Foram sintetizados, purificados e caracterizados os peróxidos cíclicos: peróxido de difenoíla (1), dimetil-1,2-dioxetanona (2), e spiro-adamantil α-peróxi lactona (3), e determinados seus parâmetros de quimiluminescência. Foram redeterminados os rendimentos quânticos singlete na decomposição catalisada de 1 e 2 em condições análogas as utilizadas anteriormente na literatura, obtendo-se valores várias ordens de grandeza menores que os inicialmente relatados para estes sistemas padrão para a formulação do mecanismo Luminescência Iniciada Quimicamente por Troca de Elétron (Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence - CIEEL). O efeito de gaiola de solvente, utilizando-se o sistema binário tolueno/difenilmetano, sobre o rendimento quântico na decomposição de 1 catalisada por rubreno, mostrou-se consideravelmente menor para este sistema intermolecular do que o observado no sistema intramolecular da decomposição induzida de 1,2-dioxetanos fenóxi-substituidos. Foram determinados pela primeira vez os parâmetros de quimiluminescência na decomposição unimolecular e catalisada da spiro-adamantil α-peróxi lactona (3), mostrando que esta é a α-peróxi lactona mais estável sintetizada e estudada até o momento. Este peróxido é sujeito à decomposição catalisada por ativadores adequados, envolvendo transferência de elétron, porém, com eficiência baixa devido a um impedimento estérico exercido pelo substituinte spiro-adamantila sobre a interação do peróxido com o ativador. O rendimento quântico singlete máximo obtido na decomposição catalisada de 3 é de 1%, valor consideravelmente menor que os determinados para sistemas intramoleculares. A decomposição dos peróxidos cíclicos 1 a 3 é catalisada por fenolatos como ativadores, porém, os rendimentos singlete obtidos nesta reação são baixos, entre 10-3 e 10-7 E mol-1. Os resultados obtidos com este sistema modelo intermolecular para a decomposição induzida por transferência intramolecular de elétron de 1,2-dioxetanos fenóxi-substituidos, demonstram claramente que esta última transformação quimiluminescente de alta eficiência deve ocorrer por uma retro-transferência de elétron intramolecular e não intermolecular como proposto na literatura, e como é necessariamente o caso no sistema modelo estudado no presente trabalho. / The cyclic peroxides diphenoyl peroxide (1), dimethyl-1,2-dioxetanone (2) and spiro-adamantyl α-peroxy lactone (3) were synthesized, purified and characterized, as well as its chemiluminescence parameters determined. The singlet quantum yields in the catalyzed decomposition of 1 and 2 were re-determined in experimental conditions equivalent to those formerly utilized in the literature, obtaining values various orders of magnitude lower than the ones initially reported for these model systems for the formulation of the Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence\" (CIEEL) mechanism. The solvent-cage effect on the singlet quantum yields in the rubrene catalyzed decomposition of 1, using the binary system toluene / diphenylmethane, showed to be considerably lower for this intermolecular system than the one observed in the intramolecular system of the induced phenoxy-substituted 1,2-dioxetane decomposition. The chemiluminescence parameters in the unimolecular and catalyzed spiro-adamantyl α-peroxylactone (3) decomposition were determined for the first time, showing that 3 is the most stable α-peroxylactone synthesized and studied up to now. This peroxide is subject to catalyzed decomposition by appropriate activators involving electron transfer, however, with low efficiency due to the steric effect of the spiro-adamantyl substituents on the interaction of the peroxide with the activator. The maximum singlet quantum yield obtained in the catalyzed decomposition of 3 is 1 %, a value considerably lower than those determined for intramolecular systems. The decomposition of the cyclic peroxides 1 to 3 is catalyzed by fenolato ions as activators, thus the singlet quantum yields measured for this reaction are low, between 10-3 e 10-7 E mol-1. The results obtained for this intermolecular model system for the induced phenoxy-substituted 1,2-dioxetane decomposition demonstrate clearly that the latter highly efficient chemiluminescent transformation should occur by an intramolecular back-electron transfer and not by an intermolecular one as proposed in the literature, and as is necessarily the case in the model system studied in this work.

Orientador: Fernando Antonio Santos Coelho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:30:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SouzaFilho_LuisGustavode1974-_D.pdf: 8902904 bytes, checksum: 85fa958ae1d753dea72d1d460737db4e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho descrevemos uma nova abordagem para a síntese de ciclopentenonas substituídas com potencial atividade anti-inflamatória. As ciclopentenonas desempenham diversas atividades biológicas, a saber: anti-inflamatória, antineoplásica e antiviral. Devido a sua importância biológica sintetizamos várias ciclopentenonas utilizando adutos de Morita-Baylis-Hillman, como substrato. A sequencia se baseou no uso de uma reação de adição 1,4 catalisada por ródio, com adutos de Morita-Baylis-Hillman, levando à formação de cinamatos alfa-substituídos com elevada estereosseletividade E. A partir desses últimos, uma sequencia de etapas permitiu a preparação de 4 diferentes ciclopentenonas, em 7 etapas, com rendimentos globais variando de 10 a 30%. As ciclopentenonas sintetizadas tiveram seu perfil anti-inflamatório avaliado em modelos experimentais de inflamação não alérgica, edema de pata e peritonite ¿ in vivo e ensaio de agregação plaquetária ¿ in vitro. Demonstramos, através de tais experimentos, que essas ciclopentenonas inibem o processo inflamatório, ou seja, reduzem do edema de pata e a migração celular para a cavidade abdominal, além de uma possível indicação do mecanismo de ação dessas moléculas sobre a isoenzima ciclooxigenase tipo 2 (COX-2). Os ensaios de agregação plaquetária nos permitiram propor que o mecanísmo de ação possa ser por inibição de COX-2, já que tais ensaios mostraram que essas moléculas não inibem a enzima COX-1. Esse é o primeiro trabalho descrevendo a síntese de ciclopentenonas substituídas a partir de adutos de Morita-Baylis-Hillman / Abstract: This paper describes a new approach for the synthesis of substituted cyclopentenones with potential anti-inflammatory activity. The cyclopentenones play diverse biological activities, namely: anti-inflammatory, anticancer and antiviral. Due to their biological importance synthesize various cyclopentenones using Morita-Baylis-Hillman as substrate. The sequence was based on the use of a 1,4 addition reaction catalyzed by rhodium, with Morita-Baylis-Hillman, leading to the formation of alpha-substituted cinnamates with high stereoselectivity E. From the latter, a sequence of steps allowed the preparation of 4 different cyclopentenones in 7 steps with overall yields ranging from 10 to 30%. The cyclopentenones synthesized had their anti-inflammatory profile assessed in experimental models of non-allergic inflammation, paw edema and peritonitis ¿ in vivo and test platelet aggregation - in vitro. Demonstrated through such experiments , these cyclopentenones inhibit the inflammatory process, ie , reduce paw edema and cell migration into the abdominal cavity, as well as a possible indication of the mechanism of action of these molecules on the isoenzyme cyclooxygenase type 2 (COX-2). The platelet aggregation assays allowed us to propose that the mechanism of action may be through inhibition of COX - 2, since these trials have shown that these molecules do not inhibit COX-1 enzyme. This is the first paper describing the synthesis of substituted cyclopentenones from Morita-Baylis-Hillman adducts / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

De acordo com a Organização Mundial de Saúde (World Health Organization - WHO), aproximadamente 40 milhões de pessoas ao redor do mundo estão infectadas com HIV/AIDS. Atualmente, a epidemia tem sido controlada em grande parte do mundo ocidental, porém, projeções sugerem que, até o fim desta década, o número de incidência da doença poderá duplicar. Apesar das significantes melhoras na morbidade e mortalidade de pacientes infectados pelo HIV, o rápido surgimento de cepas resistentes aos agentes anti-HIV, além dos efeitos adversos e o alto custo de fármacos de última geração, torna-se necessário o continuo desenvolvimento de novas classes de agentes anti-HIV. A transcrição e multiplicação do RNA viral são dependentes das interações seqüência-específica entre duas proteínas reguladoras virais essenciais, Tat e Rev, com seus respectivos sítios no RNA, TAR e RRE. Durante a última década, os aminoglicosídeos foram introduzidos como ligantes universais do RNA, sendo capazes de se ligar ao TAR e ao RRE. A literatura apresenta diversos aminoglicosídeos que são capazes de se ligar ao TAR e inibir a interação Tat-TAR bem como, inibir competitivamente a ligação da proteína Rev ao RRE, como, por exemplo, a neomicina e tobramicina. Considerando a importância dos aminoglicosídeos e análogos nucleosídicos, conhecidamente eficazes na terapia antirretroviral, o trabalho foi direcionado para a síntese de conjugados de aminociclitol, 2- desoxi-estreptramina, e adenosina, bem como, dímeros de adenosina via estratégia de click chemistry por reação de cicloadição azido-alcino catalisada por Cu(I) (CuAAC). Para a síntese destes produtos, o precursor adenosina foi convertido no derivado 5\'-azido-5\'- desoxi-adenosina, o qual foi condensado com diversos diinos terminais comerciais, contendo diferentes grupos espaçantes, com a finalidade de explorar suas influências nas propriedades eletrônicas e estéricas nos conjugados de interesse frente à atividade anti-HIV. Os derivados alcinos presentes na posição C-5\' de adenosina, via grupo triazol, foram empregados para a síntese dos monômeros nucleosídeo-aminociclitóis, assim como, na síntese de dímeros nucleosíde0-aminociclitóis, via reação de cicloadição 1,3-dipolar, na presença de CuSO4, quantidade catalítica, e ascorbato de sódio, para geração in situ de Cu(I). Adicionalmente, alguns dos compostos, na concentração de 1mM, foram testados empregando o ensaio de ELISA para detecção da presença de proteína viral p24 em linhagem células H9 e avaliação de sua atividade antirretroviral. De acordo com o ensaio biológico, um dos compostos preparados apresentou, proporcionalmente ao crescimento da linhagem H9 (HIV) controle, atividade de inibição de formação da proteína viral p24 similar ao composto padrão zidovudina (AZT). Além disso, outros dois compostos também apresentaram um resultado relevante uma vez que suas atividades foram similares ao composto padrão lamivudina (3TC). Estes resultados sugerem que a presença de uma cadeia metilênica mais extensa, como cadeia lateral ou grupo espaçante, pode influenciar positivamente a atividade biológica por efeito hidrofóbico ou estérico. Por fim, os ensaios de viabilidade celular demonstraram que os compostos testados não foram citotóxicos nas condições testadas. / According to World Health Organization - WHO about 40 million of people are infected with HIV/AIDS. Currently, the epidemic has been controlled largely in the western world, since, projections suggest that, until this decade end, the disease incidence could increase. Despite significant improvements in morbidity and mortality of HIV-patients, quick emergence of resistant strains to anti-HIV agents, in addition to adverse effects and high cost of recent drugs, becomes necessary the ongoing development of new classes of HIV agents. Transcription and translation of the viral RNA are dependent of sequence-specific interactions among two essential viral regulatory proteins, Tat and Rev, and their corresponding TAR and RRE sites in HIV-1 RNA. Over the past decade, aminoglycosides were established as universal RNA linkers, being able to link to TAR and RRE. The literature reports several aminoglycosides that bind to TAR and inhibit Tat-TAR interaction, as well as, competitively inhibit the bind between Rev protein and RRE, such as: neomycin and tobramycin. Considering the importance of nucleosides analogs, effective in antiretroviral therapy, and aminoglycosides, the work was driven to the synthesis of aminocyclitol, 2- deoxy-streptamine, conjugated to the adenosine, as well as, conjugated dimers of adenosine by molecular duplication via click chemistry strategy involving copper-catalysed azide-alkyne cycloaddition reaction (CuAAC). For the synthesis of these products, the starting material adenosine was converted to 5\'-azide-5\'-deoxy-adenosine, which was conjugated with several commercials terminal dialkynes containing different intercalating groups in order to explore the influences of the steric and electronic properties of conjugates towards anti-HIV activity. Alkynes derivated at C-5\' position of adenosine, via triazole group, were used in the synthesis of nucleoside-linked aminocyclitols, as well as, nucleoside conjugated dimers by 1,3-dipolar cycloaddition reaction under microwave-assisted conditions (MW), using the catalytic system CuSO4/sodium ascorbate for the in situ generation of Cu(I). Additionally, several compounds, at concentration of 1mM, were tested in vitro by ELISA for detection of p24 protein in H9 cells to antiretroviral evaluation. According with the biologic assay, one of the compounds showed inhibition of p24 protein production similar to zidovudine (AZT), when compared to H9 cells line growth control, Furthermore, two compounds also showed important activities similar to lamivudine (3TC). These results suggest that the presence of a longer methylenic chain, as side chain or intercalating groups, could influence positively in the biologic activity due to hydrophobic or steric effects. Ultimately, the cell viability assays showed that compounds were not cytotoxic in the tested conditions.

Foram sintetizados, purificados e caracterizados os peróxidos cíclicos: peróxido de difenoíla (1), dimetil-1,2-dioxetanona (2), e spiro-adamantil α-peróxi lactona (3), e determinados seus parâmetros de quimiluminescência. Foram redeterminados os rendimentos quânticos singlete na decomposição catalisada de 1 e 2 em condições análogas as utilizadas anteriormente na literatura, obtendo-se valores várias ordens de grandeza menores que os inicialmente relatados para estes sistemas padrão para a formulação do mecanismo Luminescência Iniciada Quimicamente por Troca de Elétron (Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence - CIEEL). O efeito de gaiola de solvente, utilizando-se o sistema binário tolueno/difenilmetano, sobre o rendimento quântico na decomposição de 1 catalisada por rubreno, mostrou-se consideravelmente menor para este sistema intermolecular do que o observado no sistema intramolecular da decomposição induzida de 1,2-dioxetanos fenóxi-substituidos. Foram determinados pela primeira vez os parâmetros de quimiluminescência na decomposição unimolecular e catalisada da spiro-adamantil α-peróxi lactona (3), mostrando que esta é a α-peróxi lactona mais estável sintetizada e estudada até o momento. Este peróxido é sujeito à decomposição catalisada por ativadores adequados, envolvendo transferência de elétron, porém, com eficiência baixa devido a um impedimento estérico exercido pelo substituinte spiro-adamantila sobre a interação do peróxido com o ativador. O rendimento quântico singlete máximo obtido na decomposição catalisada de 3 é de 1%, valor consideravelmente menor que os determinados para sistemas intramoleculares. A decomposição dos peróxidos cíclicos 1 a 3 é catalisada por fenolatos como ativadores, porém, os rendimentos singlete obtidos nesta reação são baixos, entre 10-3 e 10-7 E mol-1. Os resultados obtidos com este sistema modelo intermolecular para a decomposição induzida por transferência intramolecular de elétron de 1,2-dioxetanos fenóxi-substituidos, demonstram claramente que esta última transformação quimiluminescente de alta eficiência deve ocorrer por uma retro-transferência de elétron intramolecular e não intermolecular como proposto na literatura, e como é necessariamente o caso no sistema modelo estudado no presente trabalho. / The cyclic peroxides diphenoyl peroxide (1), dimethyl-1,2-dioxetanone (2) and spiro-adamantyl α-peroxy lactone (3) were synthesized, purified and characterized, as well as its chemiluminescence parameters determined. The singlet quantum yields in the catalyzed decomposition of 1 and 2 were re-determined in experimental conditions equivalent to those formerly utilized in the literature, obtaining values various orders of magnitude lower than the ones initially reported for these model systems for the formulation of the Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence\" (CIEEL) mechanism. The solvent-cage effect on the singlet quantum yields in the rubrene catalyzed decomposition of 1, using the binary system toluene / diphenylmethane, showed to be considerably lower for this intermolecular system than the one observed in the intramolecular system of the induced phenoxy-substituted 1,2-dioxetane decomposition. The chemiluminescence parameters in the unimolecular and catalyzed spiro-adamantyl α-peroxylactone (3) decomposition were determined for the first time, showing that 3 is the most stable α-peroxylactone synthesized and studied up to now. This peroxide is subject to catalyzed decomposition by appropriate activators involving electron transfer, however, with low efficiency due to the steric effect of the spiro-adamantyl substituents on the interaction of the peroxide with the activator. The maximum singlet quantum yield obtained in the catalyzed decomposition of 3 is 1 %, a value considerably lower than those determined for intramolecular systems. The decomposition of the cyclic peroxides 1 to 3 is catalyzed by fenolato ions as activators, thus the singlet quantum yields measured for this reaction are low, between 10-3 e 10-7 E mol-1. The results obtained for this intermolecular model system for the induced phenoxy-substituted 1,2-dioxetane decomposition demonstrate clearly that the latter highly efficient chemiluminescent transformation should occur by an intramolecular back-electron transfer and not by an intermolecular one as proposed in the literature, and as is necessarily the case in the model system studied in this work.

De acordo com a Organização Mundial de Saúde (World Health Organization - WHO), aproximadamente 40 milhões de pessoas ao redor do mundo estão infectadas com HIV/AIDS. Atualmente, a epidemia tem sido controlada em grande parte do mundo ocidental, porém, projeções sugerem que, até o fim desta década, o número de incidência da doença poderá duplicar. Apesar das significantes melhoras na morbidade e mortalidade de pacientes infectados pelo HIV, o rápido surgimento de cepas resistentes aos agentes anti-HIV, além dos efeitos adversos e o alto custo de fármacos de última geração, torna-se necessário o continuo desenvolvimento de novas classes de agentes anti-HIV. A transcrição e multiplicação do RNA viral são dependentes das interações seqüência-específica entre duas proteínas reguladoras virais essenciais, Tat e Rev, com seus respectivos sítios no RNA, TAR e RRE. Durante a última década, os aminoglicosídeos foram introduzidos como ligantes universais do RNA, sendo capazes de se ligar ao TAR e ao RRE. A literatura apresenta diversos aminoglicosídeos que são capazes de se ligar ao TAR e inibir a interação Tat-TAR bem como, inibir competitivamente a ligação da proteína Rev ao RRE, como, por exemplo, a neomicina e tobramicina. Considerando a importância dos aminoglicosídeos e análogos nucleosídicos, conhecidamente eficazes na terapia antirretroviral, o trabalho foi direcionado para a síntese de conjugados de aminociclitol, 2- desoxi-estreptramina, e adenosina, bem como, dímeros de adenosina via estratégia de click chemistry por reação de cicloadição azido-alcino catalisada por Cu(I) (CuAAC). Para a síntese destes produtos, o precursor adenosina foi convertido no derivado 5\'-azido-5\'- desoxi-adenosina, o qual foi condensado com diversos diinos terminais comerciais, contendo diferentes grupos espaçantes, com a finalidade de explorar suas influências nas propriedades eletrônicas e estéricas nos conjugados de interesse frente à atividade anti-HIV. Os derivados alcinos presentes na posição C-5\' de adenosina, via grupo triazol, foram empregados para a síntese dos monômeros nucleosídeo-aminociclitóis, assim como, na síntese de dímeros nucleosíde0-aminociclitóis, via reação de cicloadição 1,3-dipolar, na presença de CuSO4, quantidade catalítica, e ascorbato de sódio, para geração in situ de Cu(I). Adicionalmente, alguns dos compostos, na concentração de 1mM, foram testados empregando o ensaio de ELISA para detecção da presença de proteína viral p24 em linhagem células H9 e avaliação de sua atividade antirretroviral. De acordo com o ensaio biológico, um dos compostos preparados apresentou, proporcionalmente ao crescimento da linhagem H9 (HIV) controle, atividade de inibição de formação da proteína viral p24 similar ao composto padrão zidovudina (AZT). Além disso, outros dois compostos também apresentaram um resultado relevante uma vez que suas atividades foram similares ao composto padrão lamivudina (3TC). Estes resultados sugerem que a presença de uma cadeia metilênica mais extensa, como cadeia lateral ou grupo espaçante, pode influenciar positivamente a atividade biológica por efeito hidrofóbico ou estérico. Por fim, os ensaios de viabilidade celular demonstraram que os compostos testados não foram citotóxicos nas condições testadas. / According to World Health Organization - WHO about 40 million of people are infected with HIV/AIDS. Currently, the epidemic has been controlled largely in the western world, since, projections suggest that, until this decade end, the disease incidence could increase. Despite significant improvements in morbidity and mortality of HIV-patients, quick emergence of resistant strains to anti-HIV agents, in addition to adverse effects and high cost of recent drugs, becomes necessary the ongoing development of new classes of HIV agents. Transcription and translation of the viral RNA are dependent of sequence-specific interactions among two essential viral regulatory proteins, Tat and Rev, and their corresponding TAR and RRE sites in HIV-1 RNA. Over the past decade, aminoglycosides were established as universal RNA linkers, being able to link to TAR and RRE. The literature reports several aminoglycosides that bind to TAR and inhibit Tat-TAR interaction, as well as, competitively inhibit the bind between Rev protein and RRE, such as: neomycin and tobramycin. Considering the importance of nucleosides analogs, effective in antiretroviral therapy, and aminoglycosides, the work was driven to the synthesis of aminocyclitol, 2- deoxy-streptamine, conjugated to the adenosine, as well as, conjugated dimers of adenosine by molecular duplication via click chemistry strategy involving copper-catalysed azide-alkyne cycloaddition reaction (CuAAC). For the synthesis of these products, the starting material adenosine was converted to 5\'-azide-5\'-deoxy-adenosine, which was conjugated with several commercials terminal dialkynes containing different intercalating groups in order to explore the influences of the steric and electronic properties of conjugates towards anti-HIV activity. Alkynes derivated at C-5\' position of adenosine, via triazole group, were used in the synthesis of nucleoside-linked aminocyclitols, as well as, nucleoside conjugated dimers by 1,3-dipolar cycloaddition reaction under microwave-assisted conditions (MW), using the catalytic system CuSO4/sodium ascorbate for the in situ generation of Cu(I). Additionally, several compounds, at concentration of 1mM, were tested in vitro by ELISA for detection of p24 protein in H9 cells to antiretroviral evaluation. According with the biologic assay, one of the compounds showed inhibition of p24 protein production similar to zidovudine (AZT), when compared to H9 cells line growth control, Furthermore, two compounds also showed important activities similar to lamivudine (3TC). These results suggest that the presence of a longer methylenic chain, as side chain or intercalating groups, could influence positively in the biologic activity due to hydrophobic or steric effects. Ultimately, the cell viability assays showed that compounds were not cytotoxic in the tested conditions.