Síntese de conjugados de sulfonamidas e macrociclos tetrapirrólicos com potencial aplicação dual em químio-e fototerapia

Palavras-chave: Química Medicinal,Química,Medicina,Fármacos,Terapia fotodinâmica

Nas sociedades modernas assiste-se a um aumento crescente do número de bactérias e vírus com resistência aos fármacos atualmente disponibilizados pela indústria farmacêutica. Dada a relevância da problemática mencionada, o objetivo central do trabalho apresentado nesta dissertação consiste no desenvolvimento de métodos de síntese de novas entidades químicas biocompatíveis constituídas por macrociclos tetrapirrólicos e sulfonamidas, tendo em vista a sua futura potencial aplicação dual como antibacteriano per si e como fotossensibilizador para inativação de bactérias recorrendo a terapia fotodinâmica. A combinação destas duas famílias de compostos pode ocorrer por ligação covalente ou via self-assembly, subdividindo o trabalho apresentado. No capítulo 1 apresenta-se uma revisão crítica e selecionada da literatura subjacente aos diferentes tópicos estudados. No capítulo 2 descreve-se uma estratégia de síntese de macrociclos tetrapirrólicos e sulfonamidas unidas por ligação covalente. Neste começa-se por selecionar a a 5,10,15,20-tetraquis(pentafluorofenil)porfirina como porfirina base para realizar os estudos de otimização da sua derivatização com a metanosulfonamida, conseguindo-se obter com sucesso condições de síntese seletivas para a formação da 5-[2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’- metanosulfamoil)fenil]-10,15,20-tri-[(2’,3’,4’,5’,6’-pentafluoro)fenil]porfirina (composto monossubstituido) ou da 5,10,15,20-tetra-[2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-metanosulfamoil)fenil]porfirina (composto tetrassubstituído) com rendimentos de 19% e 70%, respetivamente. Com o intuito de avaliar o efeito da estrutura da sulfonamida na reatividade alargaram-se os estudos utilizando como nucleófilo duas sulfonamidas previamente sintetizadas no decorrer do trabalho: ptoluenosulfonamida e N-metil-p-toluenosulfonamida. Através deste estudo foi possível sintetizar e isolar os compostos mono e dissubstituídos da família da p-toluenosulfonamida (5-[(2’,3’,5’,6’- tetrafluoro-4’-p-toluenosulfamoil)fenil]-10,15,20-tri-[(2’,3’,4’,5’,6’-pentafluoro)fenil]porfirina e mistura de 5,10-[(2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-p-toluenosulfamoil)fenil]-15,20-dis-[(2’,3’,4’,5’,6’- pentafluoro)fenil]porfirina e 5,15-[(2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-p-toluenosulfamoil)fenil]-10,20- [(2’,3’,4’,5’,6’-pentafluoro)fenil]porfirina) e os compostos mono, di e trissubstituído referentes à substituição com a N-metil-p-toluenosulfonamida (5-[(2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-N-metil-ptoluenosulfamoil) fenil]-10,15,20-tri-[(2’,3’,4’,5’,6’-pentafluoro)fenil] porfirina, mistura de 5,10- [(2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-N-metil-p-toluenosulfamoil)fenil]-15,20-dis-[(2’,3’,4’,5’,6’- pentafluoro)fenil]porfirina e 5,15-[(2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-N-metil-p-toluenosulfamoil)fenil]-10,20- [(2’,3’,4’,5’,6’-pentafluoro)fenil]porfirina e 5,10,15-tri-[(2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-N-metil-ptoluenosulfamoil) fenil]-20-[(2’,3’,4’,5’,6’-pentafluoro)fenil]porfirina) com baixos rendimentos (0.6 a 4.5%). A título de exemplo, adotaram-se as condições otimizadas para a síntese da porfirina tetrassubstituída contendo a N-metil-p-toluenosulfonamida como substituinte, obtendo-se a correspondente 5,10,15,20-tetra-[(2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-N-metil-p-toluenosulfamoil)fenil] porfirina com um rendimento de 20%. Dado o nosso interesse no desenvolvimento de potenciais fotossensibilizadores com espectros de absorção na designada “janela terapêutica”., prosseguimos com estudos de redução de uma das porfirinas com hidrazina aquosa (NH2NH2·H2O) e cloreto de ferro(III)hexahidratado (FeCl3·6H2O), tendo-se obtido a correspondente 5,10,15,20-tetra- [2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-metanosulfamoil)fenil]clorina com rendimento de produto isolado elevado (65%). Para além disso com recurso ao método de redução de porfirinas com ptoluenosulfonilhidrazina sem solvente conseguiu-se obter a 5,10,15,20-tetra-[2’,3’,5’,6’-tetrafluoro- 4’-metanosulfamoil)fenil]bacterioclorina um rendimento de 70%. Os compostos foram caracterizados fotofísicamente, tendo revelado possuir características bastante promissoras para aplicação como fotossensibilizadores, tais como, baixos rendimentos quânticos de fluorescência (фF≤0.1375) e rendimentos quânticos de formação de oxigénio singleto adequados (фΔ≥0.59). Para avaliar a lipofilicidade e a interação com a membrana lipídica procedeuse ao cálculo do coeficiente de partição das porfirinas 5-[2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’- metanosulfamoil)fenil]-10,15,20-tri-[(2’,3’,4’,5’,6’-pentafluoro)fenil]porfirina e 5,10,15,20-tetra- [2’,3’,5’,6’-tetrafluoro-4’-metanosulfamoil)fenil]porfirina através de duas metodologias, uma delas recorrendo à mistura octanol-água e a outra a vesículas unilamelares lipídicas (LUVs). Em suma, verificou-se que o número de derivatizações com grupos metanosulfonamida é crucial para modular a anfifilicidade dos compostos, sendo que estes apresentam variações significativas nos seus coeficientes de partição octanol-água (0.94≤LogP≤4). Apesar destes valores díspares, ambos apresentam uma elevada afinidade para as membranas lipídicas. Por fim, realizaram-se estudos preliminares de citotoxicidade no escuro, com a linha celular 3T3, demonstrando-se que o composto não apresenta toxicidade in vitro. No capítulo 3 desenvolve-se uma metodologia baseada no conceito de self-assembly, para a preparação de estruturas contendo porfirinas catiónicas descritas na inativação de bactérias [iodeto de 5,10,15,20-tetraquis(4-metilpiridil)porfirinato de zinco (II) e iodeto de 5,10,15,20-tetraquis(1,3- dimetilimidazol-2-il)porfirinato de zinco (II)] e a Sulfadiazina, uma sulfonamida com atividade bacteriostática comprovada. No capítulo 4 apresenta-se detalhadamente os procedimentos experimentais referentes a todos os capítulos da tese bem como a caracterização química completa de todas as moléculas sintetizadas no decorrer do trabalho (1H RMN, 19F RMN, espectrometria de massa e absorção UVVis

Área científica: Ciências Exactas e Naturais