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Previous issue date: 2015-07-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O mecanismo de ação dos fármacos anti-hipertensivos inibidores da enzima conversora da angiotensina (ECA) captopril, lisinopril e enalapril está relacionado à formação de um complexo in vivo com o íon Zn2+ presente no sítio ativo da ECA. Dessa forma, este trabalho consistiu na síntese e caracterização estrutural de três complexos de Zn2+ com os fármacos captopril e lisinopril para comparar se in vitro os sítios de coordenação desses fármacos é parecido com o sugerido in vivo. Além disso, foi sintetizado o dímero dissulfeto de captopril e avaliado a estabilidade do fármaco captopril em relação à formação de seu dímero. Um sal formado pelo princípio ativo íon enaprilato e o íon potássio e a forma polimórfica II do maleato de enalapril foram obtidos. Todos os compostos formados (com exceção de MEFormaII) foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia vibracional (IV e Raman) e análise elementar de CHN, sendo que os complexos LISZn1 e LISZn2 também foram caracterizados por análise térmica. Alguns compostos foram analisados por difração de raios X por mono e policristais. Na estrutura cristalina do complexo CAPZn o íon Zn2+ adotou uma geometria tetraédrica, coordenando-se a quatro ligantes diferentes por dois átomos de oxigênio do grupo carboxilato e dois átomos de enxofre do grupo sulfidrila. Desta forma, a interação in vitro entre o fármaco captopril e o íon Zn2+ foi semelhante àquela sugerida in vivo, uma vez que a coordenação do captopril ocorreu pelo átomo de enxofre. Este complexo apresentou grupo espacial P41 e um polímero de coordenação tridimensional foi formado. O estudo da interação enzima ECA com o fármaco captopril também foi mimetizado pela análise da distribuição da densidade eletrônica do complexo CAPZn, que analisou o caráter das ligações do íon Zn2+ e a ocupação dos orbitais d. Dois complexos inéditos de Zn2+ com o fármaco lisinopril di-hidratado foram obtidos através de diferentes sínteses. As diferenças sintéticas levaram a formação de compostos com diferenças estruturais significativas, uma vez que LISZn1 é amorfo enquanto que LISZn2 é cristalino. A estrutura cristalina do complexo LISZn2 foi determinada por difração de raios X por monocristais. O complexo exibiu o fármaco lisinopril coordenado ao íon Zn2+ pelos átomos de oxigênio dos grupos carboxilato e carbonil bem como pelos átomos de nitrogênio das aminas primária e secundária. A interação in vitro entre o fármaco lisinopril e o íon Zn2+ em LISZn2 foi semelhante em alguns aspectos àquela sugerida in vivo, uma vez que a coordenação do fármaco lisinopril ocorreu pelo átomo de oxigênio do grupo carboxilato central. Este complexo cristalizou-se em um grupo espacial não-centrossimétrico trigonal (P32) e um
polímero de coordenação unidimensional foi formado. Esta estrutura cristalina obtida é um exemplo de geminação meroédrica por inversão, o que exigiu métodos de refinamento não usuais. DISCAP foi obtido através de condições hidrotérmicas e cristalizou-se em um sistema cristalino monoclínico e grupo espacial P21. O empacotamento cristalino é estabilizado por ligações de hidrogênio intra e intermoleculares. O estudo da estabilidade do fármaco captopril em relação à formação de seu dímero dissulfeto de captopril foi efetuado através da obtenção de difratogramas e espectros vibracionais Raman do fármaco ao longo do tempo com exposição ao ar. A quantificação das fases presentes na amostra do fármaco captopril exposta por 52 semanas ao ar através do método de Rietveld mostrou que as quantidades de captopril e dissulfeto de captopril presentes na amostra são de 95 e 5%, respectivamente. Cálculos DFT no estado sólido foram realizados para captopril e DISCAP. Os resultados indicaram que DISCAP é aproximadamente 30 Kcal mol-1 mais estável que o captopril. A forma polimórfica II do maleato de enalapril (MEFormaII) foi obtida e comparada à forma I. A principal diferença entre as formas polimórficas se refere à conformação da molécula de enalapril, observada principalmente no ângulo de torção C10-O1-C11-C12, referente ao grupo éster. Os espectros vibracionais do sal formado pelo princípio ativo íon enaprilato e o íon potássio (HIDROME) mostraram a ausência de bandas referentes ao íon maleato (()) e ao grupo éster do composto enalapril ((), () e ()). Isso é um indício de que o íon maleato não esteja presente no composto formado e que o grupo éster do composto enalapril possa ter sido hidrolisado. A investigação das estruturas cristalinas obtidas forneceu os modos de coordenação desses ligantes ao íon Zn2+, além da proporção metal-ligante nos complexos formados e as interações intermoleculares responsáveis pela estabilização do sólido cristalino. Esta investigação contribuiu para um melhor entendimento de como ocorre a interação ECA-fármaco no organismo humano. / The mechanism of action of the angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitors antihypertensive drugs captopril, lisinopril and enalapril is related to the formation of a (in vivo) complex with the catalytic Zn2+ ion present at the active site of ACE. Thus, this work consisted in synthesis and structural characterization of three complexes of Zn2+ with the drugs captopril and lisinopril to observe whether in vitro the coordination sites of these drugs is similar to that suggested in vivo. Furthermore, it was synthesized the captopril disulfide dimer and evaluated the stability of drug captopril in relation the formation of its dimer. A salt formed by active principle enalaprilat ion and potassium ion and the form II of enalapril maleate were obtained. All compounds formed (with exception of MEFormaII) were characterized by vibrational spectroscopy techniques (IR and Raman) and elemental analyses for C, H and N, and the LISZn1 and LISZn2 complexes were also characterized by thermal analysis. Some compounds were analyzed by single crystal and powder X-ray diffraction. In the crystal structure of the CAPZn complex, the coordination sphere of Zn2+ ion showed a tetrahedral geometry. Each Zn2+ center is coordinated to four captopril ligands by two oxygen atoms of the carboxylate group and two sulfur atoms of the sulfhydryl group. Therefore, the interaction in vitro between the captopril drug and Zn2+ ion was similar to which is suggested in vivo, since the coordination of captopril drug occurred by the sulfur atom. CAPZn crystallized in a non-centrosymmetric space group, P41 and a three-dimensional coordination polymer was formed. The study of ACE enzyme interaction with the drug captopril was also mimicked by analyzing distribution of the electron density of CAPZn complex, which analyzed the character of the bond of metal ion and the occupation of d orbitals. Two new zinc complexes with the lisinopril drug were obtained from different synthesis. The synthetic differences led to the formation of compounds with significant structural differences since LISZn1 is amorphous while LISZn2 is crystalline. The crystal structure of LISZn2 complex was determined by X-ray diffraction technique. The complex exhibited the lisinopril drug coordinated to a Zn2+ ion by the oxygen atoms of the carboxylate and carbonyl groups as well as the primary and secondary amine nitrogen atoms. The interaction in vitro between the lisinopril drug and Zn2+ ion in LISZn2 was similar in some aspects to which is suggested in vivo, since the coordination of lisinopril drug occurred by the oxygen atom of central carboxylate group. This complex crystallized in a trigonal noncentrosymmetric space group (P32), and a one-dimensional coordination polymer was formed. This structure obtained is an
example of twinning by inversion merohedry. It could not be solved by routine methods. DISCAP was obtained under hydrothermal conditions and crystallized in acentric space group P21. The crystal packing is stabilized by intramolecular and intermolecular hydrogen bonds. The study of the stability of the captopril compound was conducted by obtaining Raman spectra and diffractograms of drug over time with air exposure. The quantification of crystalline phases present in the sample captopril drug exposed for 52 weeks to the air through the Rietveld method demonstrated that the quantity captopril and captopril disulfide in the sample are 95 and 5%, respectively. DFT calculations in the solid state were performed for captopril and DISCAP. The results indicated that the DISCAP is approximately 30 kcal mol-1 more stable than captopril. The polymorphic form II of enalapril maleate (MEFormaII) was obtained and compared to the form I. The main difference between the polymorphic forms refers to the conformation of enalapril molecule, observed mainly in torsion angle C10-O1-C11-C12, relative to the ester group. The vibrational spectra of the salt formed by active principle enalaprilat ion and potassium ion (HIDROME) showed the absence of bands related to (), (), () and (). This is an indication that the maleate ion is not present in compound formed and that the ester group may have been hydrolyzed. The investigation of the crystal structures obtained provided the coordination modes these ligands to the Zn2+ ion, in addition to the metal-ligand ratio in complexes formed and molecular interactions responsible for the stabilization of the crystalline solid. This investigation contributed to a better understanding of how occurs the interaction ACE-drug in human organism.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/430 |
| Date | 31 July 2015 |
| Creators | Souza, Márcia Cristina de |
| Contributors | Diniz, Renata, Rodrigues, Bernardo Lages, Perpétuo, Genivaldo Júlio, Leitao, Alexandre Amaral, Andrade, Gustavo Fernandes Souza |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora, Programa de Pós-graduação em Química, UFJF, Brasil, ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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