Terpenóides - Moodle

Química dos Produtos Naturais
Terpenoides
Início
Terpenóides
Terpenóides, terpenos ou isoprenóides são três nomes utilizados para designar uma extensa e
numerosa família de produtos naturais. Segundo alguns autores deve ser utilizado o termo terpenóide.
O termo terpeno deve ser utilizado apenas para aqueles compostos que sejam alcenos. A palavra
terpeno tem origem no termo inglês terpene que por sua vez reflecte o facto de os primeiros terpenos
cuja estrutura foi conhecida, alfa-pineno e cânfora, terem sido isolados da terebentina, em inglês
turpentine. A palavra isoprenóide indica que estes compostos são formalmente derivados do isopreno.
Na realidade quando os compostos desta família eram sujeitos a pirólise decompunham-se com
formação de isopreno (2-metil-butadieno, Figura 12.1). Para além disso seguem a regra do isopreno.
Esta regra indica que os membros desta família são constituídos por unidades de cinco átomos de
carbono com a estrutura do isopreno ligadas entre si pela ordem “cabeça”-“cauda”.
OH
isopreno
cânfora
geraniol
cabeça
cauda
Figura 12.1 – Estruturas do isopreno, do geraniol e da cânfora
A regra do isopreno nem sempre se verifica. Alguns terpenóides possuem cadeias carbonadas com um
número de átomos de carbono múltiplo de cinco, onde se consegue identificar a estrutura do isopreno
mas a ligação entre as unidades isoprénicas não é cabeça-cauda. Como exemplo do que acima se disse
veja-se a estrutura da cânfora apresentada na Figura 12.1.
Maria Eduarda M. Araújo
1
Química dos Produtos Naturais
Terpenoides
Início
Os terpenóides podem ser subdivididos em várias classes de acordo com o número de átomos de
carbono ou seja de unidades isoprénicas. A Tabela 12.1 apresenta de uma forma resumida as várias
classes de terpenóides.
Tabela 12.1 – Classes de terpenóides
Classe
Nº de C
Ocorrência
Hemiterpenóide
5
Óleos,
compostos
voláteis
Monoterpenóides
10
Óleos, pétalas
Sesquiterpenóides
15
Óleos,
resinas,
pétalas
Diterpenóides
20
Óleos, resinas
Sesterterpenóides
25
Óleos, resinas
Triterpenóides
30
Carotenóides
(ou
tetraterpenóides)
40
Poli-isoprenóides
n (n45)
Esteróides
18 a 29
Resinas,
madeira,
cortiça
Tecidos
verdes, raízes,
pétalas
Latex,
cera
das folhas
Tecidos
vegetais
e
animais,
fungos,..
Precursor
Pirofosfato
isopentenilo
pirofosfato
dimetilalilo
Pirofosfato
geranilo
Pirofosfato
farnesilo
Aplicação
de
e
--de
de
Cânfora,
terpineol
de Aromatizantes,
perfumes
vetivona
Corantes
alimentares
Pirofosfato
de
Borracha natural
geranilo-geranilo
Esqualeno
isopreno
Perfumes
Pirofosfato
de
Colas, vernizes
geranil-geranilo
Pirofosfato
de
---geranil-farnesilo
Produtos
Esqualeno
farmacêuticos,
perfumaria
Fitoeno
Exemplos
Produtos
farmacêuticos
ácido
abiético
ofiobolina
ambreína,
 amirina
 caroteno
---
colesterol,
cortisona
Os esteróides foram colocados numa classe separada em virtude de serem compostos que se formam
a partir de um precursor com 30 átomos de carbono, como acontece com os triterpenos, mas que em
seguida sofre degradação.
Maria Eduarda M. Araújo
2
Química dos Produtos Naturais
Terpenoides
Início
Biossíntese
A biossíntese dos terpenóides é actualmente bem conhecida. Embora durante muito tempo houvesse
dúvidas de qual seria o precursor desta classe de compostos, a descoberta da existência de um ácido, o
ácido mevalónico, que se forma durante o processo de fermentação da cerveja e que é capaz de
permitir o crescimento de uma estirpe de bactérias que necessita de acetato para crescer mesmo
quando este não está presente, foi o impulso para imenso trabalho de investigação neste campo. Os
trabalhos de Bloch, Lynen, Cornforth e Popják foram pioneiros e permitiram elucidar a biossíntese do
ácido mevalónico e os mecanismos de conversão deste nas unidades em C5 e portanto nos precursores
de todos os isoprenóides. A descoberta destes mecanismos bem como dos passos subsequentes na
biossíntese do colesterol levou a que estes cientistas recebessem o Prémio Nobel em 1964.
Biossíntese do ácido mevalónico e dos pirofostatos de isopentenilo e dimetilalilo
O passo inicial da biossíntese do ácido mevalónico é a condensação de duas unidades de acetil
coenzima A de um modo semelhante a uma condensação de Claisen (Figura 12.2). O passo seguinte é
uma condensação aldólica que resulta no hidroximetilglutarilcoenzima A (HMG-SCoA). A redução deste
composto com NADPH dá origem ao ácido mevalónico (MVA) o qual é fosforilado. Este sofre uma
descarboxilação e redução para dar o pirofosfato de isopentenilo. Este último isomerisa, perdendo o
hidrogénio pró R (Hr), em pirofosfato de dimetilalilo. (Diz-se que um átomo de hidrogénio é pró R (Hr,)
ou analogamente pró S (Hs), quando a sua substituição por um átomo de H marcado, deutério ou tritío,
leva a que o átomo de C a que está ligado dê origem a um centro quiral R, ou analogamente S).
Maria Eduarda M. Araújo
3
Química dos Produtos Naturais
Terpenoides
Início
O
H3C
B-
H C
H2
O
O
SCoA
O
H3C
SCoA
C
H2
H2C
SCoA
-O
O
H C
H2
reacção tipo condensação de Claisen
C
H2
O
H2C
SCoA
B-
H
-O
O
NADPH
H
O
OH
H3C OH
O
O P O P OH
C
H2
SCoA
HMG-SCoA
reacção tipo condensação de aldólica
H3C OH
O
H3C OH
HMG-SCoA
sintase
H2C
ATP
O
-O
C
H2
H
H
O
O
ácido mevalónico
(MVA)
+
H
CH3
H2C
H
O
O
CH3
H
O
O P O P OH
H
H R HS
O
O
pirofosfato de isopentenilo
(IPP)
H3C
C
H
O
O P O P OH
H
O
O
pirofosfato de dimetilalilo
(DMAPP)
Figura 12.2 - Biossíntese do ácido mevalónico e dos pirofostatos de isopentenilo e dimetilalilo
Maria Eduarda M. Araújo
4
Química dos Produtos Naturais
Terpenoides
Início
Biossíntese dos monoterpenos
Os monoterpenos são formados por combinação de duas unidades isoprénicas, o pirofosfato de
isopentenilo e o pirofosfato de dimetilalilo, Figura 12.3. Contrariamente ao que se pensou durante
muito tempo, a reacção não se dá através de um ataque da dupla ligação do IPP ao carbono 4 do
DMAPP com saída concertada do grupo pirofosfato. Está actualmente bem estabelecido que há
inicialmente ionização do DMAPP originando um par iónico, o qual é um centro electrofílico muito
forte, e que este par iónico sofre ataque pelo IPP para dar origem ao geranilpirofosfato.
CH3
CH3
OPP
HR H S
PPO
_
OPP
+
CH2
H3C
H3C
CH3
CH3
pirofosfato de geranilo
Figura 12.3 – Biossíntese do pirofosfato de geranilo
O pirofosfato de geranilo pode servir de substracto a várias ciclases que catalisam a formação de
monoterpenos cíclicos. A Figura 12.4 representa esquematicamente a formação de diversos
monoterpenos cíclicos.
Maria Eduarda M. Araújo
5
Química dos Produtos Naturais
Terpenoides
Início
+
OPP
-OPP
OH
+
alfa-terpineol
+
+
+
alfa-pineno
O
O
beta-pineno
HO
terpinen-4-ol
tujona
+
canfeno
cânfora
rearranjo de
Wagner-Meerwein
O
+
fenchona
canfeno
Figura 12.4 – Formação de monoterpenos cíclicos a partir do pirofosfato de linalilo
Maria Eduarda M. Araújo
6
Química dos Produtos Naturais
Terpenoides
Início
Isolamento dos óleos essenciais
Os óleos essenciais que contêm mono e sesquiterpenos podem ser obtidos por hidrodestilação ou por
destilação por arrastamento de vapor, da parte da planta, flores, folhas ou caules, que contiver esse
óleo em maior quantidade. Devido á instabilidade de certos constituintes do óleo diferentes métodos
de extracção devem ser utilizados para diferentes matérias primas:
e)
O dióxido de carbono (CO2) é o fluido supercrítico mais utilizado, por vezes, modificado
pela adição de co-solventes como o etanol ou o metanol. As condições de extração com
CO2 supercrítico são temperaturas superiores à temperatura crítica de 31 ° C e pressão
superior à pressão crítica de 74 bar. A adição de modificadores podem alterar ligeiramente
estes . A extracção è feita a partir do material sólido
Análise dos óleos essenciais
Devido à sua natureza muito volátil a técnica de cromatografia gás-líquido é a mais adequada para
analisar os mono e os sesquiterpenos. A associação de um espectrómetro de massa ao cromatógrafo
gasoso permite identificar cada componente sem o recurso moroso á utilização de padrões e sem
tornar necessário que a análise seja efectuada utilizando dois tipos de coluna com características
cromatográficas diferentes. Actualmente este tipo de equipamento inclui uma biblioteca de centenas
de espectros de massa o que faz com que a identificação dos componentes do óleo esteja bastante
mais facilitada.
Maria Eduarda M. Araújo
7