Síntese, caracterização, estudo fotofísico e interação molecular de novas calcogenoporfirinas derivadas da 5,10,15,20–tetrakis(pentafluorofenil)porfirina

The present work had as main objective the synthesis of new chalcogenporphyrins derived from 5,10,15,20-Tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin, characterization, study of photophysical properties and analysis of biomolecular interactions of prepared chalcogenporphyrins derivatives. In connection with...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2019
Main Author: Foletto, Patrícia lattes
Orientador/a: Rodrigues, Oscar Endrigo Dorneles lattes
Banca: Iglesias, Bernardo Almeida lattes, Dalcol, Ionara Irion lattes, Shiguemoto, Cristiane Yuriko Kawasoko lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Ciências Naturais e Exatas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Department: Química
Assuntos em Português:
DNA
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://repositorio.ufsm.br/handle/1/17200
Resumo Português:O presente trabalho teve como objetivo principal a síntese de novas calcogenoporfirinas derivadas da 5,10,15,20–tetrakis(pentafluorofenil)porfirina, caracterização, estudo das propriedades fotofísicas e análise de interações biomoleculares dos derivados calcogenoporfirinas preparados. Em conexão com os objetivos, desenvolveu-se uma rota sintética que permitiu a síntese de diversos compostos derivados da 5,10,15,20–tetrakis(pentafluorofenil)porfirina. Inicialmente foram obtidas seleno (Mono, di ou tri substituídas) e hidrogenoporfirinas (Mono, di, tri ou tetra substituídas) derivadas da 5,10,15,20–tetrakis(pentafluorofenil)porfirina empregando p-metil-difenil-disseleneto como fonte de ânion de arilselênio. Desta forma, a síntese das seleno e hidrogenoporfirinas envolveu a reação de substituição nucleofílica aromática entre a 5,10,15,20–tetrakis(pentafluorofenil)porfirina e um nucleófilo derivado de p-metil-difenil-disseleneto. A formação dos produtos dependeu apenas de controle rígido do tempo reacional e uma série de 4 moléculas inéditas seleno e hidrogenoporfirinas foi obtida em bons rendimentos (na faixa entre 57-99%). Ainda, foram obtidas novas tetra tioporfirinas simétricas derivadas da 5,10,15,20–tetrakis(pentafluorofenil)porfirina empregando diferentes fontes de ânion de arilenxofre. A síntese das tioporfirinas simétricas também envolveu a reação de substituição nucleofílica aromática entre a 5,10,15,20–tetrakis(pentafluorofenil)porfirina e nucleófilos derivados de dissulfetos de diarila. Os produtos foram formados em 15 minutos de reação e obtidos com rendimentos na faixa entre 82- 93%. Também, foi possível obter a tetra hidrogenoporfirina derivada da 5,10,15,20– tetrakis(pentafluorofenil)porfirina empregando p-metil-difenil-ditelureto. O produto foi formado em 10 minutos de reação e obtido com rendimento de 80%. Nesta metodologia, destaca-se a formação dos produtos em ótimos rendimentos, em curto tempo de reação, sem a utilização de base no meio reacional, com emprego de reagentes de fácil manuseio e inodoros, diferentemente do que se encontra na literatura, por exemplo, para a síntese de tioporfirinas (TUXEN et al., 2011) (GOMES et al., 2011). Além disso, o protocolo sintético demonstrou-se abrangente para vários dicalcogenetos, possibilitando a obtenção de compostos com as mais diversas complexidades. A formação dos produtos foi racionalizada baseando-se na capacidade nucleofílica do átomo de calcogênio (Te>Se>S) e na diferença de labilidade na ligação carbono-calcogênio (C-S>C-Se>C-Te). Além disso, os compostos foram caracterizados por ressonância magnética nuclear (RMN) de 1H e 19F, espectrometria de massas de alta resolução (HRMS-ESI(+)), espectroscopia eletrônica nas regiões do ultravioleta-visível (UV-vis) e espectroscopia de emissão fluorescente. Somando-se a isso, foram desenvolvidos estudos de rendimentos quânticos de fluorescência e geração de oxigênio singleto (ΦΔ). Desta forma, todas as porfirinas estudadas apresentaram valores inferiores ao padrão (TPP) de geração de oxigênio singleto (ΦΔ) e rendimentos quânticos de fluorescência, e entre eles, os rendimentos quânticos de geração de oxigênio singleto (ΦΔ) encontrados para a maioria dos compostos tioporfirinas foram menores quando comparados com as selenoaril-porfirinas. Ainda, os compostos seleno e hidrogenoporfirinas foram testados quanto à fotoestabilidade e apresentaram resultados satisfatórios, sendo uma característica apreciável segundo os princípios da terapia fotodinâmica. Além disso, as interações das porfirinas com o CT-DNA foram avaliadas tanto experimentalmente, quanto através de docking molecular, demonstrando que elas interagem preferencialmente no sulco menor do DNA. Também, as interações das seleno e hidrogenoporfirinas com HSA foram estudadas. Nestes testes foram observadas variações na intensidade na faixa de emissão o que é um indício de interação entre a proteína e os respectivos compostos.
Resumo inglês:The present work had as main objective the synthesis of new chalcogenporphyrins derived from 5,10,15,20-Tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin, characterization, study of photophysical properties and analysis of biomolecular interactions of prepared chalcogenporphyrins derivatives. In connection with the objectives, a synthetic route was developed which allowed the synthesis of various compounds derived from 5,10,15,20-Tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin. Initially, were obtained (mono-, di-, or tri-substituted) selenium and (Mono, di, tri or tetrasubstituted) hydrogen-porphyrins derived from 5,10,15,20-tetrakis (pentafluorophenyl)porphyrin employing p-methyl-diphenyl diselenide as the source of arylcalcogen anion. Thus, the synthesis of selenium and hydrogenporphyrins involved the aromatic nucleophilic substitution reaction between 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin and a nucleophile derived from pmethyl diphenyl diselenide. The formation of the products depended only on rigid control of the reaction time and a series of 4 unpublished selenium and hydrogenporphyrins molecules was obtained in good yields (in the range of 57-99%). In addition, were preparared news symmetrical thioporphyrins derived from 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin employing different sources of arylsulfur anion. Synthesis of the symmetrical thioporphyrins also involved the aromatic nucleophilic substitution reaction between 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin and nucleophiles derived from diaryl disulfides. The products were formed in 15 minutes of reaction and obtained with yields ranging from 82-93%. Also, hydrogenporphyrin derived from 5,10,15,20- tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin was obtained employing p-methyl-diphenyl ditelluride. The product was formed in 10 minutes of reaction and obtained in 80% yield. In this methodology, the formation of the products in excellent yields, in short reaction time, without the use of base in the reactional medium, with the use of reagents of easy handling and odorless, unlike in the literature, for example, for the synthesis of thioporphyrins (TUXEN et al., 2011) (GOMES et al., 2011), was highlighted. In addition, the synthetic protocol proved to be comprehensive for several dichalcogenides, making it possible to obtain compounds with the most diverse complexity. The formation of the products was rationalized based on the nucleophilic capacity of the calcogen atom (Te> Se> S) and on the lability difference in the carbon-chalcogen bond (C-S> C-Se> CTe). The compounds were characterized by 1H and 19F nuclear magnetic resonance, high resolution mass spectrometry (HRMS-ESI(+)), electron spectroscopy in ultraviolet- visible region (UV-vis) and fluorescence emission spectroscopy. In addition, studies of fluorescence quantum yields and singlet oxygen generation were developed. Thus, all the porphyrins studied presented lower values than the standard (TPP) of singlet oxygen generation and quantum yields of fluorescence, and among them, the quantum yields of singlet oxygen generation found for most of the thioporphyrins compounds were lower when compared to the selenoaryl-porphyrins. In addition, the selenium and hydrogenporphyrins compounds were tested for photostability and presented satisfactory results, being an appreciable characteristic according to the principles of photodynamic therapy. The interactions of porphyrins with CT-DNA were evaluated both experimentally and through molecular docking, demonstrating that they interact preferentially in the minor groove of the DNA. Also, the interactions of selenium and hydrogenporphyrins with HSA were studied. In these tests variations in intensity in the emission range were observed which is an indication of interaction between the protein and the respective compounds.