Investigação bio-eletroquímica do metronidazol e seus derivados

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Boane, Anastácio Armando
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Alagoas
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
UFAL
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2716
Resumo: This work investigates the electrochemical behavior, the correlation between the potential of the first reduction peak with giardicidal activity, as well as the interaction with DNA of metronidazole (MTZ) and its derivatives, modified in the lateral chain by fluoride (F-MTZ), chloride (Cl-MTZ), azide (N3-MTZ), bromide (Br-MTZ), iodide (I-MTZ), mesyl (Ms-MTZ) and tosyl (Ts-MTZ) groups. The study was performed in aprotic (DMF + TBAPF6) and in aqueous media (phosphate buffer solution pH 7.2 with 20% ethanol) using glassy carbon (GCE) (d = 1 mm) electrode, using electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV) and square wave voltammetry (SWV). The mechanism for the reduction of MTZ and its derivatives F-MTZ, Cl-MTZ, N3-MTZ, at 0.100 V s-1 is typical of nitroaromatic compounds and occurs in two stages, the first is monoelectronic, with a reversible nature, corresponding to the nitro anion radical formation, followed by a more pronounced wave at more negative potential, irreversible and multi-electronic which probably leads to the formation of nitroso derivative and other products with extended reduction. The analogues Br-MTZ, I-MTZ, Ms-MTZ and Ts-MTZ, with strong leaving groups, present the first reduction peaks without their anodic counterparts, which are more intense than the second ones, a typical behavior of dissociative electron transfer, an EC process (electron transfer followed by a irreversible chemical reaction). In this medium, the facility of reduction of the eight substrates represented by the reduction potential of the first wave (EpIc) follows the order: I-MTZ > Cl-MTZ > Ts-MTZ > Br-MTZ > Ms-MTZ > N3-MTZ > F-MTZ > MTZ showing an easier redution for derivatives with strong leaving groups. This finding shows correlation with biological activity, mainly against Giardia lamblia. In protic medium, the reduction mechanism is, as expected, entirely different, being characterized by only one irreversible well-defined reduction peak at less cathodic potentials than in aprotic medium, which corresponds to the formation of hydroxylamine when 4 e-/4 H+ are consumed. We also investigated the interaction of the compounds with DNA. MTZ showed a slight interaction with dsDNA by UV-Vis spectroscopy in phosphate buffer pH 7.2 with 20% ethanol. Using DPV at a GCE (d = 3 mm), in acetate buffer, pH 4.5, with 20% ethanol, it was found that practically no interaction occurs between the eight compounds with the film of dsDNA. After electrochemical reduction of the compounds, at adequate cathodic potentials, interaction with the dsDNA film was evidenced, with the presence of the diagnostic anodic peaks at potentials typical of guanine and adenine bases. A different behavior was evidenced in ssDNA solution. All the nitrocompounds interact with ssDNA, even without the step of reductive pre-conditioning, however, the interaction is more intense after reduction. Decrease and shifts of the peak potential of ssDNA towards more positive values are observed. These facts suggest that DNA might be a potential target for these biologically active compounds.
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The study was performed in aprotic (DMF + TBAPF6) and in aqueous media (phosphate buffer solution pH 7.2 with 20% ethanol) using glassy carbon (GCE) (d = 1 mm) electrode, using electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV) and square wave voltammetry (SWV). The mechanism for the reduction of MTZ and its derivatives F-MTZ, Cl-MTZ, N3-MTZ, at 0.100 V s-1 is typical of nitroaromatic compounds and occurs in two stages, the first is monoelectronic, with a reversible nature, corresponding to the nitro anion radical formation, followed by a more pronounced wave at more negative potential, irreversible and multi-electronic which probably leads to the formation of nitroso derivative and other products with extended reduction. The analogues Br-MTZ, I-MTZ, Ms-MTZ and Ts-MTZ, with strong leaving groups, present the first reduction peaks without their anodic counterparts, which are more intense than the second ones, a typical behavior of dissociative electron transfer, an EC process (electron transfer followed by a irreversible chemical reaction). In this medium, the facility of reduction of the eight substrates represented by the reduction potential of the first wave (EpIc) follows the order: I-MTZ > Cl-MTZ > Ts-MTZ > Br-MTZ > Ms-MTZ > N3-MTZ > F-MTZ > MTZ showing an easier redution for derivatives with strong leaving groups. This finding shows correlation with biological activity, mainly against Giardia lamblia. In protic medium, the reduction mechanism is, as expected, entirely different, being characterized by only one irreversible well-defined reduction peak at less cathodic potentials than in aprotic medium, which corresponds to the formation of hydroxylamine when 4 e-/4 H+ are consumed. We also investigated the interaction of the compounds with DNA. MTZ showed a slight interaction with dsDNA by UV-Vis spectroscopy in phosphate buffer pH 7.2 with 20% ethanol. Using DPV at a GCE (d = 3 mm), in acetate buffer, pH 4.5, with 20% ethanol, it was found that practically no interaction occurs between the eight compounds with the film of dsDNA. After electrochemical reduction of the compounds, at adequate cathodic potentials, interaction with the dsDNA film was evidenced, with the presence of the diagnostic anodic peaks at potentials typical of guanine and adenine bases. A different behavior was evidenced in ssDNA solution. All the nitrocompounds interact with ssDNA, even without the step of reductive pre-conditioning, however, the interaction is more intense after reduction. Decrease and shifts of the peak potential of ssDNA towards more positive values are observed. These facts suggest that DNA might be a potential target for these biologically active compounds.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de AlagoasCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoEste trabalho versa sobre a investigação eletroquímica, a correlação dos potenciais do primeiro pico catódico com a atividade giardicida, assim como a reatividade frente ao DNA do metronidazol (MTZ) e seus análogos modificados na cadeia lateral, o fluorado (F-MTZ), o clorado (Cl-MTZ), com azido (N3-MTZ), o bromado (Br-MTZ), o iodado (I-MTZ), o mesilado (Ms-MTZ) e o tosilado (Ts-MTZ). O estudo foi realizado nos meios aprótico (DMF + TBAPF6) e prótico (tampão fosfato pH 7,2 com 20% de etanol), utilizando eletrodos de carbono vítreo (ECV) (d = 1 mm), por meio de técnicas eletroquímicas como voltametria cíclica (VC), voltametria de pulso diferencial (VPD) e voltametria de onda quadrada (VOQ). O mecanismo de redução para o padrão MTZ e seus derivados F-MTZ, Cl-MTZ, N3-MTZ a 0,100 V s-1, em meio aprótico, é típico de nitroaromáticos, ocorrendo em duas etapas, sendo a primeira de natureza reversível e monoeletrônica, correspondente à formação do ânion radical nitro, seguida por uma onda mais pronunciada em potenciais mais negativos, irreversível e multi-eletrônica, que leva, provavelmente, à formação de derivados nitrosos entre outros produtos de redução estendida. Os análogos Br-MTZ, I-MTZ, Ms-MTZ e Ts-MTZ, com grupos de natureza fortemente abandonadora apresentam o primeiro pico de redução sem o seu correspondente anódico. O perfil voltamétrico é típico de processos eletroquímicos que ocorrem com transferência de elétrons dissociativa, um processo eletroquímico, seguido de reação química acoplada irreversível (EC). Neste meio, a facilidade de redução dos oito compostos representada pelo potencial de redução da primeira onda (EpIc), segue a ordem: I-MTZ > Cl-MTZ > Ts-MTZ > Br-MTZ > Ms-MTZ > N3-MTZ > F-MTZ > MTZ que mostra uma tendência de redução mais fácil para derivados com grupos fortemente abandonadores. Esta tendência correlaciona-se às atividades biológicas dos mesmos, principalmente contra Giardia lamblia. Em meio prótico, o mecanismo de redução, conforme esperado, é totalmente diferente, caracterizando-se por um único pico de redução irreversível e bem definido em potenciais menos catódicos que em meio aprótico e correspondente à formação de hidroxilaminas ao consumir-se 4 e-/4 H+. O MTZ mostrou interagir, apenas, sutilmente com o DNA por espectroscopia UV-Vis em tampão fosfato pH 7,2 com 20% de etanol. Por VPD, em ECV (d = 3 mm), numa solução tampão acetato pH 4.5 com 20% de etanol verificou-se não ter havido qualquer interação entre os oito compostos com o filme de dsDNA, mas quando se fez a aplicação de potencial de redução característico dos mesmos, por tempos definidos, formaram-se produtos de redução que interagiram com o filme de dsDNA, com evidência em VPD, de picos anódicos em potenciais de oxidação típicos das bases guanina e adenina. Diferentemente do filme de dsDNA, em solução de ssDNA, os oito compostos mostraram-se ativos, mesmo sem se executar a etapa de pré-condicionamento redutivo, entretanto, quando se aplica o potencial de redução, a interação é mais significativa para a maioria dos compostos. Nessa interação, ocorre a diminuição da corrente de oxidação e deslocamentos do pico de potencial das bases constituintes para valores mais positivos. Estes fatos sugerem que o DNA pode ser um alvo potencial no mecanismo de ação molecular destes compostos.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Química e BiotecnologiaUFALGoulart, Marília Oliveira Fonsecahttp://lattes.cnpq.br/5271094336884473Ferreira, Fabrícia da Rochahttp://lattes.cnpq.br/8057742852204529Navarro, Marcelohttp://lattes.cnpq.br/3399488325797270Leite, Ana Catarina Rezendehttp://lattes.cnpq.br/1480081676184804Souza, Antonio Albuquerque dehttp://lattes.cnpq.br/7344135285199504Paula, Francine Santos dehttp://lattes.cnpq.br/4433476345682386Moura, Maria Aline Barros Fidelis dehttp://lattes.cnpq.br/8554388756291432Boane, Anastácio Armando2018-03-14T14:06:19Z2018-03-132018-03-14T14:06:19Z2015-01-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBOANE, Anastácio Armando. Investigação bio-eletroquímica do metronidazol e seus derivados. 2015. 122 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) - Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2015.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2716porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2018-03-14T14:06:19Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/2716Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:46482018-03-14T14:06:19Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false
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