Wendel A. Alves (PG), Marcos O. Damasceno (PG) e Ana M. Da Costa Ferreira (PQ) Departamento de Química Fundamental, Instituto de Química, Universidade de São Paulo, Av. Prof. Lineu Prestes, 748, CEP 05508-900, São Paulo, SP, Brasil.
Palavras-chaves: miméticos da tirosinase; diiminas de cobre(II); catálise.
Dentre as proteínas e enzimas de cobre, uma das mais estudadas tem sido a tirosinase, exibindo um centro metálico do chamado tipo 3, com dois átomos de cobre que interagem antiferromagneticamente, capazes de coordenar em ponte (m-h2:h2) uma molécula de oxigênio [1]. Tal espécie, diamagnética, verificada experimentalmente na proteína carregadora de oxigênio hemocianina e em alguns compostos-modelo [2], aumentou sobremaneira o interesse dos pesquisadores pela reatividade de compostos dinucleares de cobre, especialmente aqueles com ligantes imínicos, que estabilizam eficientemente ambos os estados usuais de oxidação deste metal. Embora a espécie Cu(O2)Cu verificada com muitos dos compostos estudados seja do tipo (m-h1:h1), a atividade catalítica destas espécies frente a fenóis, mimetizando as funções cresolase (oxidação a catecóis) e catecolase (oxidação a quinonas) da enzima tirosinase e de outras oxidases, mereceu atenção especial visando o desenvolvimento de novos catalisadores.
Em nossos estudos de miméticos de proteínas de cobre temos preparado e caracterizado diferentes compostos, incluindo espécies dinucleares com ponte imidazolato e com ligantes dinucleantes hidroxilados [3]. Estas espécies foram obtidas através de reações template ou de transmetalação, a partir de diferentes compostos carbonílicos [2-acetilpiridina, salicilaldeído, 2,3-di(hidroxi)benzaldeído] e aminas [2-aminoetilpiridina, etilenodiamina, 1,3-diamino-2-propanol, etc]. No caso de compostos contendo pontes imidazol, foram também isoladas as correspondentes espécies mononucleares. Sua caracterização foi feita através de espectroscopias UV/Vis, infravermelha e EPR, além de análise elementar e medidas magnéticas, pelo método de Faraday. Resultados destas análises e alguns dos parâmetros espectroscópicos determinados são mostrados na Tabela 1.
Tanto os valores de momento magnético efetivo (mef) como os parâmetros de EPR observados indicam que as espécies dinucleares preparadas apresentam alguma interação antiferromagnética. A configuração ao redor do cobre parece ser tetragonal, com distorção tetraédrica, avaliada através do parâmetro gúú /Aúú. A distância estimada entre os centros de cobre, nas espécies com ponte imidazolato, é de 54 pm.
Posteriormente, realizaram-se experimentos cinéticos para comparar a atividade catalítica desses compostos preparados na oxidação do 2,6-di-terc-butilfenol, um substrato com impedimento nas posições orto-, favorecendo a obtenção da respectiva quinona, monitorada espectrofotometricamente a 418 nm. Nestes experimentos utilizaram-se concentrações de [fenol] = 10 mM e [catalisador] = 0,1 a 1 mM, em soluções metanólicas, a (25,0 ± 0,3)°C.
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Compostos*
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%C %H %N %Cu obtido / calc |
Banda d-d l, nm (e) |
mef, M.B. |
g^ gúú Aúú 10-4cm-1 |
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[SECuImH]+ (1) |
37,58 3,85 13,92 16,10 36,56 3,83 14,21 16,10 |
613 (100) |
1,78 |
2,052 2,225 203 |
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[SECu(Im)CuSE]+ (2) |
39,69 3,73 13,63 20,50 40,68 4,06 13,55 20,50 |
605 (133) |
1,35 |
2,053 2,224 201 |
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[appyCuImH]2+ (3) |
36,82 3,45 12,50 11,46 36,73 3,44 12,60 11,43 |
636 (68) |
2,10 |
2,051 2,243 187 |
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[ImHappyCuImCuappy]3+ (4) |
41,43 3,87 13,42 12,01 40,88 4,10 13,25 12,01 |
624 (158) |
1,90 |
2,054 2,239 188 |
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[Cu2(apypol)]2+ (5) |
33,31 3,97 7,51 17,56 33,72 3,68 7,86 17,84 |
652 (134) |
1,23 |
2,067 2,257 162 |
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[Cu2(ambz)]× 4H2O (6) |
47,30 3,46 3,85 17,42 47,39 3,69 3,94 17,91 |
695 (190) |
1,64 |
2,064 2,297 165 |
* preparados na forma de percloratos.
Enquanto os compostos (4) e (5) mostraram-se bons catalisadores desta reação, os compostos (2) e (6) foram muito pouco reativos. A distância entre os centros de cobre e a estabilidade da espécie parecem ser fatores importantes na atividade catalítica.
O mecanismo proposto na literatura para esta reação envolve provavelmente a coordenação do oxigênio molecular ao centro bimetálico, com transferência de dois eletrons, de maneira cooperativa.
Tentativas para se detectar espécies radicalares estáveis, como radicais fenoxil, a baixas temperaturas (77 K), durante a oxidação do fenol catalisada pelo composto mais ativo, composto (4), não deram nenhum sinal no espectro EPR. Estas espécies fenoxil já haviam sido detectadas, por exemplo, com catalisadores de cobalto similares, capazes também de formar espécies dinucleares.
Por outro lado, as espécies mononucleares (1) e (3), com um ligante imínico tridentado e um ligante imidazol, que em solução aquosa estão em equilíbrio com as correspondentes espécies dinucleares, não apresentaram nenhuma atividade nesta oxidação, conforme esperado. Ao contrário, foram cataliticamente ativas na decomposição de peróxido de hidrogênio, ocorrendo por etapas monoeletrônicas, com geração de radicais hidroxil, que foram detectados através de espectroscopia EPR, com o uso de captador de spin (DMPO) [4].
1. E.I. Solomon, B.L. Hemming e D.E. Root, In: Bioinorganic Chemistry of Copper, K.D. Karlin e Z. Tyeklar, eds., Chapman & Hall, New York, 1993, p.3-20.
2. N. Kitajima e Y. Moro-oka, Chem. Rev., 1994, 94, 737-757.
A.M. Da C. Ferreira, M.L.P. dos Santos, E.M. Pereira, M.O. Damasceno e W.A. Alves, Anais Acad. Bras. Cien. (2000), no prelo.
G.R. Buettner e R.P. Mason, Meth. Enzymol., 1990, 186, 127-133.
FAPESP - CNPq – CAPES