 L cm-1) Atribuição
240 9,77 x 103 IL
333 25 MLCT
79
APÊNDICE B - ESPECTRO DE RMN 1H DO LIGANTE 1,2-BIS(4-PIRIDIL)ETANO
(BPA) em CDCl3
80
APÊNDICE C - CONTORNOS DE ORBITAIS MOLECULARES SELECIONADOS
DO ÍON COMPLEXO trans-[Ru(NH3)4(BPA)(NO)]3+