Síntese e caracterização de novos complexos de platina(II

RELATÓRIO ANUAL PIBIC

Síntese e caracterização de novos complexos de platina(II), análogos da picoplatina, como potenciais agentes antitumorais

Aluna: Júlia Mano Mello Dias Orientador: Nicolás A. Rey

Rio de Janeiro, julho de 2012

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Departamento de Química

Índice 1- Introdução 2- Objetivos 3- Experimental 3.1- Sínteses 3.1.1- Síntese do complexo cis-[PtCl2(INH)NH3] (1) 3.1.2- Síntese do complexo cis-[PtCl2(PZA)NH3] (2) 3.1.3- Síntese do complexo cis-[PtCl2(2-nitroanilina)NH3] (3) 3.2- Caracterizações e análises 3.2.1- Análise elementar (CHN) 3.2.2- Espectroscopia na região de infravermelho (IV) 4- Resultados e discussões 4.1- Reações (1) e (2) 4.2- Reação (3) 5- Conclusões 6- Referências bibliográficas

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1- Introdução O câncer é a multiplicação e disseminação desenfreada de células que sofreram

modificações genéticas e cresceram além do comum se infiltrando em tecidos e órgãos,

podendo rapidamente invadir outras partes do corpo, caracterizando o processo - que é a

maior causa de mortes pelo câncer - conhecido como metástase (Figura 1).

Figura 1. Imagem microscópica de uma célula de câncer de pulmão (retirado de http://www.elmundo.es).

O surgimento dele vem de uma alteração em genes especiais do DNA que

primeiramente estão desativados e quando ativos geram a cancerização das células. O

que condiciona seu aparecimento é a intensidade da exposição ao seu agente causador;

80% a 90% dos cânceres estão relacionados a fatores ambientais; no entanto, condições

internas ligadas à capacidade do organismo de se defender contra agressores externos

também são responsáveis pelo seu desenvolvimento [1]. De acordo com a OMS o

câncer se origina de uma única célula e por meio de um processo de vários estágios há a

transformação de uma célula normal em cancerígena. As etapas que formam esse

procedimento são resultado da interação entre os fatores genéticos do paciente e três

categorias de agentes externos carcinogênicos: os físicos (radiação UV e ionizantes),

químicos (como os componentes do tabaco, aflatoxina - um tipo de contaminante de

comida - e arsênio) e biológicos (infecções de vírus, bactérias e parasitas). Outra

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condição que contribui para a disseminação do câncer é o envelhecimento. O mesmo

órgão afirma que a incidência da doença aumenta com a idade do paciente. Isso se deve

a uma combinação de acúmulo de risco com a diminuição da eficiência dos mecanismos

de defesa das células. É previsto que a morte por câncer mundialmente continue

crescendo e ultrapasse 13,1 milhões em 2030 [2].

Muitos tipos de câncer têm uma alta chance de cura caso sejam detectados cedo

e tratados corretamente. Existem dois componentes necessários para uma detecção

antecipada: um diagnóstico antecipado e o rastreamento. O primeiro é para que, ao se

diagnosticar a doença, ela não se apresente num estágio tardio e o segundo é um exame

em indivíduos assintomáticos para a confirmação provável de doença não reconhecida

anteriormente. Antes de o indivíduo apresentar sintomas, determinar a doença permitiria

realizar o tratamento em fases ainda mais iniciais, diminuindo a morbidade e a

mortalidade devidas à doença. Diagnosticada, a enfermidade precisa ser tratada. Para

isso existem os métodos de radioterapia e quimioterapia, transplante de medula óssea e

também pode ser realizada uma cirurgia para a remoção do tumor. Nos casos mais

avançados, os quais possuem pouca probabilidade de cura, é usado um tratamento

paliativo para melhorar a qualidade de vida do paciente [2].

Como o presente projeto se propõe a sintetizar compostos químicos conhecidos

como complexos de coordenação, o procedimento de interesse é a quimioterapia. Ela se

utiliza de substâncias químicas – os quimioterápicos - para destruir as células doentes

ou controlar sua disseminação e, quando aplicada ao câncer, é chamada quimioterapia

antineoplásica ou antiblástica. Dentre os tipos de medicamentos estão os agentes

alquilantes, que provocam danos ao DNA alterando ou evitando a duplicação celular.

Entre as principais drogas inclusas nessa categoria estão a cisplatina e seu análogo

carboplatina [3]. A princípio, não se cogitava aplicar complexos metálicos na

quimioterapia por se pensar que eram prejudiciais à saúde, era mais comum se usar

compostos orgânicos, porém, a partir da descoberta da atividade citotóxica da cisplatina

por Barnett Rosenberg, em 1965, cada vez mais se investe em pesquisas de complexos

metálicos com potencial antitumoral [4]. Por meio de um eletrodo de platina, Rosenberg

quis estudar o efeito de um campo elétrico no crescimento de bactérias Escherichia coli.

Ele notou que, aplicando-se um campo elétrico na câmara, a divisão celular das

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bactérias era inibida, fazendo com que elas formassem filamentos alongados, processo

este conhecido como indução de crescimento filamentoso [5]. A atividade antitumoral

da cisplatina é dada pela formação de adutos com as bases nitrogenadas que compõem o

DNA (Figura 2).

Figura 2. Interação da cisplatina com as bases nitrogenadas do DNA; adenina (a) e guanina (b)

(retirado de http://qnint.sbq.org.br).

Existem dois tipos de adutos: monofuncionais (a platina faz apenas uma ligação

com o DNA) e bifuncionais. Este último pode acontecer de três formas: intrafita (as

duas ligações ocorrem na mesma fita), interfita (cada ligação é feita em fitas diferentes)

e intermolecular (uma ligação da platina é feita com o DNA e a outra com um

aminoácido ou uma proteína); os dois primeiros casos são mostrados na Figura 3. O

aduto encontrado em maior quantidade para a cisplatina é o que corresponde à ligação

intrafita, o que sugere ser a formação desse o maior responsável pela sua atividade

anticancerígena, já que provoca lesões mais difíceis de reparar. O seu efeito citotóxico

é, portanto, causado pela inibição da transcrição e replicação, que são essenciais para a

divisão celular, impedindo a duplicação do DNA e levando à apoptose. A síntese de

proteínas e RNA também é afetada, mas em menor grau [6].

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Figura 3. Ligações intrafita (esquerda) e interfita (direita) da cisplatina com o DNA (retirado de

http://qnint.sbq.org.br). Apesar de possuir importante aplicação antitumoral, a cisplatina apresenta certa

resistência celular além de uma série de efeitos colaterais como nefrotoxicidade,

neurotoxicidade, ototoxicidade e toxicidade gastrointestinal (náuseas e vômitos). Sendo

assim, é necessário que se busquem complexos de coordenação semelhantes a ela, mas

que causem menos danos ao organismo do paciente. Com essa finalidade, esse projeto

se dispõe a sintetizar complexos de Pt(II) derivados da cisplatina e análogos da

picoplatina (Figura 4), uma nova droga de platina que já passou pelas fases I e II de

testes clínicos e apresenta a habilidade de atingir linhagens de células tumorais

resistentes à terapia convencional [7].

Figura 4. Estrutura da picoplatina.

Fabricada pela empresa Poniard, a picoplatina é usada no tratamento

experimental de muitas variedades de câncer. A sua utilização, em associação com

docetaxel e prednisona, numa coorte de 32 pacientes com câncer de próstata metastático

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que não respondiam aos tratamentos hormonais levou a um aumento do tempo de

sobrevida dos pacientes.

Na busca de novos ligantes para a síntese de novos compostos de coordenação

de platina(II), foram escolhidos para este trabalho dois fármacos com interessantes

potenciais biológicos e amplamente conhecidos por suas utilizações no tratamento da

tuberculose: a pirazinamida e a isoniazida (respectivamente PZA, C5H5ON3 e INH,

C6H7ON3 - Figura 5) [8].

Figura 5. Estruturas do PZA e INH respectivamente.

A isoniazida (INH), sintetizada primeiramente em 1952, é um derivado sintético

do ácido isonicotínico, oxidativamente ativado pela enzima katG e é droga de primeira

escolha no tratamento da tuberculose. Como a interação de um antibiótico com metais

pode modular a atividade biológica do antibiótico, é interessante unir os dois. Já a

pirazinamida, introduzida na clínica a partir de 1970, quando receitada para o

tratamento de tuberculose durante dois meses permite a redução no tempo de cura de

nove para seis meses [9]. As estruturas de INH e PZA têm diferentes possíveis sítios de

coordenação (nitrogênios aromáticos, oxigênio de amida), sendo assim opções válidas

de se explorar, já que podem se ligar de diferentes maneiras aos íons metálicos, além de

serem compostos já liberados para uso clínico.

O outro ligante explorado é a 2-nitroanilina (Figura 6). Apesar dela não ser um

fármaco em si e sim um intermediário sintético de pigmentos como o “yellow 5” e o

“orange 2”, decidiu-se pela sua inclusão no estudo devido à sua relativa semelhança

com a 2-metilpiridina presente na estrutura da picoplatina.

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Figura 6. Estrutura da 2-nitroanilina.

2- Objetivos Síntese e caracterização de novos complexos potencialmente menos ofensivos ao

organismo para o tratamento do câncer, usando a cisplatina como precursor e compostos

bioativos (pirazinamida – PZA – e isoniazida – INH) ou um intermediário sintético de

certos pigmentos (2-nitroanilina) como ligantes, tendo como base que os mesmos

possuem uma similaridade estrutural com a picoplatina.

3- Experimental 3.1- Sínteses 3.1.1- Síntese do complexo cis-[PtCl2(INH)NH3] (1)

Dissolveu-se 1 mmol (0,137 g) de INH em aproximadamente 5 mL de água

deionizada, mantendo-o sob agitação à temperatura ambiente. Em seguida, pesou-se 1

mmol (0,300 g) de cisplatina (estequiometria 1:1), a qual foi adicionada sobre a solução

bem lentamente. A mistura permaneceu sob agitação durante 24 h com o balão coberto

por papel alumínio evitando-se, assim, a fotorredução da platina. O precipitado formado

é filtrado e lavado com água fria, álcool e éter etílico e seco no vácuo.

3.1.2- Síntese do complexo cis-[PtCl2(PZA)NH3] (2) O procedimento utilizado foi exatamente igual ao anterior, obedecendo a relação

estequiométrica de 1 mmol (0,123 g) de PZA para 1 mmol (0,300 g) de cisplatina.


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3.1.3- Síntese do complexo cis-[PtCl2(2-nitroanilina)NH3] (3)

Dissolveu-se 0,5 mmol (0,069 g) de 2-nitroanilina em quantidade suficiente de

acetonitrila, mantendo-o sob agitação à temperatura ambiente. Em seguida, dissolveu-se

ao máximo 0,5 mmol (0,150 g) de cisplatina (estequiometria 1:1) em água deionizada,

usando-se um pouco de aquecimento para ajudar na solubilização, e esta solução foi

lentamente gotejada sobre a outra observando-se a homogeneização total da mistura.

Esta permaneceu sob agitação durante 48 h com o balão coberto por papel alumínio

evitando-se, assim, a fotorredução da platina. O precipitado formado é filtrado e lavado

com água fria, e seco no vácuo.

3.2- Caracterizações e análises 3.2.1- Análise elementar (CHN) A quantificação dos teores de carbono, hidrogênio e nitrogênio foi realizada em

um Analisador Elementar (CHNS-O), modelo EA 1110, da CE Instruments. As

amostras foram pesadas em balança analítica com precisão de 1,0 x 10-4 g em cápsulas

de estanho. Os elementos carbono, hidrogênio e nitrogênio foram analisados

simultaneamente, mediante curva de calibração obtida com padrões secos e de alta

pureza, com tempo de queima de 600 segundos, sob temperatura de 1000 ºC e fluxo de

gás hélio. As análises foram realizadas em duplicata.

3.2.2- Espectroscopia na região de infravermelho (IV) A espectroscopia no infravermelho se baseia no fato de que as ligações químicas

das substâncias possuem freqüências de vibração específicas, as quais correspondem a

níveis de energia da molécula. Essas freqüências dependem da forma da superfície de

energia potencial da molécula, da geometria molecular, das massas dos átomos e,

eventualmente, do acoplamento vibrônico. Os espectros foram obtidos através de um

Espectrômetro de Absorção na Região do Infravermelho, modelo 2000 FT-IR, da Perkin

– Elmer. Os dados foram coletados com intervalos de 0,5 cm-1.


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Os espectros de infravermelho foram medidos em duas regiões de freqüências

diferentes: 4000-370 cm-1 e 710-30 cm-1. Para a região do infravermelho médio (4000-

370 cm-1), foram feitas pastilhas dos compostos em KBr, e para a região do

infravermelho afastado, as pastilhas foram preparadas com polietileno. Essa técnica é

usada de forma comparativa, analisando os deslocamentos e surgimento de novas

bandas no espectro dos compostos formados, em comparação com as dos compostos de

partida. Através dessa comparação, obtêm-se informações sobre a estrutura do

complexo formado.

4- Resultados e discussões 4.1- Reações (1) e (2) A primeira síntese com INH gerou precipitado amarelo em uma solução límpida,

mas quando enviado para análise, foi observado que os resultados teóricos não ficavam

muito próximos dos experimentais. Concluímos que isso sucedeu devido a erros

experimentais e a reação foi refeita, porém dessa vez o precipitado resultante foi a

própria cisplatina, como confirmado pelo CHN. Já para os resultados da reação com o

PZA também foi obtido um precipitado amarelo em solução límpida. Concluiu-se que o

precipitado obtido era cisplatina pura, já que o CHN não indicava percentagens

significativas de carbono, assim como aconteceu na segunda síntese com INH.

Tabela 1. Resultados do CHN para as sínteses (1) e (2) com os resultados teóricos entre parênteses.

Complexo esperado %m/m C %m/m H %m/m N

1ª síntese cis-[PtCl2(INH)NH3]

19,6 (17,2) 2,0 (2,4) 10,2 (13,3)

2ª síntese cis-[PtCl2(INH)NH3]

<0,3 (17,2) 1,9 (2,4) 9,7 (13,3)

cis-[PtCl2(PZA)NH3] <0,3 (14,8) 1,9 (1,9) 9,1 (13,8) As sínteses foram repetidas alterando-se o tempo de reação, porém, tendo em

vista que os resultados das reações envolvendo o PZA não foram conclusivos, a

pesquisa teve mais foco na reação com INH. Para a reação (2), alterou-se o tempo de

reação de 24 para 48 h e, depois, para 72 h e todos esses procedimentos resultaram em


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soluções amareladas límpidas. As soluções foram colocadas no rotavapor para que se

eliminasse o excesso de solvente forçando-se, assim, a precipitação. Porém apesar de o

solvente ter sido eliminado, a formação de precipitado não foi observada. A adição de

éter também foi outro método tentado para se forçar a formação de precipitado.

Para detectar se houve a formação do complexo, utilizou-se a espectroscopia IV.

Confirmando as observações da análise elementar de CHN, os resultados, mais uma

vez, não foram conclusivos.

Espectros de infravermelho de PZA, cisplatina e INH, respectivamente.


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De acordo com os espectros, é possível se assinalar as bandas de maior importância: PZA:

1- 3414 cm-1 – νassNH2 2- 3290 cm-1 – νsimNH2 3- 1714 cm-1 – ν(C=O) 4- 1525, 1477 e 1438 cm-1 – νring [ν(C=C) e ν(C=N)] do anel pirazínico

Cisplatina:

1- 3287 e 3210 cm-1 – vNH 2- 1627, 1542, 1315 e 1300 cm-1 – δNH3

INH:

1- 3303 cm-1 – νNH 2- 3112 cm-1

– νNH2

3- 1667 cm-1 – ν(C=O)

4- 1636 cm-1 – δNH2

5- 1603, 1556, 1492 e 1412 cm-1 – νring [ν(C=C) e ν(C=N)] do anel piridínico Espectros do produto obtido na reação de síntese de cis-[PtCl2(PZA)NH3]


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É possível concluir, através da comparação desses dois espectros com o de PZA,

que ambas as sínteses resultaram em cisplatina pura. Apesar de poder se observar a

presença de algumas bandas do PZA no segundo espectro, elas estão em intensidades

muito baixas, o que nos leva a concluir que o primeiro espectro é da cisplatina pura,

enquanto o segundo é principalmente de cisplatina, com algumas impurezas orgânicas

(possivelmente vindas de quantidades residuais de PZA).


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Espectro do produto obtido na reação de síntese de cis-[PtCl2(INH)NH3]

A reação com o INH também não obteve os resultados esperados. Não é possível

ver as bandas de importância majoritárias da isoniazida e as poucas que podem ser

associadas estão em baixa intensidade. Concluímos que não houve reação entre os

reagentes nas condições experimentais utilizadas.

4.2- Reação (3) Depois de 48 h de reação, a solução apresentava coloração laranja límpida. Após

2 h a uma temperatura de 80 ºC no rotavapor, a mesma foi deixada para esfriar. O

precipitado formado foi filtrado a vácuo e lavado com o solvente (acetonitrila) gelado.

O produto se mostrou solúvel no solvente, desaparecendo quase que por completo (3.1).

Quando colocado na geladeira durante 1 h houve nova precipitação e, dessa vez, a

lavagem foi realizada somente com água gelada (3.2).

Tabela 2. Resultados de CHN para a síntese (3) com os resultados teóricos entre parênteses.

Complexo esperado %m/m C %m/m H %m/m N

(3.1) cis-[PtCl2(2-nitroanilina)NH3]

46,3 (16,9) 11,2 (3,3) 25,9 (9,9)

(3.2) cis-[PtCl2(2-nitroanilina)NH3]

52,6 (16,9) 5,4 (3,3) 21,9 (9,9)

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Espectro correspondente ao reagente 2-nitroanilina

Espectro correspondente ao precipitado inicial (3.1)


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Espectro correspondente ao precipitado final (3.2)

O espectro correspondente ao precipitado final (3.2) é praticamente igual àquele

do reagente 2-nitroanilina, o que sugere que não houve reação. Já o precipitado inicial

(3.1) apresenta alguns deslocamentos de bandas, o que poderia indicar uma interação

platina-(2-nitroanilina). Entretanto, nesse espectro, não são observadas muitas bandas

características do grupamento NH3 da cisplatina, o que significa que o composto obtido

deve apresentar uma estrutura diferente daquela proposta inicialmente. Isto está em

concordância com a discrepância entre os dados experimentais e calculados observada

na análise elementar de CHN.

1- Conclusões

A platina, por ser relativamente inerte, leva um longo tempo para reagir, o que

torna o procedimento mais complicado, apesar da manipulação não ser muito complexa.

A principal conclusão que podemos tirar dos dados obtidos é que as rotas sintéticas

propostas no plano original precisam ser redefinidas. Fatores como tempo de reação, o

solvente no qual a mesma é efetuada e a temperatura do meio são fatores importantes.

As análises realizadas mostram que, nos casos de PZA e INH, não foi possível se obter

o complexo de platina esperado partindo-se da cisplatina. Contudo, trabalhos anteriores

do nosso grupo de pesquisa mostraram ser possível a obtenção de compostos de platina

desses ligantes usando-se, como sal de partida, o tetracloroplatinato(II) de potássio [10].

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Já no caso do ligante 2-nitroanilina, os resultados obtidos foram mais promissores, pois

deslocamentos de bandas no espectro do nosso produto indicam uma interação metal-

ligante que deve ser mais bem estudada. As porcentagens obtidas pelo CHN, entretanto,

mostram que o complexo obtido não segue a formulação proposta originalmente. Outras

análises estão sendo realizadas para poder se efetuar uma proposição estrutural melhor

fundamentada para o composto de coordenação sintetizado.

Com base na boa atividade da picoplatina, espera-se que os novos complexos,

uma vez padronizada a sua síntese, mostrem resultados semelhantes aos dela: elevada

atividade e poucos efeitos colaterais. Pretende-se ainda realizar uma série de estudos

biológicos em células tumorais humanas da cepa K562 (leucemia mielóide crônica), em

colaboração com o grupo da Profa. Dra. Elene Cristina Pereira-Maia, do Departamento

de Química da UFMG.

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6- Referências Bibliográficas [1] http://www1.inca.gov.br/conteudo_view.asp?id=322 (último acesso julho 2012) [2] http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/en/index.html (último acesso

julho 2012) [3] Controle do câncer: uma proposta de integração ensino-serviço. 2 ed. rev. atual.–

Rio de Janeiro: Pro-Onco. 1993. [4] quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/1997/vol20n4/v20_n4_09.pdf - Ana Paula

Soares Fontes, Sérgio Gama de Almeida, Letícia de Andrade Nader. Compostos de Platina em Quimioterapia do Câncer. Artigo de Revisão. Química Nova, 20 (4) (1997).

[5] B. Rosenberg, L. VanCamp, T. Krigas. Nature. 205, 698 (1965). [6] Nature Reviews – Cancer. Lloyd Kelland, Volume 7 (2007) [7] Zhang, J. et al. Mini-Reviews in Medicinal Chemistry 2009, 9, 1357.

[8] Frieden, T. R. e Driver, C. R. Tuberculosis 83(1-3), 82-85 (2003).

[9] Graef, L. E. Desenvolvimento e Validação de um Método Analítico Quantitativo por Eletroforese Capilar para Tuberculostáticos de Primeira Escolha. Universidade Federal do Paraná.

[10] Relatórios de IC dos discentes Lucas Sartori Vieira e Bruna Oquim Pires.

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