O estudo das Relações Quantitativas entre Estrutura química e Atividade biológica (QSAR/QSAR-3D) utilizando diferentes estratégias metodológicas complementares, aplicadas iterativamente, se estende a diferentes áreas de aplicação. Dentre elas destaca-se o planejamento racional de novos fármacos e o estudo de seus mecanismos de ação. Moléculas candidatas a fármacos, geradas em estudos de QSAR-3D, freqüentemente, não se tomam fármacos por apresentarem inadequadas propriedades farmacocinéticas, ou seja, ADME (absorção, distribuição, metabolismo e excreção). Nota-se assim que o conhecimento das propriedades farmacocinéticas de ligantes deve ser uma preocupação presente, em qualquer nível de desenvolvimento de um novo fármaco e ressalta-se a importância do QSAR como uma ferramenta de grande valor, principalmente na compreensão da contribuição das propriedades físico-químicas, identificadas como sendo responsáveis pela atividade. A aplicação do QSAR permite elucidar a natureza e a grandeza das propriedades físico-químicas e estruturais nas interações entre o composto e o seu alvo biológico nos processos farmacocinéticos de ADME (TESTA, 2001; MALVEZZI et al.,, 2001; GAVIRAGHI et al., 2001). Recentemente, em trabalhos realizados em nosso laboratório (SIQUEIRA, 2001), envolvendo a análise de QSAR aplicada aos valores do bloqueio da transmissão neuromuscular determinados para uma série de onze brometos de [2-(4-X-benzamido)etil]benzildimetilamônio substituídos, demonstrou-se tanto a importância da presença de um grupo catiônico terminal como da lipofilicidade para o bloqueio da transmissão neuromuscular. No presente trabalho, visando descrever as interações hidrofóbicas determinantes da potencial atividade bloqueadora neuromuscular, para uma série de dez derivados da procaína, sendo eles: cloretos de 3-(dimetilamino)propiofenona (composto 1); de 3-(dietilamino)propiofenona (composto 2); de 3-(1-pirrolidino)propiofenona (composto 3); de 3-(1-piperidino)propiofenona (composto 4); de 3-(1-morfolino)propiofenona (composto 5); de 3-[1-(4-metilpiperazino)] propiofenona (composto 6); de 3-(c-hexilamino)propiofenona (composto 7); de N-[(N,N-dimetilamino)etil]benzamida (composto 8); de N-[(N,N-dimetilamino )metil]benzamida (composto 9) e, de N-[(N,N-dimetilamino)etil]benzoato (composto 10), por nós sintetizados, determinaram-se os respectivos parâmetros hidrofóbicos e relacionados à ionização (logPappSF; logPnSF; logPiSF; (pKaaq)SF; (pKaoct)SF; logPappHPLC; IogPnPot; IogPiPot; (pKaaq)Pot; logPcalc) obtidos por três métodos experimentais (por Shake-flask; por HPLC e potenciométrico) e por cálculo (programa CLOGP), como modelos de partição. Através da análise comparativa dos valores dos parâmetros hidrofóbicos e relacionados à ionização para a série de dez derivados da procaína (compostos 1-10) sintetizados neste trabalho foi possível constatar que: (i) os valores de IogPcalc modelam, apenas, parcialmente as interações hidrofóbicas refletidas nos valores de logPappSF e de logPappHPLC em valores de pH 3,0 e 10,0, enquanto que as interações hidrofóbicas refletidas nos valores de logPnPot são idealmente modeladas pelos valores de logPcalc; (ii) nas mesmas condições experimentais, os métodos Shake-flask, HPLC e potenciométrico revelam interações hidrofóbicas proporcionais, entretanto, correlações não ideais foram observadas quanto comparados entre si; (iii) os valores de pKaSF , determinados indiretamente por Shake-flask, foram validados pela determinação direta de pKaPot, por potenciometria. Embora o sistema de avaliação da bloqueadora da transmissão neuromuscular tenha sido adequado, a série de compostos estudada não gerou valores válidos para a construção das correspondentes curvas dose-resposta. Os valores obtidos de lC50 para os compostos 3, 4 e 8 da série estudada foram insuficientes, em número, para serem utilizados em uma análise de QSAR. Estudos futuros podem ser realizados com o objetivo de verificar a atividade anestésica local para os compostos da série estudada, avaliando-se a perda da sensibilidade à estimulação sensorial, em cobaias, ou em estudos mais sofisticados de eletrofisiologia (patch clamp). Poder-se-á, assim, fornecer subsídios para elucidar as contribuições relativas da forma catiônica e da forma neutra, respectivamente de compostos ionizáveis com atividade anestésica local. / The scope of Quantitative Structure and Biological Activity Relationships (QSAR/QSAR-3D) studies, using distinct complementary methods, spreads over multiple areas of applicability. Among those, striking are the rational design of new drugs and the enlightenment of their mechanism of action. Candidate molecules, shaped by QSAR-3D analysis, frequently fail to become drugs, and hit the market, due to insufficient pharmacokinetic properties (i.e. absorption, distribution, metabolism and excretion; ADME). Hence, the awareness of pharmacokinetic properties of molecules should be a concern at any leveI of development of new drug candidates. Noteworthy is the use of QSAR as a tool of great value, specially, in the comprehension of the contribution of the physical-chemical properties, responsible for the biological activity. (TESTA, 2001; MALVEZZl et ai., 2001; GAVlRAGHl et ai., 2001). ln this work, aiming to describe the hydrophobic interactions determining the neuromuscular blocking activity of a series of ten procaine derivatives: the hydrochlorides of 3-(dimethylamine)propiophenone (compound 1); of 3-(diethylamine)propiophenone (compound 2); of 3-(1-pirrolidine)propiophenone (compound 3); of 3-(1-piperidine)propiophenone (compound 4); of 3-(1-morfoline)propiophenone (compound 5); of 3-[1-(4-methylpiperazine)]propiophenone (compound 6); de 3-(c-hexilamine)propiophenone (compound 7); de N-[(N,N-dimethylamine)ethyl]benzamide (compound 8); de N-[(N,N-dimethylamine)methyl]benzamide (compound 9) and, of N-[(N,N-dimethylamine)ethyl]benzoate (compound 10), prepared by us, the corresponding hydrophobic parameters (logPappSF; logPnSF; logPiSF; (pKaaq)SF; (pKaoct)SF; logPappHPLC; IogPnPot; IogPiPot; (pKaaq)Pot; logPcalc) were obtained by three experimental methods (Shake-flask; HPLC and potenciometric) and by calculus (CLOGP) as models of partition and distribution. Following the comparative analysis of the values of the hydrophobic parameters determined for the ten compounds of the series of procaine analogs, it was possible to conclude that: (i) the values of IogPcalc reflect only partially, the hydrophobic interactions encoded in the values of logPappSF and logPappHPLC determined in pH values of 3,0 and 10,0; (ii) the values of logPcalc reflect the hydrophobic interactions encoded in the values of logPnPot; (iii) in the same experimental conditions, the methods Shake-flask, HPLC and potenciometric, reflect proportional hydrophobic interactions, although the observed correlations were not ideal when the methods were compared between each other; (iv) the values of pKaSF, determined indirectly by Shake-flask, were validated by the direct measurement of pKaPot, by potentiometry. Even though the system used to measure the neuromuscular blocking actions was adequate, the series of procaine derivatives failed to provide sufficient values to prepare dose-effect curves and proceed with the quantitative structure activity relationships.

O estudo das Relações Quantitativas entre Estrutura química e Atividade biológica (QSAR/QSAR-3D) utilizando diferentes estratégias metodológicas complementares, aplicadas iterativamente, se estende a diferentes áreas de aplicação. Dentre elas destaca-se o planejamento racional de novos fármacos e o estudo de seus mecanismos de ação. Moléculas candidatas a fármacos, geradas em estudos de QSAR-3D, freqüentemente, não se tomam fármacos por apresentarem inadequadas propriedades farmacocinéticas, ou seja, ADME (absorção, distribuição, metabolismo e excreção). Nota-se assim que o conhecimento das propriedades farmacocinéticas de ligantes deve ser uma preocupação presente, em qualquer nível de desenvolvimento de um novo fármaco e ressalta-se a importância do QSAR como uma ferramenta de grande valor, principalmente na compreensão da contribuição das propriedades físico-químicas, identificadas como sendo responsáveis pela atividade. A aplicação do QSAR permite elucidar a natureza e a grandeza das propriedades físico-químicas e estruturais nas interações entre o composto e o seu alvo biológico nos processos farmacocinéticos de ADME (TESTA, 2001; MALVEZZI et al.,, 2001; GAVIRAGHI et al., 2001). Recentemente, em trabalhos realizados em nosso laboratório (SIQUEIRA, 2001), envolvendo a análise de QSAR aplicada aos valores do bloqueio da transmissão neuromuscular determinados para uma série de onze brometos de [2-(4-X-benzamido)etil]benzildimetilamônio substituídos, demonstrou-se tanto a importância da presença de um grupo catiônico terminal como da lipofilicidade para o bloqueio da transmissão neuromuscular. No presente trabalho, visando descrever as interações hidrofóbicas determinantes da potencial atividade bloqueadora neuromuscular, para uma série de dez derivados da procaína, sendo eles: cloretos de 3-(dimetilamino)propiofenona (composto 1); de 3-(dietilamino)propiofenona (composto 2); de 3-(1-pirrolidino)propiofenona (composto 3); de 3-(1-piperidino)propiofenona (composto 4); de 3-(1-morfolino)propiofenona (composto 5); de 3-[1-(4-metilpiperazino)] propiofenona (composto 6); de 3-(c-hexilamino)propiofenona (composto 7); de N-[(N,N-dimetilamino)etil]benzamida (composto 8); de N-[(N,N-dimetilamino )metil]benzamida (composto 9) e, de N-[(N,N-dimetilamino)etil]benzoato (composto 10), por nós sintetizados, determinaram-se os respectivos parâmetros hidrofóbicos e relacionados à ionização (logPappSF; logPnSF; logPiSF; (pKaaq)SF; (pKaoct)SF; logPappHPLC; IogPnPot; IogPiPot; (pKaaq)Pot; logPcalc) obtidos por três métodos experimentais (por Shake-flask; por HPLC e potenciométrico) e por cálculo (programa CLOGP), como modelos de partição. Através da análise comparativa dos valores dos parâmetros hidrofóbicos e relacionados à ionização para a série de dez derivados da procaína (compostos 1-10) sintetizados neste trabalho foi possível constatar que: (i) os valores de IogPcalc modelam, apenas, parcialmente as interações hidrofóbicas refletidas nos valores de logPappSF e de logPappHPLC em valores de pH 3,0 e 10,0, enquanto que as interações hidrofóbicas refletidas nos valores de logPnPot são idealmente modeladas pelos valores de logPcalc; (ii) nas mesmas condições experimentais, os métodos Shake-flask, HPLC e potenciométrico revelam interações hidrofóbicas proporcionais, entretanto, correlações não ideais foram observadas quanto comparados entre si; (iii) os valores de pKaSF , determinados indiretamente por Shake-flask, foram validados pela determinação direta de pKaPot, por potenciometria. Embora o sistema de avaliação da bloqueadora da transmissão neuromuscular tenha sido adequado, a série de compostos estudada não gerou valores válidos para a construção das correspondentes curvas dose-resposta. Os valores obtidos de lC50 para os compostos 3, 4 e 8 da série estudada foram insuficientes, em número, para serem utilizados em uma análise de QSAR. Estudos futuros podem ser realizados com o objetivo de verificar a atividade anestésica local para os compostos da série estudada, avaliando-se a perda da sensibilidade à estimulação sensorial, em cobaias, ou em estudos mais sofisticados de eletrofisiologia (patch clamp). Poder-se-á, assim, fornecer subsídios para elucidar as contribuições relativas da forma catiônica e da forma neutra, respectivamente de compostos ionizáveis com atividade anestésica local. / The scope of Quantitative Structure and Biological Activity Relationships (QSAR/QSAR-3D) studies, using distinct complementary methods, spreads over multiple areas of applicability. Among those, striking are the rational design of new drugs and the enlightenment of their mechanism of action. Candidate molecules, shaped by QSAR-3D analysis, frequently fail to become drugs, and hit the market, due to insufficient pharmacokinetic properties (i.e. absorption, distribution, metabolism and excretion; ADME). Hence, the awareness of pharmacokinetic properties of molecules should be a concern at any leveI of development of new drug candidates. Noteworthy is the use of QSAR as a tool of great value, specially, in the comprehension of the contribution of the physical-chemical properties, responsible for the biological activity. (TESTA, 2001; MALVEZZl et ai., 2001; GAVlRAGHl et ai., 2001). ln this work, aiming to describe the hydrophobic interactions determining the neuromuscular blocking activity of a series of ten procaine derivatives: the hydrochlorides of 3-(dimethylamine)propiophenone (compound 1); of 3-(diethylamine)propiophenone (compound 2); of 3-(1-pirrolidine)propiophenone (compound 3); of 3-(1-piperidine)propiophenone (compound 4); of 3-(1-morfoline)propiophenone (compound 5); of 3-[1-(4-methylpiperazine)]propiophenone (compound 6); de 3-(c-hexilamine)propiophenone (compound 7); de N-[(N,N-dimethylamine)ethyl]benzamide (compound 8); de N-[(N,N-dimethylamine)methyl]benzamide (compound 9) and, of N-[(N,N-dimethylamine)ethyl]benzoate (compound 10), prepared by us, the corresponding hydrophobic parameters (logPappSF; logPnSF; logPiSF; (pKaaq)SF; (pKaoct)SF; logPappHPLC; IogPnPot; IogPiPot; (pKaaq)Pot; logPcalc) were obtained by three experimental methods (Shake-flask; HPLC and potenciometric) and by calculus (CLOGP) as models of partition and distribution. Following the comparative analysis of the values of the hydrophobic parameters determined for the ten compounds of the series of procaine analogs, it was possible to conclude that: (i) the values of IogPcalc reflect only partially, the hydrophobic interactions encoded in the values of logPappSF and logPappHPLC determined in pH values of 3,0 and 10,0; (ii) the values of logPcalc reflect the hydrophobic interactions encoded in the values of logPnPot; (iii) in the same experimental conditions, the methods Shake-flask, HPLC and potenciometric, reflect proportional hydrophobic interactions, although the observed correlations were not ideal when the methods were compared between each other; (iv) the values of pKaSF, determined indirectly by Shake-flask, were validated by the direct measurement of pKaPot, by potentiometry. Even though the system used to measure the neuromuscular blocking actions was adequate, the series of procaine derivatives failed to provide sufficient values to prepare dose-effect curves and proceed with the quantitative structure activity relationships.

No presente trabalho, destinado a tese de doutorado, desenvolvemos um estudo da relação entre a estrutura química e atividade antimicrobiana de duas séries, a saber: Série I - quatorze cloretos N,N[(dimetilamino)etil]-benzoatos para-substituídos, onde R4 = H, CH3, C2H5, nC4H9, tC4H9, OCH3, nOC4H9, COCH3, Cl, CN, NO2, OC6H13, SO2Me, CF3 (compostos I.1 a I.14) e Série II - quatorze cloretos meta-substituídos onde R3 = H, -CH3, -OCH3, -OC2H5, -OC4H9, -F, -Cl, -Br, -I, -NO2, -CN, -CF3, -N(CH3)2, SO2CH3 (compostos II.1. a II.14). Os compostos haviam sido sintetizados anteriormente no grupo (Amaral et al, 1997; Sousa, 1997). Para as séries I e II, os valores do coeficiente de partição em n-octanol foram obtidos por cálculo (utilizando os programas CLOGP e ACD/LogP) bem como determinados experimentalmente pelo método CLAE e considerados parâmetros lipofílicos nos modelos de QSAR. Adicionalmente, para as séries I e II, os valores da posição da banda de absorção da carbonila na região do infravermelho bem como do deslocamento químico da carbonila no RMN 13C foram determinados sendo o primeiro considerado como parâmetro eletrônico nos modelos QSAR. E, ainda, para as séries I e II os valores de MR3 e de MR4 , relacionados à refratividade molar, foram obtidos da literatura e considerados nas análises QSAR . Para as séries I e II os valores de IC50 (concentração inibição 50% do crescimento) foram determinados contra, respectivamente, o fungo Saccharomyces cerevisiae (BY4741) e contra a bactéria Escherichia coli (DH5α) e considerados como parâmetros biológico nas análises QSAR. Para as séries I e II e para as séries I e II reunidas, foram gerados modelos QSAR e estes foram analisados visando avaliar a natureza e a contribuição de cada parâmetro estrutural para cada uma das atividades avaliadas. A aplicação do modelo linear resultou em modelos iestatisticamente significativos para as atividades contra o Saccharomyces cerevisiae (BY4741) e contra a Escherichia coli (DH5α) para a série I e para as séries I e II reunidas. A série II não gerou modelos lineares estatisticamente significativos. A aplicação dos modelos bilinear e parabólico foram verificadas não resultando em modelos estatisticamente significativos. Para a série I e para as séries I e II reunidas estudadas neste trabalho, as diferenças observadas nos modelos QSAR gerados para a inibição do crescimento de, respectivamente, S. cerevisiae (BY4741) e de E. coli (DH5α) podem ser, possivelmente, explicadas considerando-se as diferenças nas membranas externas de cada microorganismo. / In this PhD thesis work, we developed a quantitative structure relationship study for the antimicrobial activity of two series, namely: Series I fourteen para-substituted N,N- [(dimethylamino)ethyl)] benzoates chlorides, where R4 = -H, -CH3, -C2H5, -nC4H9, -tC4H9, -OCH3, - nOC4H9, -COCH3, -Cl, -CN, -NO2, -OC6H13, -SO2Me, -CF3 (compounds I.1 - I.14) and Series II - fourteen meta-substituted chlorides, where R3 = -H, -CH3, -OCH3, -OC2H5, -OC4H9, -F, -Cl, -Br, -I, -NO2, -CN, -CF3, -N(CH3)2, -SO2CH3 (compounds II.1. - II.14). These compounds had been previously synthesized in the group (Amaral et al, 1997; Sousa, 1997). For series I and II, the partition coefficient values in n-octanol were obtained by calculation (using the CLOGP and the ACD/LogP programs) and were obtained experimentally by HPLC method. These values were taken as lipophilic parameters in the QSAR analysis. In addition, for the series I and II, the carbonyl infrared absorption band values and 13C-NMR chemical shifts of carbonyl group were determined, being the former considered as electronic parameters in the QSAR analysis. Further, for the series I and II, the MR3 and MR4 values were taken from the literature and considered as molar refractivity related parameter in the QSAR analyses. For the series I and II, IC50 values (concentration inhibiting 50% growth) were determined against, respectively, Saccharomyces cerevisiae (BY4741) yeast and Escherichia coli (DH5α) bacteria and taken as biological parameters in the QSAR analysis. For the series I and II and for series I e II altogether, QSAR models were generated and analysed in order to determine the nature and the contribution of each structural parameter to the determined antimicrobial activities. The application of linear model resulted in statistically significant QSAR models for the activities evaluated against Saccharomyces cerevisiae (BY4741) and against Escherichia coli (DH5α) for series I and for series I and II taken altogether. No statistically significant linear models were obtained for series II. The application of bilinear and parabolic models was verified, resulting in no statistically significant models. For series I and series I e II altogether, the differences observed in the generated QSAR models for the inhibition, respectively, of Saccharomyces cerevisiae (BY4741) and of E. coli (DH5α) growth, can be, probably, explained considering the differences in the external membranes of each microorganism.

No presente trabalho, destinado a tese de doutorado, desenvolvemos um estudo da relação entre a estrutura química e atividade antimicrobiana de duas séries, a saber: Série I - quatorze cloretos N,N[(dimetilamino)etil]-benzoatos para-substituídos, onde R4 = H, CH3, C2H5, nC4H9, tC4H9, OCH3, nOC4H9, COCH3, Cl, CN, NO2, OC6H13, SO2Me, CF3 (compostos I.1 a I.14) e Série II - quatorze cloretos meta-substituídos onde R3 = H, -CH3, -OCH3, -OC2H5, -OC4H9, -F, -Cl, -Br, -I, -NO2, -CN, -CF3, -N(CH3)2, SO2CH3 (compostos II.1. a II.14). Os compostos haviam sido sintetizados anteriormente no grupo (Amaral et al, 1997; Sousa, 1997). Para as séries I e II, os valores do coeficiente de partição em n-octanol foram obtidos por cálculo (utilizando os programas CLOGP e ACD/LogP) bem como determinados experimentalmente pelo método CLAE e considerados parâmetros lipofílicos nos modelos de QSAR. Adicionalmente, para as séries I e II, os valores da posição da banda de absorção da carbonila na região do infravermelho bem como do deslocamento químico da carbonila no RMN 13C foram determinados sendo o primeiro considerado como parâmetro eletrônico nos modelos QSAR. E, ainda, para as séries I e II os valores de MR3 e de MR4 , relacionados à refratividade molar, foram obtidos da literatura e considerados nas análises QSAR . Para as séries I e II os valores de IC50 (concentração inibição 50% do crescimento) foram determinados contra, respectivamente, o fungo Saccharomyces cerevisiae (BY4741) e contra a bactéria Escherichia coli (DH5α) e considerados como parâmetros biológico nas análises QSAR. Para as séries I e II e para as séries I e II reunidas, foram gerados modelos QSAR e estes foram analisados visando avaliar a natureza e a contribuição de cada parâmetro estrutural para cada uma das atividades avaliadas. A aplicação do modelo linear resultou em modelos iestatisticamente significativos para as atividades contra o Saccharomyces cerevisiae (BY4741) e contra a Escherichia coli (DH5α) para a série I e para as séries I e II reunidas. A série II não gerou modelos lineares estatisticamente significativos. A aplicação dos modelos bilinear e parabólico foram verificadas não resultando em modelos estatisticamente significativos. Para a série I e para as séries I e II reunidas estudadas neste trabalho, as diferenças observadas nos modelos QSAR gerados para a inibição do crescimento de, respectivamente, S. cerevisiae (BY4741) e de E. coli (DH5α) podem ser, possivelmente, explicadas considerando-se as diferenças nas membranas externas de cada microorganismo. / In this PhD thesis work, we developed a quantitative structure relationship study for the antimicrobial activity of two series, namely: Series I fourteen para-substituted N,N- [(dimethylamino)ethyl)] benzoates chlorides, where R4 = -H, -CH3, -C2H5, -nC4H9, -tC4H9, -OCH3, - nOC4H9, -COCH3, -Cl, -CN, -NO2, -OC6H13, -SO2Me, -CF3 (compounds I.1 - I.14) and Series II - fourteen meta-substituted chlorides, where R3 = -H, -CH3, -OCH3, -OC2H5, -OC4H9, -F, -Cl, -Br, -I, -NO2, -CN, -CF3, -N(CH3)2, -SO2CH3 (compounds II.1. - II.14). These compounds had been previously synthesized in the group (Amaral et al, 1997; Sousa, 1997). For series I and II, the partition coefficient values in n-octanol were obtained by calculation (using the CLOGP and the ACD/LogP programs) and were obtained experimentally by HPLC method. These values were taken as lipophilic parameters in the QSAR analysis. In addition, for the series I and II, the carbonyl infrared absorption band values and 13C-NMR chemical shifts of carbonyl group were determined, being the former considered as electronic parameters in the QSAR analysis. Further, for the series I and II, the MR3 and MR4 values were taken from the literature and considered as molar refractivity related parameter in the QSAR analyses. For the series I and II, IC50 values (concentration inhibiting 50% growth) were determined against, respectively, Saccharomyces cerevisiae (BY4741) yeast and Escherichia coli (DH5α) bacteria and taken as biological parameters in the QSAR analysis. For the series I and II and for series I e II altogether, QSAR models were generated and analysed in order to determine the nature and the contribution of each structural parameter to the determined antimicrobial activities. The application of linear model resulted in statistically significant QSAR models for the activities evaluated against Saccharomyces cerevisiae (BY4741) and against Escherichia coli (DH5α) for series I and for series I and II taken altogether. No statistically significant linear models were obtained for series II. The application of bilinear and parabolic models was verified, resulting in no statistically significant models. For series I and series I e II altogether, the differences observed in the generated QSAR models for the inhibition, respectively, of Saccharomyces cerevisiae (BY4741) and of E. coli (DH5α) growth, can be, probably, explained considering the differences in the external membranes of each microorganism.