QPN2 Terpenoides(1) - Moodle
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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 DQB 2012 (www.dqb.fc.ul.pt) 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 (n45) 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 DQB 2012 (www.dqb.fc.ul.pt) 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 DQB 2012 (www.dqb.fc.ul.pt) 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 H H2C SCoA B- -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 DQB 2012 (www.dqb.fc.ul.pt) 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 DQB 2012 (www.dqb.fc.ul.pt) 5 Química dos Produtos Naturais Terpenoides Início + OPP -OPP OH + alfa-terpineol + + + alfa-pineno O beta-pineno HO O 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 DQB 2012 (www.dqb.fc.ul.pt) 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 DQB 2012 (www.dqb.fc.ul.pt) 7
