UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO

Bruno de Paiva Martins

UMA PROPOSTA DE SÍNTESE DE TIOCAPSAICINÓIDES COMO POTENCIAIS

BIOCIDAS EM AMBIENTES MARINHOS

Campos dos Goytacazes

2011

Bruno de Paiva Martins

UMA PROPOSTA DE SÍNTESE DE TIOCAPSAICINÓIDES COMO POTENCIAIS

BIOCIDAS EM AMBIENTES MARINHOS.

Monografia apresentada à Universidade

Estadual do Norte Fluminense Darcy

Ribeiro como requisito parcial para

obtenção do título de Licenciado em

Química.

Orientador: Edmilson José Maria

Campos dos Goytacazes

2011

Bruno de Paiva Martins

UMA PROPOSTA DE SÍNTESE DE TIOCAPSAICINÓIDES COMO POTENCIAIS

BIOCIDAS EM AMBIENTES MARINHOS.

Monografia apresentada junto ao Centro

de Ciência e Tecnologia da Universidade

Estadual do Norte Fluminense Darcy

Ribeiro como requisito parcial para

obtenção do título de Licenciado em

Química.

Comissão Examinadora

______________________________________________________

Orientador: Prof. Edmilson José Maria (Doutor em Química)

______________________________________________________

Prof. Jose Glauco Ribeiro Tostes (Doutor em Química)

______________________________________________________

Prof. Rodrigo Rodrigues de Oliveira (Doutor em Química de Produtos

Naturais)

Campos dos Goytacazes, 23 de Setembro de 2011.

DEDICATÓRIA

A minha família que acreditou no meu

sonho e me deu todo o suporte para a

realização do mesmo e aos meus avós

(in memoriam) por ajudarem em minha

criação.

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais Carmen Cristina e José Romir pelo amor, dedicação,

confiança e por nunca deixarem de acreditar em meu sonho.

A minha irmã Bruna por querer seguir meus passos de cursar uma faculdade.

A minha namorada Nathalia Rodrigues, por estar sempre me apoiando nos

momentos bons e ruins, e pela paciência durante a realização do trabalho.

Aos meus companheiros e amigos de laboratório que sempre estão me

auxiliando: Marco Antônio, Karoline Campelo, Paula Gonsalves.

Ao professor Edmilson Jose Maria pela orientação e paciência nos

ensinamentos no laboratório.

Ao CNPq pela bolsa concedida através do PIBIC/PIBITI na UENF, para

realização do trabalho.

Aos professores do LCQUI pelos ensinamentos durante o curso de química.

Aos técnicos do LCQUI pelo suporte durante o curso e o desenvolvimento do

trabalho.

SUMÁRIO

RESUMO _______________________________________________________ i

ABSTRACT _____________________________________________________ ii

1- INTRODUÇÃO _________________________________________________ 1

1.1- MERCADO AGRICOLA ________________________________________ 6

1.2- MEDICINA ________________________________________________ 6

1.3- ANESTÉSICO ________________________________________________ 6

1.4- TOXICIDADE DOS CAPSAICINÓIDES _____________________________ 7

1.5- BIOINCRUSTAÇÃO ____________________________________________ 8

1.6- TRATANDO O PROBLEMA BIOINCRUSTAÇÃO_____________________ 10

1.7- SUBSTITUIÇÃO DOS ORGANOESTANICOS _______________________ 11

2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ______________________________________ 14

2.1- ALGUMAS ROTAS SINTÉTICAS DE ANÁLOGOS DE CAPSAICINA _____ 16

3- OBJETIVO ____________________________________________________ 19

4- METODOLOGIA ________________________________________________ 19

5- CONCLUSÃO __________________________________________________ 25

6- BIBLIOGRAFIA ________________________________________________ 26

i

RESUMO

Este trabalho tem como finalidade fazer uma breve revisão e uma proposta

para a síntese de tiocapsaicinóide, análogos de capsaicina um produto natural que é

o componente químico que gera a ardência característica às pimentas.

A capsaicina tem grande utilização fitoterápica e cosmética, principalmente

em cremes contra coceira e ardência. Atualmente podem-se observar muitos

trabalhos investigando suas propriedades antibacterianas.

Com a finalidade de inibir a fixação e o desenvolvimento de organismos

marinhos nos cascos das embarcações, pretende-se com este trabalho a proposta

de utilizar os tiocapsaicinóides sintetizados em testes de atividade anti-incrustantes.

ii

ABSTRACT

This paper aims to briefly review and a proposal for the synthesis of

tiocapsaicinoids, similar to a natural product that capsaicin is the chemical that

causes the burning feature to peppers.

Capsaicin has great use of herbal and cosmetic creams mainly against it ching

and burning. Today one can observe a lot of work investigating its antibacterial

properties.

In order to inhibit the establishment and development of marine organisms on

the hulls of vessels, the aim of this work was the proposal to use the tiocapsaicinoids

synthesized in testing anti-fouling activity.

1

1- INTRODUÇÃO

As tribos indígenas que habitavam as terras brasileiras na época do

descobrimento tinham em sua cultura o cultivo da pimenta. E com o descobrimento a

disseminação das sementes e frutos passou a ser maior e a pimenta começou a ser

utilizada por vários povos e de várias formas. (REIFSCHNEIDER, 2000)

O nome capsaicina foi aplicado em 1876, por Thresh, a um composto incolor,

que foi isolado a partir da oleoresina do Capsicum. O Oleoresin Capsicum resulta de

uma complexa mistura de substâncias chamadas capsaicinóides, retirados de

pimentas com alto índice de ardência, que geram sensação de queimação nas áreas

afetadas. (GENDRON L, 2006)

Um cientista húngaro chamado Endre Hogyes, foi o primeiro a extrair a

capsaicina, no ano de 1878, o qual chamou de capsaicicol, ele também descobriu

que ela estimulava a membrana das mucosas da boca e estômago e aumentava a

secreção do suco gástrico. A capsaicina foi sintetizada pela primeira vez em 1930

por E. Spatti e F. S. Darling. Depois de alguns anos muitos autores se interessaram

em tentar sintetizar esta substância, assim como seus análogos. A homologação e

elaboração da cadeia alifática apresentaram um grande desafio para os químicos,

bem como o controle estereoquímico da olefina E (trans). (SPATTI, ET AL, 1930)

Figura 1: Os capsaicinóides naturais

Capsaicina Dihidrocapsaicina

NordihidrocapsaicinaHomodihidrocapsaicina

Homocapsaicina

1 2

3 4

5

2

A exposição a está substância causa irritação à pele, aos olhos e à mucosa

do trato respiratório superior, gerando dor e desconforto, podendo gerar inflamações

e edemas nas áreas em que entra em contato. Esses efeitos podem durar de 30 a

60 minutos. Nos anos 60, este composto foi adequadamente caracterizado, sua

fórmula molecular corresponde a C18H27NO3 , se purificada e diluída cem mil vezes,

é tão ativa que pode produzir elevações na língua após longo período de

armazenamento. Esta substância, quando ingerida é responsável pela sensação de

ardor e dor na mucosa bucal, por estimular as secreções gástricas. Alguns estudos

já destacam a eficácia desta molécula em ativar certas subpopulações de neurônios

sensoriais, atuando sobre fibras mielinizadas delgadas. A capsaicina possui

propriedades descongestionantes, e em concentrações adequadas favorece a

produção de endorfinas cerebrais, pois estimulam receptores opióides que também

são ativados pelos hipnoanalgésicos, responsáveis pela sensação de bem-estar e

analgesia. (GENDRON L, 2006)

As pimentas trazem características especiais com seus variados sabores e

tipos de cores, na gastronomia traz cores aos pratos e são qualificadas como um

alimento plenamente integrado à cultura e aos costumes de diversos países do

mundo, principalmente no Brasil e no México, onde são os principais ingredientes

responsáveis pelas particularidades e qualidades gastronômicas típicas.

(REIFSCHNEIDER, 2000)

As espécies de pimentas do gênero Capsicum pertencem a família

Solanaceae. Dentre as espécies do gênero Capsicum, cinco dessas espécies

podem ser cultivadas e utilizadas pelo homem, pois já foram

domesticadas: Capsicum annuum, bacccatum, chinense, frutescens e pubescens.

Destas, apenas a pubescens não é cultivada no Brasil. As pimentas do

gênero Capsicum, são provenientes do continente americano.

O centro de diversidade da espécie C. annuum var. annuum, a forma mais

variável e cultivada, inclui o México e América Central; de C. frutescens, inclui as

terras baixas do sudeste brasileiro até a América Central e as Antilhas (Índias

Ocidentais), no Caribe; de C. baccatum var. pendulum, a Bolívia (maior diversidade)

e o sudeste brasileiro; e de C. chinense, a mais brasileira das espécies

domesticadas, é a Bacia Amazônia. (CARVALHO; BIACHETTI, 2004)

3

Dentre uma das características das pimentas está a pungência que é definida

como a combinação entre sabor e odor, sendo que os bulbos intactos não possuem

a propriedade de irritação da mucosa do nariz e da boca e poder lacrimógeno, que

somente se percebe após a ruptura dos tecidos, e a determinação desta

característica, das muitas variedades de pimentas e dos alimentos preparados com

elas, tem sido há muito tempo a meta de cozinheiros e pesquisadores. Em 1912,

Wilbur L. Scoville, um farmacologista da companhia Parke Davis desenvolveu um

método para separar as pimentas de acordo com sua pungência. O método

desenvolvido leva em conta o julgamento humano e, portanto subjetivo, pode gerar

muitos erros, quando se tem diferentes opiniões. (SCOVILLE, 1912).

Quando o fruto da pimenta sofre qualquer dano físico pode-se medir em

Unidades de Calor Scoville („Scoville Heat Units-SHU‟) o valor da pungência. Este

valor SHU pode variar de zero onde podemos perceber que são pimentas doces até

300.000 onde temos as pimentas muito picantes que possuem um alto teor de

capsaicina como a habanero e a cumari-do-pará. A cor dos frutos maduros é

vermelha, mas pode variar desde o amarelo-leitoso, amarelo-forte, alaranjado,

salmão, vermelho, roxo até preto. O formato varia entre as espécies e dentro delas,

existindo frutos alongados, arredondados, triangulares ou cônicos, campanulados,

quadrados ou retangulares. (CARVALHO; BIACHETTI, 2004)

No teste original, Wilbur misturou pimentas puras moídas com açúcar e água.

Provadores tomavam a solução em concentrações crescentemente diluídas, até que

eles alcançaram o ponto que o líquido já não queimava a boca. Um número foi então

dado a cada pimenta, baseado em quanto precisou ser diluída até que eles já não

pudessem provar (sentir) o calor. (SCOVILLE, 1912)

A ardência ou fator de calor das pimentas é medida em múltiplos de 100

unidades. Da Sweet Bell, zero unidades de Scoville ao poderoso Habanero, 300.000

unidades de Scoville. A Capsaicina fica entre 15.000,000 e 16.000,000 unidades de

Scoville. Já a Dihidrocapsaicina fica em 15.000,000 unidades de Scoville.

(SCOVILLE, 1912)

Nos dias atuais podemos analisar a pungência de pimentas utilizando alta

tecnologia, com uma técnica chamada de HPLC, (do inglês High Performance Liquid

Chromatography). Este método foi desenvolvido por James Woodbury da Cal-

Compack Foods em 1980. O processo visa dissolver uma amostra de pimentas

4

moídas em etanol saturado com acetato de sódio para separar os capsaicinóides. O

processo da quantificação funciona, basicamente, pela adsorção do analito de

interesse na fase estacionária. O tempo de retenção permite a separação das várias

substâncias que compõe a amostra (analito(s) e interferentes) que mede o nível de

capsaicina em partes por milhão (ppm), os quais são então convertidos para S.U.,

medida standard usada pela indústria. (WOODBURY, 1980)

O método é sensível para 2 partes por milhão, cerca de 30 S.U., o qual

significa dizer que testar pimentas individualmente é agora muito mais confiável. A

respeito de o método HPLC ser muito apurado deve-se ter em mente as diferenças

entre uma mesma variedade quanto a sua localização de plantio, estação, solo,

fertilizantes, umidade e calor, o que pode acarretar diferentes valores de pungência.

(WOODBURY, 1980)

Figura 2 - Escala de Scoville

Na tabela 1 pode-se observar algumas das variedades de pimentas e sua

unidade Scoville. Devido a condições de crescimento, solo e temperatura, pimentas

tendem a variar entre níveis mais acima ou abaixo dos aqui listados, mas também

pode ir além deles.

5

Tabela 1 - ardência das pimentas

6

1.1- MERCADO AGRÍCOLA

No Brasil o agronegócio de pimentas é muito expressivo e vem envolvendo

produtores rurais, pequenas fábricas artesanais de conserva e pimentas decorativas,

indústrias que fabricam molhos, geleias e até a exportação de páprica por empresas

multinacionais. A produção de pimenta, como condimento de mesa e de produtos

alimentícios industrializados cresce a cada dia e caracteriza-se como uma atividade

lucrativa. Sua importância é atribuída principalmente as suas propriedades

peculiares de sabor, aroma e cor dos alimentos. Além disso, pesquisas científicas

atuais mostram que a mesma substância que confere gosto picante às pimentas -

capsaicina - apresenta propriedades terapêuticas ativas no tratamento de algumas

enfermidades (AVELAR, 2005).

1.2- MEDICINA

Estas substâncias chamadas de capsaicinóides, por serem conhecidas por

sua pungência vêm sendo estudadas por pesquisadores do mundo inteiro e os

estudos conferem à capsaicina uma atividade antihiperlipidêmica (KUDA; IWA;

YANO, 2004), propriedades antiinflamatórias (SURH; LEE; LEE, 2002),

antioxidantes (SURH; LEE; LEE, 2002; GANJI, 2004), além de efeito quimio

preventivo (SURH; LEE; LEE, 2002; LEE, ET AL., 2005) e efetivos no tratamento de

um número de desordens de fibras nervosas, incluindo dor associada com artrite,

cistite e neuropatia diabética (NUEZ, 1995). As pimentas ainda contêm altas

concentrações de vitamina A e C, consideradas nutrientes anticancerígenos (KUDA;

IWAI; YANO, 2004).

1.3- ANESTÉSICO

O primeiro anestésico, o éter, foi introduzido em 1846, revolucionando a

prática cirúrgica, no entanto não é mais utilizado, pois foi comprovado que causa

danos ao fígado. Conceitualmente, pouca coisa mudou desde então.

Um novo tipo de anestésico que usa a capsaicina pode representar uma

alternativa para o combate à dor em cirurgias, tratamentos dentários e partos.

7

Os anestésicos (substâncias que deixam as pessoas sem a sensação de dor

causando insensibilidade) agem em todas as células nervosas, e não apenas nas

que transmitem a dor, o que provoca paralisia e torpor temporário. Enquanto os

analgésicos agem apenas para aliviar a sensação de dor sem causar inconsciência

ou insensibilidade.

A capsaicina poupa os neurônios responsáveis pelo movimento dos músculos

ou pelo tato. Muitos cientistas já vêm testando esta substância como anestésico em

ratos e já tem expectativas de uso também em pessoas. Durante os testes os

cientistas injetaram nos ratos um composto de capsaicina e um derivado da

lidocaína, um anestésico comum. Em conjunto, eles afetaram apenas os neurônios

que sentem a dor, impedindo-os de transmiti-la para o cérebro. Os ratos foram

submetidos a forte calor e alguns tiveram as patas feridas, e ainda assim

continuavam agindo normalmente. A injeção levou cerca de 30 minutos para fazer

efeito, que se prolongou por várias horas.

1.4- TOXICIDADE DOS CAPSAICINÓIDES

Um método para determinar o nível tóxico letal dos capsaicinóides em

animais, e extrapolando para seres humanos, pesquisadores utilizaram ratos,

camundongos, cobaias e coelhos. Foi administrada capsaicina pura, intravenosa e

subcutaneamente, no estômago e aplicação tópica, até a morte dos animais. A dose

tóxica letal de capsaicina, medida em miligramas por Kg do animal foi de 0,56 mg,

intravenosa, até 190 mg, quando consumida e 512 mg na aplicação tópica. A

provável causa da morte em todos os casos foi parada respiratória. Em seres

humanos a dose tóxica está em torno de 13 gramas de capsaicina cristalina pura.

Acredita-se que doses maiores que esta poderiam ser letais, logo uma pessoa teria

que consumir cerca de 1,8 litros de molho Tabasco de uma vez para ficar

inconsciente. (KAGA, 1996)

Existem pesquisas do perigo em seres humanos de vários produtos que

contém capsaicina como ingrediente. Óleoresinas de capsicum é um ingrediente

8

extremamente forte usado em molhos picantes. Para algumas pessoas, com poucos

botões gustativos, estes molhos não chegam a preocupar, mas para outras ocorre

uma reação muito negativa, experimentando queimaduras severas e algumas vezes

com bolhas na boca e na língua. Outra reação imediata pode ser náusea, alteração

na respiração, desmaio e vômito espontâneo. (KAGA, 1996).

Nos frutos da pimenta a capsaicina é detectada em função dos genótipos e

das condições ambientais. O inicio do acumulo pode ser verificado de 14 a 40 dias

após a antese, sendo no máximo de 25 a 70 dias e o decréscimo acima de 50 dias

após o florescimento (ESTRADA, ET AL., 2000; KIRSHBAUM-TITZE, ET AL., 2002;

CURRY, ET AL., 1999).

Algumas pesquisas já comprovam que frutos de pimenta cultivados na

primavera-verão possuem uma maior pungência frente os que são cultivados no

outono-inverno. Este fato se deve ao estresse que influencia a via dos

fenilpropenóides e afeta indiretamente a síntese de capsaicinóides (KIRSCHBAUM-

TITZE ET AL., 2002).

1.5- BIOINCRUSTAÇÃO

Imediatamente após o objeto ser colocado no mar, começa um processo

denominado bioincrustação onde se verifica a presença de macroorganismos

marinhos como algas e mexilhões. Os tipos de organismos podem ser divididos em

moles e duros. Os moles incluem microrganismos e algas, que formam uma película

que geralmente é viscosa. Os organismos duros são os cracas e balanídeos que

ficam permanentemente presos. A presença destes organismos levará a uma

significante resistência hidrodinâmica na embarcação. Esta resistência no navio

impede sua passagem através da água, resultando em um aumento no consumo de

combustível, causando altos custos operacionais e ambientais. Estima-se que isto

poderia significar para a indústria da navegação um aumento de 3 bilhões de dólares

no custo de combustível adicional, caso o casco não fosse tratado. Custos

adicionais ocorrem também quando as embarcações são levadas a docas secas,

isto inclui a limpeza do casco e o tempo perdido, que está estimado em 2,7 bilhões

9

de dólares anualmente. Além disso, os custos ambientais são provenientes não

apenas do aumento do consumo de combustíveis fósseis (fonte não renovável), mas

também do aumento das quantidades de dióxido de carbono (gás do efeito estufa) e

de outros poluentes atmosféricos (óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre,

hidrocarbonetos não queimados, ozônio etc). (ROUHI, A, 1998)

Figura 3a: Bioincrustação

Figura 3b: Bioincrustação

10

1.6- TRATANDO O PROBLEMA BIOINCRUSTAÇÃO

Os problemas relacionados com a bioincrustação marinha têm sido

enfrentados por alguns milhares de anos. Inicialmente, povos como os Fenícios e

Cartagineses usaram piche e possivelmente coberturas de cobre, enquanto outras

culturas usavam cera, alcatrão e asfalto para combater as incrustações nas obras-

vivas dos navios (YEBRA ET AL., 2004).

Por volta do século dezoito, o problema foi basicamente solucionado com a

aplicação de folhas de cobre aos cascos de madeira. Este método trabalhou bem,

minimizando o crescimento e diminuindo a necessidade de frequentes raspagens

nas obras-vivas das embarcações. (FERREIRA CEL, 2004)

Porém, quando da substituição das embarcações de madeira por cascos de

ferro e aço, tal procedimento ao ser continuado, e devido ao desconhecimento sobre

corrosão galvânica, foi entendido a duras penas que tal método de combate à

incrustação deveria ser abandonado. (FERREIRA CEL, 2004)

Atualmente no combate a bioincrustação, várias ações podem ser tomadas,

dependendo da situação e da aplicabilidade, pode ser feita a remoção mecânica dos

organismos incrustados de tempos em tempos; utilizar materiais menos propensos a

bioincrustação; usar proteção eletroquímica, etc. Porém o mais efetivo e econômico

método tem sido o uso de tintas anti-incrustantes contendo TBT (tributilestanho).

(FERREIRA CEL, 2004)

Com a finalidade de inibir a fixação e o desenvolvimento de organismos

marinhos, tratam-se os cascos das embarcações com compostos químicos. Estes

compostos conhecidos como anti-incrustantes são misturados à tinta que é utilizada

para pintar o casco de embarcações, podendo-se citar o óxido de tributilestanho

(TBTO) como o mais utilizado.

São muito efetivos, e foram utilizados como anti-incrustantes durante muitos

anos (organoestânicos também são aplicados na agricultura e na indústria de

madeira e plástico). A eficiência do TBTO vem de sua da liberação gradual do

biocida no casco, gerando a morte dos organismos incrustantes que estão na área

ao redor.

Estes compostos organoestânicos propiciaram uma economia de bilhões de

11

dólares para a indústria da navegação, visto que as embarcações economizavam

muito no consumo de combustível e do tempo de doca seca, na década de 1980 foi

descoberto que o TBTO e outros anti-incrustantes organoestânicos possuem o

tempo de meia vida no ambiente relativamente longos, superiores a 6 meses. O que

gera concentrações significativas destas substâncias que podem ser encontradas

tanto em sedimentos marinhos como na água. Como resultado desta

bioconcentração, não é difícil de que a concentração de TBTO nos organismos

marinhos possa ser 10000 vezes maior do que na água à sua volta.

Estes tipos de anti-incrustantes organoestânicos, além de serem poluentes

persistentes, também apresentam toxicidade crônica à vida marinha a níveis de ppt

e podem entrar na cadeia alimentar, sendo assim já foi possível observar, segundo

alguns autores que o TBTO causa deformação nas conchas de ostras, mudança de

sexo em lesmas e imposex (aparecimento de características masculinas na genitália

feminina) em caracóis. Muitos problemas são causados no sistema imunológico de

golfinhos, peixes e outros organismos marinhos, em função da bioconcentração de

compostos organoestânicos.

1.7- SUBSTITUIÇÃO DOS ORGANOESTANICOS

Durante uma assembleia, em novembro de 1999 da “International Maritime

Organization”-IMO, Agência das Nações Unidas, que é responsável por aprimorar a

segurança no mar e pela prevenção da poluição causada pelos navios, decidiu pela

proibição global de compostos organoestânicos como agentes biocidas em sistemas

de pintura anti-incrustantes de navios, que começaria a contar a partir de 1º de

janeiro de 2003, da aplicação tendo como prazo definitivo para que este tipo de

composto fosse banido dos mercados 1º de janeiro de 2008. O Japão já baniu o uso

dos anti-incrustantes organoestânicos e nos Estados Unidos o uso do tribulestanho

como anti-incrustante está bastante restrito, graças à lei de controle sobre tintas anti-

incrustantes à base de organoestanho, de 1988. (IMO)

Em razão dos problemas ambientais associados ao uso de tintas à base de

organoestânicos e seu gradativo banimento mundial pode-se observar muitos

esforços, nos últimos 10 - 15 anos, para desenvolver anti-incrustantes que sejam

12

menos prejudiciais ao ambiente, mas que possam manter a mesma eficácia dos

organoestânicos. Com isso uma nova geração de tintas anti-incrustantes começou a

ser utilizada. Esse novo grupo de tintas contempla atualmente 16 diferentes

compostos biocidas (tabela 2) que estão homologados pela IMO para utilização em

embarcações.

13

Tabela 2: Compostos biocidas que estão homologados pela IMO.

Fonte: * Ítalo B. Castro, 2011 Instituto de Oceanografia, Universidade Federal do Rio Grande.

14

Os compostos devem apresentar algumas características para que sejam

considerados ideais, das quais se pode citar:

Serem rapidamente degradados no ambiente, e rapidamente separados do

sedimento, resultando em:

o Concentrações não danosas ao ambiente;

o Biodisponibilidade limitada;

o No meio ambiente, serem tóxicos apenas aos organismos a que são

dirigidos;

o Resultar em bioconcentração mínima.

2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

O processo de extração e isolamento da capsaicina natural apresenta alguns

inconvenientes relacionados à produção, aos fatores climáticos e a quantidade de

capsaicinóides nos frutos. Sua síntese depende também dos fatores externos como

temperatura e principalmente umidade, o que torna inadequado sua produção

padronizada no ponto de vista de escala comercial. Logo muitas destas sínteses de

capsaicina e análogos estão protegidas por patentes. Até hoje, dentre as várias

propostas sintéticas, pode-se citar seis (Tabela 3). Mas neste trabalho apresentam-

se apenas cinco, onde podemos classificá-las respectivamente como reação de

isomerização de olefinas Z e olefinas E via rearranjo de Claisien, reação de Wittig,

reação enzimática (biotransformação), reação radicalar e condensação em sistema

bifásico.

15

Tabela 3- Propostas de síntese da capsaicina e análogos

16

2.1- ALGUMAS ROTAS SINTÉTICAS DE ANÁLOGOS DE CAPSAICINA

Harumi Kaga relatou à isomerização de Z-olefinas para E-olefinas para a

síntese de capsaicinóides, no entanto, o procedimento mostra moderada

seletividade E/Z de no máximo 9:1.

Na presente síntese, a Capsaicina e seus análogos são classificados em três

grupos, que são capsaicinóides I (R = isopropil), capsaicinóides II (R = isobutil), e

capsaicinóides III (R = sec-butil), de acordo com os ramos terminais das moléculas

de ácidos graxos.

Existem limitações sobre os dados relativos aos efeitos biológicos dos

capsaicinóides, e não é fácil sua obtenção natural em um estado puro. Além disso,

capsaicinóides sintéticos são sempre acompanhados por seus isômeros Z, que não

ocorrem em natureza. Assim, temos estudado uma rota sintética estereoseletiva

para capsaicinóides, e também suas análises HPLC e CE (eletroforese capilar).

Com o objetivo de produzir o E-isômero, estudou-se uma alternativa de

abordagem através do rearranjo de Claisen para ortoéster, uma vez que este é

relatado por alcançar uma maior seletividade E na formação de uma dupla ligação

C-C.

Os capsaicinóides foram preparados a partir de dois ésteres. Todos os

capsaicinóides assim obtidos foram encontrados de uma forma cristalina para que

possam ser recristalizado a partir de certos solventes. (KAGA, H. ET ALLI., 1996)

Harumi Kaga também testou a técnica de introdução da ligação dupla E-C6

na molécula do ácido 8-metilnonenóico. Os resultados do estudo mostram que,

usando esta técnica a capsaicina é facilmente obtida em uma rota concisa propícia

para outros capsaicinóides. (KAGA, H. ET ALLI., 1996)

17

Kenji Kobata estudou o processo enzimático sintético sob leves condições e

sem agentes venenosos para estabelecer a fácil produção dos análogos de

capsaicina. Relatou também a hidrólise enzimática utilizando pó de fígado bovino e

acetona como um catalisador. Aplicações de enzima bruta ganharam importância

nas transformações orgânicas porque elas são baratas e facilmente biocatalisadas.

Hidrocloridrato de vanililamina foi condensado com um ácido graxo metil éster

utilizando fígado em pó e acetona. Esta reação procedeu em um sistema de duas

fases. A primeira consiste de ácidos gordos metil éster utilizado como substrato e em

condições reativas eram examinadas com metil tetradecanoato, como um modelo

substrato, e os rendimentos foram analisados pelo método HPLC.

Os analógicos com uma fração tetradecanoil foram obtidos utilizando o

hidrocloridrato de vanililamina e metil tetradecanoato. Foram dissolvidos em

diisopropiletilamina (tampão). Foi acrescentado, ainda, pó de fígado de frango e

acetona. A solução foi agitada com um agitador magnético a 37°C em um banho de

água. O rendimento após a reação de 24 horas sob esta condição foi de 14,8%. A

estrutura do produto foi confirmada pelo método de RMN de 1H.

Em resumo, os análogos de capsaicina com moléculas acil de vários

comprimentos de cadeia poderiam ser sintetizados pela utilização de uma

biocatálise, ou seja, pó de fígado e acetona. (KOBATA, K. T., 1996)

18

Edmilson Jose Maria Paula Gonsalves utilizaram reação radicalar entre o 5

metil-1-iodo-hexano e o ácido acrílico em presença do par bimetálico Zn/CuI foi

realizada para obtenção do ácido 8-metil-nonanóico, este foi submetido a reação de

acoplamento com a 4-hidroxi-3-metoxi-benzilamina (vanililamina) para obtenção da

dihidrocapsaicina. (MARIA, E.J., GOLÇALVES, P.S., 2009)

Wang Bo do Instituto de Química Medicinal, Departamento de Química da

Universidade de Shanghai, desenvolveu uma síntese altamente eficiente de

análogos da capsaicina, onde foi utilizada a condensação de vanilinamina com

cloretos de acila em um sistema bifásico H2O/CHCl3 em condições

brandas. Para C4-C18 alifáticos ou cloretos de acila aromáticos, os rendimentos

foram de até 93-96%, com elevado grau de pureza depois de um procedimento de

trabalho simples, e só 1-1, apenas 16 equivalentes de cloreto de acila eram

necessários na reação. (BO WANG, 2009)

19

3- OBJETIVO

a) Proposta de uma rota de síntese de análogos de capsaicinóides

utilizando como materiais de partida ácidos graxos saturados de

cadeia longa e aldeídos tri-hidroxilados.

b) Modificação da cadeia com a retirada do oxigênio da carbonila e a

adição de um enxofre para formação de tiocapsaicinóides.

4- METODOLOGIA

Passo 1

A estratégia de síntese dos análogos de capsaicina envolve a utilização de

aldeídos tri-hidroxilados (esquema 1) como material de partida para a síntese da

parte aromática. Esta foi submetida a uma reação de aminação redutiva do tipo

Leuckart, utilizando formiato de amônio como reagente em presença de DMF para

formação da tri-hidroxi metil-fenilamina.

Figura 4: síntese da 2,3,4-tri-hidroxi-benzilamina

20

Mecanismo Envolvido

1º Reação de aminação redutiva

Neste mecanismo temos o ataque da amônia no aldeído, seguido de um

rearranjo intramolecular dos prótons da amônia para o oxigênio da carbonila,

ocasionando a saída de água formando uma imina, onde o hidreto do formiato vai

atacar o carbono da imina formando o produto esperado.

Passo 2

Para a síntese do cloreto de decanoila, pode-se reagir o acido decanóico com

cloreto de tionila em presença de piridina. Faz-se a adição do cloreto de tionila com

ampola de bromo. (GONSALVES P.S., 2009)

Figura 5: síntese do cloreto de decanoíla

21

Mecanismo Envolvido

2º Reação de formação do cloreto de ácido

Neste mecanismo temos o ataque dos elétrons desemparelhados da hidroxila

do ácido na tionila, onde temos a saída de um cloro, seguido da desprotonação da

hidroxila e de um rearranjo intramolecular onde o cloro fica no lugar da hidroxila.

Formando o cloreto de ácido.

Passo 3

A etapa posterior consiste na utilização do cloreto de decanoila para formação

da cadeia lateral do análogo da capsaicina. Optou-se pela utilização do acido

decanóico, pois este apresenta semelhanças estruturais compatíveis com a

capsaicina, como: dez átomos de carbono na cadeia lateral. Com isso reagindo o

produto da primeira reação de aminação redutiva com o cloreto de decanoila, pode-

se obter um produto inédito.

Figura 6: Síntese do análogo da capsaicina

22

Mecanismo Envolvido

3º Reação de formação do análogo da capsaicina

Neste mecanismo temos o ataque nucleofílico da amônia na carbonila do cloreto de

ácido, seguido da saída do cloro e uma desprotonação da amônia. Formando o

análogo de capsaicina.

Passo 4

Por fim para obter o produto com o enxofre no lugar do oxigênio da carbonila,

faz-se uma reação com o reagente de Lawesson (P2S4), onde cada substituinte R no

anel pode ser uma hidroxila.

Figura 7: Síntese do tiocapsaicinóide

23

Mecanismo Envolvido 4º Reação de substituição do oxigênio pelo enxofre

Neste mecanismo temos a substituição do oxigênio da carbonila pelo enxofre

usando o Reagente Lawesson. Este quando em solução fica em equilíbrio com um

intermediário di-tio-fosfina que é mais reativo.

A reação com uma carbonila dá origem a um intermediário e a força motriz é

a formação de um vínculo estável P=S em um passo de ciclo conversão que se

assemelha a uma porção do mecanismo conhecido para a Reação de Wittig.

Reações de cetonas, amidas, lactamas e lactonas são normalmente mais

rápidas do que as reações de ésteres. Ésteres não são reativos dependendo das

condições de reação, o que permite transformações seletivas.

24

Esquema 1: Síntese com todos os aldeídos de partida.

25

5- CONCLUSÃO

A proposta de síntese dos tiocapsaicinóides 6a, 6b, 6c, 6d e 6e utilizando

derivados aminados provenientes de aldeídos aromáticos tri-hidroxilados poderá ser

uma rota sintética rápida. Estas moléculas poderão gerar grandes pesquisas na

medicina, assim como na área de síntese para melhoramento de rendimento e

ajustes nos mecanismos, se mostrarem um bom efeito antibacteriano.

Com os testes que serão feitos com as moléculas 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 6a, 6b,

6c, 6d e 6e para medir a ação anti-incrustante, poderemos ter produtos inovadores,

visto que estas moléculas nunca foram descritas na literatura e que por serem

orgânicas possuem um menor tempo de permanência no meio ambiente, o que é um

ponto favorável comparado com as tintas à base se TBTO.

26

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