Síntese e caracterização de novos complexos mononucleares de cobre(II): promiscuidade catalítica e atividades biológicas

Abstract

A interação entre sistemas inorgânicos e biológicos levou ao desenvolvimento da química bioinorgânica, que desempenha um papel crucial na compreensão de processos vitais e no desenvolvimento de diferentes aplicações, entre as quais farmacológicas e medicinais. Dentro desse contexto encontram-se estruturas proteicas que desempenham diversas funções catalíticas no meio biológico, as metaloenzimas. Essa atividade catalítica é dependente dos átomos metálicos que fazem parte de sua estrutura, sendo que servem como inspiração para compostos modelo denominados biomiméticos, os quais auxiliam na elucidação dos ciclos catalíticos em processos enzimáticos. Dentre os metais que estão presentes nas metaloenzimas e são estudados como centro catalítico, tem-se o cobre, no qual os íons monovalentes e divalentes são responsáveis por vários processos. Além disso, complexos de íons cobre chamam atenção por apresentarem promiscuidade catalítica sendo uma opção para biocatálise. Outro ponto relevante é sua aplicação na clivagem de proteínas, com potenciais aplicações farmacêuticas como antitumorais, antibióticas e anti-inflamatórias. Com isso, este trabalho teve o objetivo de sintetizar e caracterizar novos complexos mononucleares de cobre(II) contendo diferentes grupos espaçadores e doadores em sua estrutura, visando avaliar a influência destas modificações estruturais sintéticas nas propriedades físico-químicas, bem como suas atividades catalíticas e propriedades biológicas. Foram obtidos oito complexos, sendo C1 um complexo elaborado a partir de ligante simétrico e C2-C8 sintetizados a partir de ligantes não-simétricos. Todos os compostos são de cunho inédito com exceção de C2, os quais foram caracterizados a partir de análises espectroscópicas, espectrométricas e eletroquímicas e com suas estruturas elucidadas. O complexo C1 mostrou promiscuidade catalítica, exibindo atividade hidrolítica e oxidativa. A atividade hidrolítica foi investigada usando bis(2,4-dinitrofenil) fosfato (2,4-BDNPP) como substrato de fosfodiéster e para a atividade oxidativa foi utilizado o substrato 3,5-di-terc-butilcatecol (3,5-DTBC). O composto C1 também pôde clivar as ligações peptídicas estáveis da BSA (albumina sérica bovina) por meio de um mecanismo oxidativo usando o ascorbato como agente redutor. Todos os complexos demonstram boa atividade citotóxica contra a linhagem celular de câncer K562 de leucemia mielóide crônica, sobretudo os complexos C4 e C5.

Abstract: The interaction between inorganic and biological systems led to the development of bioinorganic chemistry, which plays a crucial role in understanding vital processes and in developing different applications, including pharmacological and medicinal ones. Within this context, there are protein structures that perform several catalytic functions in the biological environment, the metalloenzymes. This catalytic activity is dependent on the metal atoms that are part of their structure, and they serve as inspiration for model compounds called biomimetics, which help to elucidate the catalytic cycles in enzymatic processes. Among the metals that are present in metalloenzymes and are studied as a catalytic center, there is copper, in which the monovalent and divalent ions are responsible for several processes. In addition, copper ion complexes attract attention because they present catalytic promiscuity, being an option for biocatalysis. Another relevant point is its application in protein cleavage, with potential pharmaceutical applications such as antitumor, antibiotic and anti-inflammatory. Therefore, this work aimed to synthesize and characterize new mononuclear copper(II) complexes containing different spacer and donor groups in their structure, aiming to evaluate the influence of these synthetic structural modifications on the physicochemical properties, as well as their catalytic activities and biological properties. Eight complexes were obtained, C1 being a complex elaborated from a symmetric ligand and C2-C8 synthesized from non-symmetric ligands. All compounds are novel except for C2, which were characterized from spectroscopic, spectrometric and electrochemical analyses and their structures elucidated. Complex C1 showed catalytic promiscuity, exhibiting hydrolytic and oxidative activity. The hydrolytic activity was investigated using bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate (2,4-BDNPP) as phosphodiester substrate and for oxidative activity the substrate 3,5-di-tert-butylcatechol (3,5-DTBC) was used. Compound C1 could also cleave the stable peptide bonds of BSA (bovine serum albumin) by an oxidative mechanism using ascorbate as reducing agent. All complexes demonstrated good cytotoxic activity against the chronic myeloid leukemia cell line K562, especially complexes C4 and C5.