UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA INSTITUTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA Desenvolvimento de novos complexos de cobre com derivados fenantrolínicos e isoniazida Francimar Lopes de Sousa Junior Dissertação de Mestrado Natal/RN, fevereiro de 2018 1 FRANCIMAR LOPES DE SOUSA JÚNIOR DESENVOLVIMENTO DE NOVOS COMPLEXOS DE COBRE COM DERIVADOS FENANTROLÍNICOS E ISONIAZIDA Dissertação apresentada ao programa de pós graduação em química como parte dos requisitos para obtenção do grau de mestre. Orientador: Prof(a). Dr(a). Ana Cristina Facundo de Brito Pontes Co-orientador: Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes NATAL, RN 2018 Sousa Junior, Francimar Lopes de. Desenvolvimento de novos complexos de cobre com derivados fenantrolínicos e isoniazida / Francimar Lopes de Sousa Junior. - 2018. 104 f.: il. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química. Natal, RN, 2018. Orientador: Prof. Dra. Ana Cristina Facundo de Brito Pontes. Coorientador: Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes. 1. Complexos de cobre - Dissertação. 2. Derivados imidazólicos - Dissertação. 3. Isoniazida - Dissertação. I. Pontes, Ana Cristina Facundo de Brito. II. Pontes, Daniel De Lima. III. Título. RN/UF/BCZM CDU 542 Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede Elaborado por Kalline Bezerra da Silva - CRB-15/327 3 AGRADECIMENTOS Primeira gostaria de agradecer a Deus, pelas bênçãos realizadas em minha vida. Sou grato por toda paciência, sabedoria, discernimento e oportunidades que surgiram ao longo desta caminhada. Aos meus pais Francimar Lopes De Sousa e Sandra Cristina de Araújo Sousa, por todo amor, carinho, ensinamentos e apoio, dedicados desde sempre. Vocês são tudo na minha vida, tudo que aprendi e a pessoa a qual me tornei, agradeço totalmente a vocês. Aos meus avós, Francisco Inácio Felix de Araújo e Francisca Jovelina de Araújo pelas suas orações, palavras de confiança e apoio que alegra o meu coração mesmo em momentos difíceis. A toda minha família Sousa, mas em especial a minha tia Niete e seu esposo Leto que contribuíram sempre que possível na minha vida acadêmica, dividindo experiências, com muito carinho e motivação. Aos meus irmãos Lucas, Frank e Alysson, pelo apoio e os momentos de descontração. Aos meus amigos que sempre ajudaram de alguma forma nesta minha caminhada, em especial a Fernando, Ketlyn, Larissa e Ilana. Ao Prof. Dr. Daniel de Lima Pontes por toda compreensão, paciência e disponibilidade de compartilhar seus conhecimentos e experiência sempre que preciso, mais acima de tudo, por ter sido um grande amigo em todos os momentos. A sua orientação foi fundamental para o meu desenvolvimento acadêmico, profissional e principalmente pessoal, agradeço plenamente ao senhor. Aos professores Dr. Francisco Ordelei Nascimento da Silva e Dra. Ana Cristina Facundo de Brito Pontes pela atenção e esclarecimento de dúvidas. Aos meus amigos do Laboratório de Química de Coordenação e Polímero - LQCPol: Alexsandro, Anallicy, Francimar, Talita, Magno, Juliany, Mayara, Katherine, Thuanny, Andresa e Verônica obrigado por todo carinho, incentivo, trocas de experiência e momentos de alegria. Em especial a Wendy pela sua amizade e que também me auxiliou nos primeiros experimentos no laboratório. Ao CNPq pelo apoio financeiro, com concessão de bolsa de mestrado. 4 RESUMO Os derivados imidazólicos [4,5-f] da 1-10-fenantrolina-5,6-diona (phendiona) apresentam uma grande importância na bioinôrganica devido suas propriedades biológicas, tais como a clivagem do DNA e seu potencial antibacteriano, como também pela sua versatilidade sintética que possibilita a inclusão de grupos que venham a potencializar suas características bioquímicas. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar e caracterizar novos complexos de cobre com os derivados fenantrolínicos tendo a isoniazida (INH) como ligante adicional. Com isso, foram sintetizados os complexos [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2, sendo L a phendiona e os derivados imidazólicos obtidos a partir da reação da phend com o 4-cianobenzaldeído e 4-nitrobenzaldeído, referenciados como L-CN e L-NO2 respectivamente. Os ligantes e complexos foram sintetizados a partir de metodologias adaptadas tendo como base compostos semelhantes descritos na literatura e caracterizados por técnicas espectroscópicos (Uv-Vis, Fluorescência, IV e Raman) e eletroquímicas. A partir dos espectros vibracionais foi possível verificar o estiramento C=O do ligante phend e os principais modos do imidazol presente nos ligantes L-CN e L-NO2, além disso, foi possível determinar que o ligante INH se coordenou de forma bidentada. Os espectros eletrônicos em DMSO apresentaram as bandas intraligantes na região de 200 a 400 nm e as transições d-d em 767, 741 e 732 nm para os complexos [Cu(phend)Cl2], [Cu(L- CN)Cl2] e cis-[Cu(L-NO2)Cl2] respectivamente. Para os complexos com a INH as bandas d-d foram observadas nas regiões de 760, 721 e 719 nm para o [Cu(phend)(INH)2]Cl2, cis-[Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 e cis-[Cu(L-NO2)(INH)2]Cl2 respectivamente, além disso, verificou-se a seguinte relação para o desdobramento do campo ligante Cl- < INH < phendiona < L-CN < L-NO2. A partir da fluorescência, foi possível observar a emissão dos compostos na região de 450 a 565 nm, como também uma relação das energias das bandas de emissão com o caráter receptor dos ligantes. Adicionalmente, os voltamogramas cíclicos dos complexos cis-[Cu(L)Cl2] apresentaram apenas um par redox indicativo do processo Cu2+/Cu+, entretanto, com a substituição dos cloretos pela INH foi possível verificar dois pares redox referentes aos processos Cu2+/Cu+ e Cu+/Cu0. Palavras Chave: Complexos de cobre. Derivados imidazólicos. Isoniazida. 5 ABSTRACT Imidazole [4,5-f] derivatives of 1-10-phenanthroline-5,6-dione (phendiona) are of great importance in bioinorganic because of their biological properties, such as DNA cleavage and its antibacterial potential, as well as its synthetic versatility, it allows the inclusion of groups that will enhance its biochemical characteristics. In this context, the present work has the objective of synthesizing and characterizing new copper complexes with phenanthroline derivatives having isoniazid (INH) as an additional ligand. Thus, [Cu(L)Cl2] and [Cu(L)(INH)2]Cl2, where synthesized L being phend and imidazole derivatives obtained from the phend reaction with 4-cyanobenzaldehyde and 4- nitrobenzaldehyde, referenced to L-CN and L-NO2. Ligands and complexes were synthesized from adapted methodologies based on similar compounds described in the literature and characterized by spectroscopic (Uv-Vis, IV and Raman) and electrochemical techniques. The vibrational spectra it was possible to verify the C=O stretches of the phend ligand and the main modes of the imidazole present in the ligands L-CN and L-NO2, in addition, it was possible to determine that INH ligand was coordinated bidentately. The electron spectra in DMSO showed the intraligant bands in the region of 200 to 400 nm and the d-d transitions in 767, 741 and 732 nm for the complexes [Cu(phend)Cl2], [Cu(L-CN)Cl2] and [Cu(L-NO2)Cl2] respectively. For complexes with a INH ligand as d-d bands were observed in the regions 760, 721 and 719 nm for [Cu(phend)(INH)2]Cl2, [Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 and [Cu(L-NO2)(INH)2]Cl2 respectively, moreover, the following relationship was found ligand field unfolding Cl- < INH < phend < L-CN < L-NO2. The fluorescence, it was possible to observe the emission of the compounds in the region of 450 to 565 nm, as well as a relation of the energies of the emission bands with the receptor character of the ligands. In addition, the cyclic voltammograms of [Cu(L)Cl2] complexes showed just the one redox pair indicative of the Cu2+/Cu+ process, however, with the replacement of the chlorides by INH it was possible to verify two redox pairs Cu2+/Cu+ and Cu+/Cu0 processes. Keywords: Copper complexes. Imidazole derivatives. Isoniazid. 6 LISTA DE FIGURAS Figura 01 - Ciclo da Mycobacterium tuberculosis no organismo humano...................... 19 Figura 02 - Fármacos utilizados no tratamento da tuberculose....................................... 20 Figura 03 - Interação e ativação da INH com o NAD+.................................................... 21 Figura 04 - Representação das bases de Schiff derivadas da INH com pirazol, com R1 e R2 igual a cloro nas posições 1-3................................................................ 22 Figura 05 - Estrutura do complexo de cobre com atividade antitubercular..................... 23 Figura 06 - Sítios de coordenação da phendiona e suas características........................... 24 Figura 07 - Estrutura base dos derivados imidazólicos [4,5-f]........................................ 25 Figura 08 - Mecanismo da reação de formação dos derivados imidazólicos [4,5-f]........ 26 Figura 09 - Produção dos ROS a partir de complexos de cobre-phen.............................. 28 Figura 10- Estrutura do ligante phendiona .................................................................... 31 25 Figura 11 - Estrutura proposta para o L-CN.................................................................... 32 26 Figura 12 - Estrutura proposta para o L-NO2.................................................................. 32 Figura 13 - Estrutura proposta para o CuPhend.............................................................. 33 Figura 14 - Estrutura proposta para o CuLCN................................................................ 33 Figura 15 - Estrutura proposta para o CuLNO2............................................................... 34 Figura 16 - Estrutura proposta para o CuPdI................................................................... 35 Figura 17 - Estrutura proposta para o CuCNI............................................................... 36 Figura 18 - Estrutura proposta para o CuNO2I................................................................ 36 Figura 19 - Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 4000 a 400 cm-1............................................................................................ 40 Figura 20 - Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 1800 a 1050 cm-1........................................................................................... 41 Figura 21 - Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 1050 a 400 cm-1............................................................................................. 41 Figura 22 - Sobreposição dos espectros da phend (preto), L-CN (vermelho) e L- NO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1.................................................. 43 Figura 23 - Sobreposição dos espectros da phend (preto), L-CN (vermelho) e L- NO2 (azul) na região de 1750 a 1370 cm-1.................................................. 44 Figura 24 - Sobreposição dos espectros da phend (preto), L-CN (vermelho) e L- NO2 (azul) na região de 1370 a 900 cm-1................................................... 45 Figura 25 - Sobreposição dos espectros da phend (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 900 a 400 cm-1............................................................ 46 7 Figura 26 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1............................................................................................................. 48 Figura 27 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1800 a 1380 cm-1............................................................................................................. 49 Figura 28 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1380 a 900 cm-1............................................................................................................. 50 Figura 29 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 900 a 400 cm -1............. 51 Figura 30 - Ambiente químico entorno do íon Cu2+ nos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2................................................................................................... 52 Figura 31 - Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm - 1……………………………………………….......................................... .... 54 Figura 32 - Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1800 a 1000 cm - 1 .................................................................................................................. .. 54 Figura 33 - Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1000 a 100 cm - 1.................................................................................................................. ... 55 Figura 34 - Ambiente químico entorno do íon Cu2+ nos complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I................................................................................... 56 Figura 35 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 4000 a 1800 cm - 1............................................................................................................. 57 Figura 36 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1800 a 1380 cm - 1............................................................................................................. 57 Figura 37 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1380 a 900 cm - 1.................................................................................................................. .. 58 Figura 38 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 900 a 400 cm - 1............................................................................................................. 59 Figura 39 - Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 4000 a 1800 cm - 1.................................................................................................................. 62 8 Figura 40 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1750 a 900 cm - 1............................................................................................................. 63 Figura 41 - Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 900 a 100 cm - 1............................................................................................................. 64 Figura 42 - Espectro eletrônico da INH em acetonitrila, na região de 190 a 1000 nm............................................................................................................... 65 Figura 43 - Espectros eletrônicos da phend (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) em acetonitrila, na região de 190 a 500 nm..................................... 67 Figura 44 - Cromóforo dos derivados imidazólicos...................................................... 68 Figura 45 - Sobreposição dos espectros eletrônicos em acetonitrila dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de (a) 190 a 1000 nm e (b) 190 a 500 nm............................................................. 70 Figura 46 - Deconvolução do espectro eletrônico do CuLCN em acetonitrila, na região de 255 a 340 nm.............................................................................. 71 Figura 47 - Deconvolução do espectro eletrônico do CuLNO2 em acetonitrila, na região de 255 a 325 nm.............................................................................. 71 Figura 48 - Sobreposição dos espectros eletrônicos em DMSO dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de (a) 190 a 1000 nm e (b) 190 a 500 nm.............................................................. 72 Figura 49 - Sobreposição das bandas d-d em DMSO dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 600 a 1000 nm............................................................................................................... 73 Figura 50 - Sobreposição dos espectros em acetonitrila dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de (a) 230 a 1000 nm e (b) 230 a 450 nm................................................................................. 75 Figura 51 - Sobreposição das bandas d-d em DMSO dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 550 a 1000 nm............................................................................................................... .. 76 Figura 52 - Comparação dos desdobramentos para o íon livre, simetria Oh e D4h de compostos d9.............................................................................................. 77 Figura 53 - Espectro de emissão da phendiona (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm........................ 79 Figura 54 - Espectro de emissão da L-CN (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm........................ 80 Figura 55 - Espectro de emissão da L-NO2 (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm........................ 80 Figura 56 - Espectro de emissão da CuLCN (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm........................ 82 9 Figura 57 - Espectro de emissão da CuLNO2 (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm........................ 83 Figura 58 - Espectro de emissão da CuCNI (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm........................ 84 Figura 59 - Espectro de emissão da CuNO2I (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm........................ 85 Figura 60 - Voltamograma cíclico da phend em DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC e 100 mV.s-1......................................................................................................... 87 Figura 61 - Estados redox da phendiona....................................................................... 87 Figura 62 - Voltamograma cíclico da INH em DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC e 100 mV.s-1......................................................................................................... 89 Figura 63 - Atribuição do processo de redução da INH em meio aquoso ...................... 90 Figura 64 - Voltamograma cíclico do CuPhend em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs-1.......................................................................................................... 90 Figura 65 - Voltamogramas cíclicos do CuLCN (Vermelho) e CuLNO2 (preto), em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs-1........................................................ 91 Figura 66 - Voltamograma cíclico do CuPdI em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs- 1.................................................................................................................. 93 Figura 67 - Voltamogramas cíclicos do CuCNI (Vermelho) e CuNO2I (preto), em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs-1....................................................... 94 10 LISTA DE TABELAS Tabela 01 - Reagentes e solventes utilizados nos procedimentos experimentais............ 30 Tabela 02 - Atribuições dos principais modos vibracionais do espectro de infravermelho da INH em pastilha de KBr e comparação com a literatura... 43 Tabela 03 - Atribuições dos principais modos vibracionais dos espectros de infravermelho da phendiona, L-NO2 e L-CN............................................... 48 Tabela 04 - Atribuições dos principais modos vibracionais dos espectros de infravermelho do CuPhend, CuLNO2 e CuLCN.......................................... 49 Tabela 05 - Tabela de caracteres do grupo pontual C2v.................................................. 54 Tabela 06 - Comparação das bandas Cu-N e Cu-Cl, nos espectros de Raman dos complexos.................................................................................................... 54 Tabela 07 - Os principais modos vibracionais e suas respectivas atribuições dos complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I........................................................... 61 Tabela 08 - Comparação dos principais modos da INH, dos complexos CuPdI, CuCNI, CuNO2I com semelhantes na literatura........................................... 62 Tabela 09 - Tabela de caracteres do grupo pontual D4h.................................................. 62 Tabela 10 - Comparação das bandas da INH em diferentes solventes............................. 67 Tabela 11 - Comparação entre as bandas dos ligantes phendiona, L-CN e L-NO2 em diferentes solventes..................................................................................... 69 Tabela 12 - Comparação das absortividades molares das bandas dos ligantes phendiona, L-CN, L-NO2 e INH em DMSO................................................ 70 Tabela 13 - Comparação das absortividades molares das bandas dos complexos CuPhend, CuLCN, CuLNO2 em DMSO...................................................... 74 Tabela 14 - Comparação das absortividades molares das bandas dos complexos CuPdI, CuCNI, CuNO2I em DMSO............................................................. 76 Tabela 15 - Dados eletroquímicos da voltametria cíclica dos derivados L-CN e L-NO2, em 0,1 M TBAP em DMSO a 25ºC.............................................................. 88 Tabela 16 - Dados do voltamograma do CuPhenD em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC.... 90 Tabela 17 - Dados dos voltamogramas cíclicos dos complexos CuLCN e CuLNO2 em DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC......................................................................... 91 Tabela 18 - Potenciais catódicos dos complexos em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC........ 92 Tabela 19 - Potenciais do CuPdI em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC................................ 93 11 Tabela 20 - Dados eletroquímicos para o CuCNI e CuNO2I em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC.......................................................................................................... 94 Tabela 21 - Potenciais catódicos dos complexos [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2 em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC....................................................................... 95 12 LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS V1/2 Raiz Quadrada da velocidade de varredura ε Absortividade molar δ Deformação angular υ Estiramento AIDS Síndrome da imunodeficiência adquirida CuCNI [Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 CuNO2I [Cu(L-NO2)(INH)2]Cl2 CuPdI [Cu(Phend)(INH)2]Cl2 CuLCN [Cu(L-CN)Cl2] CuLNO2 [Cu(L-NO2)Cl2] CuPhend [Cu(Phend)Cl2] CV Voltametria Ciclica E.coli Escherichia coli E. faecalis Enterococcus faecalis EMB Etambutol K. Pneumoniae Klebsiella pneumoniae L-CN 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza-ciclopenta[1]-fenantreno-2-il)- benzonitrilo L-NO2 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza-ciclopenta[1]-fenantreno-2-il) - benzonitro MB Mycobacterium tuberculosis MIC Concentração inibitória mínima NAD+ Dinucleótido de nicotinamida e adenina HIV Vírus da imunodeficiência humana INH Isoniazida IV Espectroscopia Vibracional na região do Infravermelho IC50 Concentração necessária para inviabilizar 50% das células Phen 1,10-fenantrolina Phendiona 1,10-fenantrolina-5,6-diona PZA Pirazinamida R Espectroscopia Raman ROS Espécies reativas de oxigênio 13 RPM Rifampicina S. aureus Staphylococcus aureus SOD Superóxido dismutase TB Tuberculose TBAP Perclorato de tetrabutilamônio TBEP Tuberculose extra pulmonar TBP Tuberculose pulmonar Uv-Vis Espectroscopia Eletrônica na Região do Ultravioleta e Visível AIDS Síndrome da imunodeficiência adquirida 14 Sumário 1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 16 2. OBJETIVOS...................................................................................................................... 18 2.1 OBJETIVO GERAL .................................................................................................. 18 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICIOS ................................................................................... 18 3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 19 3.1 TUBERCULOSE ....................................................................................................... 19 3.2 ISONIAZIDA ............................................................................................................ 21 3.3 1,10-FENANTROLINA-5,6-DIONA ........................................................................ 23 3.4 DERIVADOS IMIDAZÓLICOS [4,5-F] DA PHENDIONA ................................... 25 3.5 COMPOSTOS DE COBRE COMO POSSÍVEIS FÁRMACOS .............................. 27 4.0 PARTE EXPERIMENTAL ........................................................................................... 30 4.1 REAGENTES UTILIZADOS ................................................................................ 30 4.2 PROCEDIMENTOS DE SÍNTESES DOS LIGANTES ........................................... 31 4.2.1 Síntese da 1,10-fenantrolina-5,6-diona ............................................................... 31 4.2.2 Síntese dos derivados 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza-ciclopenta[1]- fenantreno-2-il)-benzonitrilo (L-CN) e 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza-ciclopenta[1]- fenantreno-2-il) -benzonitro (L-NO2)................................................................................ 31 4.3 PROCEDIMENTO DE SÍNTESES DOS COMPLEXOS ........................................ 32 4.3.1 Síntese do complexo [Cu(phend)Cl2] (Cuphend) ............................................... 32 4.3.2 Síntese dos complexos [Cu(L-CN)Cl2] (CuLCN) e [Cu(L-NO2)Cl2] CuLNO2 . 33 4.3.3 Síntese do complexo [Cu(Phend)(INH)2]Cl2 CuPdI .......................................... 34 4.3.4 Sínteses dos complexos [Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 (CuCNI) e [Cu(L- NO2)(INH)2]Cl2 (CuNO2I) ................................................................................................ 35 4.4 TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO .................................................................... 37 4.4.1 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho..................................... 37 4.4.2 Espectroscopia vibracional Raman ..................................................................... 37 4.4.3 Espectroscopia ultravioleta e visível e fluorescência ......................................... 37 4.4.4 Eletroquímica...................................................................................................... 38 5.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 39 5.1 ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO E RAMAN ................................................................................................................................ 39 5.1.1 Espectros vibracionais dos ligantes .................................................................... 39 5.1.2 CARACTERIZAÇÃO DOS ESPECTROS VIBRACIONAIS DOS COMPLEXOS ................................................................................................................... 47 5.2 ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA NA REGIÃO DO ULTRAVIOLETA E VISÍVEL ............................................................................................................................... 64 15 5.2.1 Caracterização dos espectros eletrônicos dos ligantes ....................................... 65 5.2.2 Caracterização dos espectros eletrônicos dos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2. ............................................................................................................................ 69 5.2.3 Caracterização dos espectros eletrônicos dos complexos do tipo CuPdI, CuCNI e CuNO2I. .......................................................................................................................... 74 5.3 ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA ......................................................... 77 5.3.1 Caracterização dos espectros de emissão dos ligantes ....................................... 78 5.3.1.1 Phendiona e derivados L-CN e L-NO2 ............................................................... 78 5.3.2 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos .................................. 81 5.3.2.1 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2 81 5.3.2.2 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I 83 5.4 ELETROQUÍMICA ................................................................................................... 85 5.4.1 Voltametria cíclica dos ligantes .......................................................................... 86 5.4.2 Voltametria Cíclica dos complexos [Cu(L)Cl2], onde L = Phendiona, L-CN e L- NO2 89 5.4.3 Voltametria Cíclica dos complexos [Cu(L)(INH)2]Cl2, onde L= Phendiona, L- CN e L-NO2 ....................................................................................................................... 92 6.0 CONCLUSÃO ............................................................................................................... 96 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 98 16 1. INTRODUÇÃO Nos últimos anos as doenças parasitárias tem chamado grande atenção da comunidade cientifica, devido ao aumento dos casos de resistência dos agentes patogénicos aos fármacos utilizados (ABDUS SUBHAN et al., 2014). Dentre estes a Mycobacterium turbeculosis (MBT), o principal agente causador da tuberculose (TB), a doença infectocontagiosa mais letal do mundo, que acomete em torno de 1 a 2 milhões de pessoas por ano (CECILIO et al., 2013). Atualmente uma das vias farmacológicas utilizadas para contornar os mecanismos de resistência é a coordenação de metais a moléculas orgânicas biologicamente ativas, tendo como por exemplo os antibióticos, de modo que possam potencializar a eficiência destes medicamentos no meio biológico (ROCHA, 2011). Neste contexto, os compostos de coordenação têm se destacado, devido alguns metais desempenharem papeis importantes no meio biológico, tendo como exemplo, o cobre que é cofator da enzima superóxido dismutase (SOD), a qual participa de vários processos redox no corpo humano (COLLINS; KNUTSON; PROHASKA, 2013). É devido a tal característica, que um dos principais mecanismo de ação dos complexos de cobre é a formação dos radicais livres oxigenados (ROS), que podem gerar danos em moléculas vitais para o funcionamento das bactérias, como proteínas e o DNA (GAETKE; CHOW-JOHNSON; CHOW, 2014). Entre os ligantes, os derivados fenantrolínicos chamam atenção devido ao seu poder quelante, que possibilita a interação com vários centros metálicos (CARDINAELS et al., 2008). Além disso, é descrito na literatura que tais derivados apresentam interação com o DNA (RAJEBHOSALE et al., 2017) e potencias atividades antibacterianas contra a Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa (GOMLEKSIZ; ALKAN; ERDEM, 2013a). Outra importante classe de ligantes são as hidrazidas, sendo a isoniazida (INH) uma das mais conhecidas e utilizada como fármaco no tratamento da tuberculose (POGGI et al., 2013). Nas últimas décadas estão sendo desenvolvidos compostos com INH e derivados como estratégia para reversão da resistência da MBT. A coordenação de metais pode auxiliar na oxidação da INH no meio celular, gerando assim, a forma ativa deste medicamento contra a MBT (TIMMINS; DERETIC, 2006). Devido a relevância no estudo de moléculas com as características descritas acima, foram sintetizados ligantes imidazólicos derivados da 1,10-fenantrolina-5,6-diona 17 (phendiona) e os seus respectivos complexos de Cu(II) com o ligante INH, obtendo os compostos [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2, sendo L= derivados imidazólicos. 18 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de novos complexos de cobre(II) tendo isoniazida e derivados da fenantrolina como ligantes, buscando a obtenção de compostos que possam apresentar atividade antiparasitária. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICIOS Sintetizar e caracterizar complexos de cobre(II) do tipo [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2 e os ligantes L= phendiona e os derivados imidazólicos obtidos a partir da reação da phendiona com os aldeídos 4-cianobenzaldeído (L-CN) e 4-nitrobenzaldeido (L-NO2). Caracterizar os complexos e ligantes através das técnicas espectroscópicas de absorção eletrônica na região do ultravioleta e visível (Uv-Vis), espectroscopia de fluorescência, vibracional na região do infravermelho (IV) e Raman (R). Adicionalmente, serão estudadas as características eletroquímica dos compostos pela técnica de voltametria cíclica (CV). 19 3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 TUBERCULOSE Considerando a distribuição da tuberculose (TB) em âmbito mundial nos últimos anos, estima-se que até 2020 aproximadamente 1 bilhão de pessoas estarão infectadas. Destas, 200 milhões devem desenvolver a doença, enquanto 35 milhões possam vir a óbito (PAI et al., 2016). Por ser uma doença infectocontagiosa a tuberculose se inclui na Portaria n.4052 de 23/12/1998 do Ministério da Saúde, que define as doenças de notificação compulsória semanal, que consiste na comunicação obrigatória as autoridades de saúde, em até 7 dias após a suspeita ou confirmação do diagnóstico (BRASIL, 2007). O contágio pelo Mycobacterium tuberculosis (MBT) pode ocorrer pelas vias aéreas. Após o paciente ser infectado, a bactéria se aloja nos pulmões onde os macrófagos são recrutados para isolar tais corpos do organismo. Entretanto, devido a sua elevada resistência, a MBT consegue permanecer vários anos enclausurado no granuloma, o qual corresponde a forma latente da MBT (ERNST, 2012), figura 1. Porém, situações de deficiência imunológica do indivíduo infectado, pode acarretar no rompimento do granuloma e desta forma a MBT inicia a infecção no pulmão, denominada tuberculose pulmonar (TBP), a forma mais comum da doença (GIRLING, 2008). Figura 1. Ciclo da Mycobacterium tuberculosis nos pulmões. Fonte: http://materiais.dbio.uevora.pt (2017). 20 Adicionalmente, existem casos especiais de TB, onde o indivíduo com doença imunodeficiente, como por exemplo a síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS), pode desenvolver tuberculose extra pulmonar (TBEP), situação onde a bactéria pode causar infecções em vários órgãos do corpo humano. Pesquisas indicam que cerca de 30% dos casos de pacientes com TBEP estão co-infectados com o vírus da imunodeficiência humana (HIV) (OLIVEIRA, 2013). O tratamento atualmente recomendado para pacientes com tuberculose é realizado com a combinação de quatro fármacos: isoniazida (INH), pirazinamida (PZA), etambutol (EMB) e rifampicina (RPM) (ANANTHAN et al., 2009), cuja estruturas químicas são apresentadas na figura 2. A duração do tratamento é de aproximadamente 6 a 12 meses. Figura 2. Fármacos utilizados no tratamento da tuberculose. Fonte: Adaptado de (OLIVEIRA, 2013). Um dos principais problemas encontrados no tratamento com estes fármacos é a resistência desenvolvida pela MBT, ocasionada pela mutação gênica das bactérias, má administração dos medicamentos e abandono do tratamento por parte dos pacientes. Pelo fato da longa duração do tratamento e pelos efeitos colaterais, tais como náuseas, asma e perda do equilíbrio, os pacientes acabam desistindo ou não seguindo os protocolos de administração dos medicamentos, tendo como consequência o aparecimento de cepas resistentes (DE SOUZA; VASCONCELOS, 2005). 21 Os mecanismos de resistência da MBT estão relacionadas principalmente as mutações nos genes KatG315, impedindo a ativação da INH, como também do gene rpoB, impossibilitando a interação da RPM com a RNA polimerase (JOSHI et al., 2016). Com isso, estudos estão sendo desenvolvidos para a obtenção de fármacos com novos mecanismos de ação em relação aos medicamentos utilizados atualmente, dificultando a resistência bacteriana e que possam ser mais eficazes, de modo a minimizar o número de doses no tratamento e os afeitos colaterais. Neste contexto, uma das estratégias utilizadas como rota farmacológica para contornar os mecanismo de resistência desenvolvidos pelas bactérias é a complexação de metais aos fármacos utilizados no tratamento, que comumente é observado uma potencialização da eficiência biológica frente aos patógenos (ROCHA, 2011). Os complexos de metais de transição, como o cobre, podem possibilitar novos mecanismos de ação aos quais não são reconhecidos pelas bactérias (BORTOLETTO, 2017). 3.2 ISONIAZIDA A INH é um agente antitubercular utilizado atualmente como fármaco de primeira linha no tratamento da tuberculose. É uma pró-droga que requer a ativação pela enzima KatG315 para a formação da espécie ativa com o dinucleótido de nicotinamida e adenina (NAD+), o metabolito INH-NAD, conforme figura 3, que é letal para a MBT (JOHNSSON; KING; SCHULTZ, 1995). Figura 3. Interação e ativação da INH com o NAD+. Fonte: Adaptado de (TIMMINS; DERETIC, 2006) A forma ativa da INH inibe a síntese dos lipídeos constituintes da parede celular, além disso, estudos indicaram que o estresse oxidativo gerado pela INH-NAD causa também danos em proteínas e ácido nucleicos do meio celular da MBT (TIMMINS; DERETIC, 2006). 22 A descoberta da INH ocorreu na década de 1950, demonstrando alta seletividade e eficiência contra a MBT, com uma concentração inibitória mínima (MIC) de 0,36 µM. Porém, com o passar dos anos a evolução bacteriana e o uso indevido do fármaco, possibilitou a ocorrência de mutações e recombinação de genes, que são transmitidos na reprodução, de modo que as bactérias desenvolvam mecanismos de resistência frente a ação da INH (MARTINS et al., 2014). Estudos atuais em amostras clinicas isoladas, indicaram resistência a INH em torno de 70% dos casos analisados, a partir da mutação do gene da KatG315 (BROSSIER et al., 2016). Novos compostos derivados da INH, vêm sendo reportados na literatura, como por exemplo as bases de Schiff e complexos de metais de transição, que estão sendo avaliados como possíveis agentes antituberculares, potencializando a resposta biológica do ligante livre e contornando os mecanismos de resistências da MBT (MARTINS et al., 2014) (BORTOLETTO, 2017) (OLIVEIRA, 2013). Segundo dados da literatura (NAYAK; RAMPRASAD; DALIMBA, 2015), bases de Schiff derivadas da INH com pirazol, conforme demonstrado na figura 4, apresentaram atividades antitubercular, com MIC na faixa de 1,7 a 3,6 µM, valores próximos ao apresentado pela INH. Figura 4. Representação das bases de Schiff derivadas da INH com pirazol, com R1 e R2 igual a cloro nas posições 1-3. Fonte: Adaptado de (NAYAK; RAMPRASAD; DALIMBA, 2015). N O N N NH N R 1 O R 2R 2 R 2 R 1 R 1 23 De acordo com Aguiar e colaboradores (DE AGUIAR et al., 2015), complexos de rutênio com a INH demonstraram alta seletividade e MIC de a 0,60 e 0,88 µg/mL, para o [Ru(NH3)5(INH)] 2+ e trans-[Ru(NH3)4(SO2)(INH)] 2+ respectivamente. Além disso, cálculos de DFT, indicaram que tais complexos apresentam mecanismos de ação semelhantes ao da INH livre. Compostos de cobre descritos na literatura com bases de Schiff derivadas da INH, também apresentaram atividades eficientes contra a MBT, obtendo MIC de 0,8 µg/mL para o complexo mais ativo, conforme apresentado a estrutura na figura 5 (JOSHI et al., 2016). Foram realizados também estudos de inibição da enzima KatG315 da MBT, que tem papel importante na síntese dos ácidos micólicos constituintes da parede celular, sendo o complexo quatro vezes mais eficaz que o ligante livre na inibição. Figura 5. Estrutura do complexo de cobre com atividade antitubercular. Fonte: Adaptado de (JOSHI et al., 2016). 3.3 1,10-FENANTROLINA-5,6-DIONA O ligante phendiona é um dos principais derivados da 1,10-fenantrolina (phen) devido a sua versatilidade sintética apresentada pelo grupo quinona, possibilitando por exemplo, reações com diaminas, hidroxilamina e aldeídos (MIRANDA, 2008). A phendiona é obtida a partir da oxidação dos carbonos 5 e 6 da phen em meio ácido. Este ligante foi reportado pela primeira vez em 1947, porém, a rota sintética mais amplamente utilizada atualmente foi descrita por (YAMADA et al., 1992). N F F O N N CH3 N O F Cu N F F O N N CH3 N O F 24 Adicionalmente, a phendiona tem uma grande importância na química de coordenação devido a reatividade proporcionada pela presença dos dois sítios coordenativos, conforme observado na figura 6, sendo um deles constituído pelo grupo quinona, a parte eletronicamente ativa, responsável pelas propriedades redox do ligante, na região oposta na estrutura, estão localizados os nitrogênios imínicos. Do ponto de vista estrutural, este ligante pode originar compostos onde ambos os sítios estejam coordenados a metais ou compostos onde apenas um dos sítios está envolvido em ligações químicas. Conforme dados da literatura (CALDERAZZO; PAMPALONI; PASSARELLI, 2002), reações com ácidos de Lewis, como por exemplo, o cloreto de titânio(IV), a coordenação ocorre via os átomos de nitrogênios, enquanto que compostos organometálicos de valência baixa, como o [TiCp2(CO)2], o centro metálico interage com o grupo quinona da phendiona. Figura 6. Sítios de coordenação da phendiona e suas características. Fonte: Autor (2018). A phendiona apresenta propriedades biológicas relevantes, dentre as quais merecem destaque a atividade antitumoral, que pode estar relacionada a sua capacidade de interação com o DNA, e atividade antibacteriana. Com relação a atividade antibacteriana, chama a atenção o fato de algumas linhagens de bactérias, como exemplo, a Mycobacterium tuberculosis e Escherichia coli, não desenvolverem resistências significativas frente a phendiona e seus derivados (BRANDT; DWYER; GYARFAS, 1954). Segundo (MCCANN et al., 2012), a phendiona apresentou uma potencial atividade antifúngica contra a Candida albicans, apresentando MIC igual a 0,6 µM, aproximadamente 4 vezes mais eficiente que a phen. A literatura reporta como mecanismo de ação este derivado fenantrolinico o sequestro de metais traços contidos no N N O O Quinona Propriedades redox Nitrogênios imínicos Base de Lewis 25 meio biológico, como por exemplo o zinco, quando em baixas concentrações no meio celular favorece a ação das caspase, enzimas que tem a função de iniciar a apoptose, ou seja, a coordenação do Zn2+ a phendiona possibilita a iniciação dos procedimentos de morte celular (HUBER; HARDY, 2012). Adicionalmente, os átomos de oxigênio do grupo quinona possibilitam que este ligante participe de forma ativa em reações redox no sistema biológico, podendo originar espécies reatividades de oxigênio (HILT et al., 1997). Assim, a complexação de metais bioativos podem potencializar tais propriedades biológicas da phendiona. 3.4 DERIVADOS IMIDAZÓLICOS [4,5-f] DA PHENDIONA Os derivados imidazólicos do tipo [4,5-f] da phendiona, conforme estrutura geral apresentada na figura 7, são obtidos a partir da reação da phendiona com um aldeído, sendo tal reação catalisada pelo meio ácido (DOLAN; HONS, 2006). O mecanismo proposto para esta reação é mostrado na figura 8. Dependendo da estrutura química do reagente contendo o grupo aldeído é possível a obtenção de derivados com diferentes grupos –R. Assim, possibilitando a inclusão de grupos químicos que venham a proporcionar propriedades físico-químicas ou biológicas de interesse, como por exemplo, melhorar a solubilidade em água de um derivado através da adição de um grupo R com características polares. Figura 7. Estrutura base dos derivados imidazólicos [4,5-f]. Fonte: Autor (2018). Os derivados imidazólicos apresentam alta mobilidade de carga, devido ao seu sistema π conjugado, são eletroquimicamente ativos e possuem atividade fotoquímica, o que possibilita a sua utilização em várias aplicações tecnológicas (BRECHIN et al., N N N N H R 26 2008). Além disso, alguns derivados apresentam atividade antitumoral, anticandida ou antibacteriana (SAHA et al., 2004). Figura 8. Mecanismo da reação de formação dos derivados imidazólicos [4,5-f]. Fonte: (DOLAN; HONS, 2006). A partir dos mecanismo de ação de alguns fármacos, foi possivel observar que os compostos precisam penetrar no meio celular para que possam realizar sua ação, porém, devido a composição química da parede celular que consiste basicamente de compostos com natureza apolar (BRAUN, 2015), essa passagem pode ser dificultada dependendo da polaridade do fármaco. Com isso, os derivados fenantrolinicos demonstram ser uma via que possa potencializar essa interação dos compostos com a parede celular, devido suas caracteristicas de baixa polaridade. Segundo Gomleksiz e colocaboradores (2013a), derivados semelhantes aos deste trabalho apresentaram atividades frente a Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) e Klebsiella pneumoniae (K. Pneumoniae), quando coordenados ao íon Cu2+, os compostos tornaram-se mais eficientes biologicamente que os ligantes livres. De acordo com estudos descritos na literatura (MCCANN et al., 2012), os derivados da fenantrolina com grupos quinona e imidazol intensificaram a eficácia das propriedades antibacterianas, além de apresentarem alta citotoxicidade a bactérias resistentes gram-negativas. 27 3.5 COMPOSTOS DE COBRE COMO POSSÍVEIS FÁRMACOS Segundo Gaetke e colaboradores (2014), o cobre é um elemento encontrado em vários tecidos no organismo humano, com destaque para o fígado e cérebro que apresentam maiores concentrações deste metal. Adicionalmente, o cobre desempenha atividade central em várias reações no meio biológico, principalmente devido a sua capacidade redox (Cu2+/Cu+), atuando, por exemplo, na enzima superóxido dismutase, responsável pela catalise da dismutação do radical superóxido. Apesar de estarem em pequenas concentrações no organismo humana, os metais de transição são essenciais para o pleno funcionamento processos bioquímicos vitais (MATOS, 2001). Dentre os metais essenciais, podem ser citados o ferro, presente na hemoglobina e o cobre, terceiro metal em maior concentração no corpo humano e que participa diretamente em diferentes processos redox no organismo, atuando como cofator, por exemplo, da enzima superóxido dismutase (SOD) (TAPIERO; TOWNSEND; TEW, 2003). Neste contexto, desenvolveu-se a química inorgânica medicinal, a partir dos tratamentos de quimioterapia utilizados inicialmente por Paul Ehrlich, que introduziu os complexos de arsênio no desenvolvimento de fármacos para o tratamento da sífilis (BERALDO, 2004). Desde então, a coordenação de metais a moléculas orgânicas ou inorgânicas, denominados de ligantes, representa uma via que permite aumentar o leque de fármacos disponíveis para o tratamento de diversas enfermidades, servindo também como uma rota farmacológica para contornar mecanismos de resistência de fungos, vírus e bactérias (ROCHA, 2011). A complexação de um metal a um fármaco pode potencializar características físico-químicas do ligante livre, como as propriedades de hidrofilicidade/hidrofobicidade melhorando o processo de transporte nos tecidos e na maioria dos casos é observado um aumento da eficiência biológica (WEST; PADHYE; B. SONAWANE, 2006). Os complexos de cobre com ligantes quelantes N,N’ apresentam diversas atividades biológicas, em que o centro metálico desempenha um importante papel, devido suas propriedades redox (DEY et al., 2011). Os complexos de cobre com derivados fenantrolínicos geram um aumento na produção de espécies reativas de oxigênios (ROS) no organismo, ocasionando estresse oxidativo no meio celular. O aumento da 28 concentração de ROS pode provocar danos ao DNA de células cancerígenas e indução da apoptose, conforme figura 9 (TISATO et al., 2009). Adicionalmente, os compostos de cobre(II) apresentam propriedades antifúngicas, antitumorais, antibacterianas entre outras. Tais atividades são observadas principalmente na presença de ligantes piridínicos na esfera de coordenação (EFTHIMIADOU et al., 2006). De acordo com dados descritos na literatura (DA SILVA et al., 2015), complexos de cobre com INH e ligantes adicionais apresentaram atividades antibacterianas frente a E. coli e S. aureus, com MIC de 125 µg/mL. Além disso, em complexos de Cu2+ com bases de Schiff derivados da INH, também foram ativos contra a S. aureus obtendo MIC de 25 µg/mL, porém neste caso, os compostos apresentam maiores atividades contra a Enterococcus faecalis (E. faecalis) com MIC em torno de 10 µg/mL. Figura 9. Produção dos ROS a partir de complexos de cobre-phen. Fonte:(KELLETT et al., 2012) Complexos com os derivados fenantrolínicos são bastante utilizados em estudos biológicos, principalmente no desenvolvimento de agente antitumorais, tendo como exemplo o [Cu(phendiona)2(OH2)(OClO3)](ClO4) descrito por (PIVETTA et al., 2014), que apresentou concentração necessária para inviabilizar 50% das células (IC50) leucêmicas (CCRF-CEM) em torno de 1 µM. 29 Segundo (RAJEBHOSALE et al., 2017), complexos com derivados imidazólicos do tipo [4,5-f] apresentam a capacidade de interação e fragmentação do DNA, podendo ser potencializadas a partir de grupos específicos nas estruturas dos derivados, além disso, os complexos de cobre com tais ligantes demostraram maior eficiência quando relacionados com outras classes de derivados fenantrolínicos. 30 4.0 PARTE EXPERIMENTAL 4.1 REAGENTES UTILIZADOS Os reagentes e solventes utilizados na síntese e caracterização dos compostos são de grau analítico e estão descritos na Tabela 1. Tabela 1. Reagentes e solventes utilizados nos procedimentos experimentais. Reagentes Fórmula molecular Pureza Fabricante 1,10-Fenantrolina C12H8N2 · H2O 99,5 % Vetec Química Fina 4-Cianobenzaldeído C8H5NO 98% Acros Organics 4-Nitrobenzaldeído C7H5NO3 --- --- Acetato de Amônio C2H7NO2 98% Vetec Acetonitrila CH3CN 99,9% Panreac Ácido acético glacial CH3COOH 99,8% Pró Químicos Ácido Nítrico HNO3 70% Pró Químicos Ácido Sulfúrico H2SO4 98% Vetec Água destilada H2O --- --- Álcool Metílico CH3OH 99,5% Vetec Química Fina Álcool etílico absoluto CH3CH2OH 99,5% QEEL Brometo de Potássio KBr 99,0% Vetec Química Fina Cloreto de Cobre(II) CuCl2·6H2O 99,0% Vetec Química Fina Dimetilsulfóxido (DMSO) C2H6OS 99,9% Vetec Química Fina Éter Etílico C4H10O 99,7% Vetec Química Fina Hidróxido de amônio NH4OH 30,0% Vetec Hidróxido de sódio NaOH 98,0% Vetec Química Fina Isoniazida C8H7N3O 99,0% Sigma Aldrich N’N-Dimetilformamida C3H7NO 99,8% Vetec Química Fina Perclorato de tetrabutilamônio (C4H9)4N(ClO4) 99,9% Sigma Aldrich Fonte: Autor (2018) 31 4.2 PROCEDIMENTOS DE SÍNTESES DOS LIGANTES 4.2.1 Síntese da 1,10-fenantrolina-5,6-diona Em um balão de fundo redondo e em banho de gelo, foram adicionados 40 mL (0,7354 mmol) de ácido sulfúrico e 22 mL (0,3677 mmol) de ácido nítrico. Em seguida, adicionou-se 4,0 g (22,3 mmol) de 1,10-fenantrolina e 4,0 g (33,4 mmol) de brometo de potássio. A mistura reacional foi deixada sob refluxo e agitação durante 3 horas. Ao final deste período foi adicionado 20 mL de água destilada gelada e neutralizou-se o meio reacional com a adição de solução saturada de hidróxido de sódio. O precipitado formado foi filtrado e recristalizado em etanol a quente. O rendimento médio para esta reação foi de 60%. Na figura 10 está presente a estrutura do ligante phendiona. Figura 10. Estrutura do ligante phendiona. Fonte: Autor (2018) 4.2.2 Síntese dos derivados 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza-ciclopenta[1]- fenantreno-2-il)-benzonitrilo (L-CN) e 4-(2,3-Di-hidro-1H-1,3,7,8-tetraaza- ciclopenta[1]-fenantreno-2-il) -benzonitro (L-NO2) Em um balão de fundo redondo contento 15 mL de ácido acético glacial, adicionou-se 0,2 g (0,95 mmol) de phendiona e 1,54 g (20 mmol) de acetato de amônio. Posteriormente, foram adicionados 0,95 mmol dos respectivos aldeídos, sendo o 4- cianobenzaldeído utilizado na síntese do L-CN e 4-nitrobenzaldeído para obtenção do ligante L-NO2. A mistura reacional foi deixada sob agitação e refluxo por 2 horas. Após N NO O 32 este período deixou-se a solução atingir a temperatura ambiente e então neutralizada através da adição de hidróxido de amônio. O sólido obtido foi então filtrado e recristalizado em etanol. O rendimento médio das reações foi de 55%. Nas figuras 11 e 12 são apresentadas as estruturas propostas para os ligantes L-CN e L-NO2. Figura 11. Estrutura proposta para o L-CN. Fonte: Autor (2018). Figura 12. Estrutura proposta para o L-NO2. Fonte: Autor (2018). 4.3 PROCEDIMENTO DE SÍNTESES DOS COMPLEXOS 4.3.1 Síntese do complexo [Cu(phend)Cl2] (Cuphend) Inicialmente dissolveu-se 0,1 g (0,59 mmol) de cloreto de cobre(II) em metanol em um balão de fundo redondo. Posteriormente, foi adicionado 0,123 g (0,59 mmol) de phend a mistura reacional e deixada sob refluxo e agitação durante 2 horas. O precipitado formado, foi filtrado, lavado com metanol e mantido em dessecador. O rendimento da N N N N H N N N N N H N + O - O 33 reação foi de 80%. Na figura 13 é apresentada a estrutura proposta para o complexo Cuphend. Figura 13. Estrutura proposta para o CuPhend. Fonte: Autor (2018). 4.3.2 Síntese dos complexos [Cu(L-CN)Cl2] (CuLCN) e [Cu(L-NO2)Cl2] CuLNO2 Em um balão de fundo redondo foram dissolvidos em metanol 0,1 g (0,59 mmol) de cloreto de cobre(II) sendo posteriormente adicionado o derivado da fenantrolina, 0,190 g (0,59 mmol) de L-CN ou 0,2 g (0,59 mmol) de L-NO2. A mistura reacional foi deixada sob refluxo e agitação durante 2 horas. Ao termino deste período, o precipitado formado foi filtrado, lavado e mantido em dessecador. Os rendimentos médios foram 65% e 70% para CuLCN e CuLNO2 respectivamente. As estruturas propostas para os complexos estão presentes nas figuras 14 e 15. Figura 14. Estrutura proposta para o CuLCN. Fonte: Autor (2018). N N O O Cu Cl Cl N N N N H N Cu Cl Cl 34 Figura 15. Estrutura proposta para o CuLNO2. Fonte: Autor (2018). 4.3.3 Síntese do complexo [Cu(Phend)(INH)2]Cl2 CuPdI A síntese do complexo foi realizada em um procedimento “one pot”. Foram dissolvidos 0,1 g (0,59 mmol) de cloreto de cobre(II) em metanol, sendo adicionado posteriormente 0,162 g (1,18 mmol) de INH, está mistura foi deixada sob agitação durante 1 hora a temperatura ambiente. Em seguida, adicionou-se 0,123 g (0,59 mmol) de phend e deixada em agitação por mais 2 horas. O precipitado formado foi filtrado, lavado com éter/metanol e seco em dessecador. O rendimento médio da reação foi de 58%. Na figura 16 está representada a estrutura proposta para este complexo. N N N N H N + O - O Cu Cl Cl 35 Figura 16. Estrutura proposta para o para o íon complexo CuPdI. Fonte. Autor (2018). 4.3.4 Sínteses dos complexos [Cu(L-CN)(INH)2]Cl2 (CuCNI) e [Cu(L- NO2)(INH)2]Cl2 (CuNO2I) Para a obtenção dos complexos CuCNI e CuNO2I também foi utilizado a metodologia “one pot”. Inicialmente foram dissolvidos em metanol 0,1 g (0,59 mmol) do cloreto de cobre(II), em seguida, adicionou-se 0,162 g (1,18 mmol) de INH, deixando sob agitação durante 1 hora a temperatura ambiente. Posteriormente, foram adicionados 0,59 mmol dos respectivos derivados, sendo 0,190 g do L-CN e 0,2 g do L-NO2 para a obtenção, respectivamente, dos complexos CuCNI e CuNO2I. As reações apresentaram rendimentos médios de 50%. As estruturas propostas dos complexos estão representadas nas figuras 17 e 18. N N Cu NH N O NH NH N O NH O O 2+ 36 Figura 17. Estrutura proposta para o íon complexo CuCNI. Fonte: Autor (2018). Figura 18. Estrutura proposta para o íon complexo CuNO2I. Fonte: Autor (2018). N N Cu NH N O NH NH N O NH N N H N 2+ N N Cu NH N O NH NH N O NH N N H N + O O - 2+ 37 4.4 TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO 4.4.1 Espectroscopia vibracional na região do infravermelho As análises de infravermelho foram obtidas no estado sólido, na forma de pastilhas. As amostras foram diluídas em brometo de potássio, maceradas em um almofariz e prensadas para a formação das pastilhas. As análises de infravermelho foram registradas em transmitância e analisadas na região do infravermelho médio, de 400 a 4000 cm-1. O equipamento utilizado foi um espectrofotômetro da Shimadzu, modelo FTIR-8400S, série IRAFFINITY-1, software IRSOLUTION, versão 1.60, com número de varredura de 32 e resolução 4 cm-1. 4.4.2 Espectroscopia vibracional Raman Os espectros Raman foram obtidos no estado sólido a partir de amostras previamente maceradas. A faixa de análise utilizada nos espectros foi de 100 a 4000 cm- 1. Todos as análises foram realizadas utilizando o laser 532 nm, grade de difração com 1200T, objetiva de 50x, tempo de leitura de 10 a 30s e utilizando uma média de 10 acumulações. O único tratamento utilizado foi o de background. O equipamento utilizado foi um microscópio Raman da Horiba, modelo Xplora, com software LabSpec, versão 6.0. 4.4.3 Espectroscopia ultravioleta e visível e fluorescência Os espectros eletrônicos foram realizados em um espectrofotômetro Uv-Visível Agilent, modelo 8453, com auxílio de uma cubeta de quartzo com 1 cm de caminho ótico e na região de 190 a 1000 nm. Para a obtenção dos espectros Uv-Vis, os compostos foram previamente solubilizados em acetonitrila e DMSO. Os coeficientes de absortividade molares das principais bandas foram determinados a partir de soluções com concentrações definidas em DMSO e utilizando a lei de Lambert-Beer como base de cálculo. Os espectros de emissão dos compostos foram realizados no espectrofluorímetro Shimadzu RF-5301, em solução de DMSO e acetonitrila (1:1, v/v), utilizando o comprimento de onda de excitação de 410 nm, cubeta de quartzo com 1 cm de caminho ótico, na faixa espectral de 430 a 900 nm. 38 4.4.4 Eletroquímica As análises eletroquímicas foram realizadas em meio orgânico e com borbulhamento de argônio, utilizando DMSO como solvente e perclorato de tetrabutilamônio como eletrólito suporte. O eletrodo de trabalho é um de carbono vítreo, o fio de platina foi utilizado como eletrodo auxiliar e um eletrodo de Ag, previamente preenchido com solução de eletrólito suporte como referência. A técnica utilizada foi a voltametria cíclica, o ferroceno foi utilizado como padrão externo. Os voltamogramas foram obtidos em um potenciostato da Bioanalytical Systems, modelo Epsilon, software BASi Epsilon-EC, versão 2.13.77. 39 5.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1 ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO E RAMAN As espectroscopias vibracionais de infravermelho e Raman são técnicas complementares na caracterização estrutural de moléculas. Na espectroscopia Raman os modos vibracionais ativos são aqueles que provocam alteração na polarizabilidade da molécula. Já no infravermelho são observados os modos vibracionais que alteram o momento dipolo da molécula em análise. Estas técnicas são vastamente utilizadas na caracterização de compostos de coordenação, devido as informações relevantes obtidas a partir dos espectros, auxiliando, por exemplo, na definição do modo de coordenação de dos ligantes e indicação da força das ligações químicas do sistema (NAKAMOTO, 1986). No presente trabalho foram obtidos os espetros de infravermelho dos complexos e ligantes, tendo como finalidade caracterizar os compostos sintetizados e atribuir o modo de coordenação dos ligantes a partir dos modos vibracionais característicos de cada ligante, como também observar o efeito da coordenação do íon Cu2+. Em relação à espectroscopia Raman, foram obtidos apenas os espectros para os complexos, devido à baixa resolução dos ligantes no laser 532 nm, ao qual foi utilizado na análise dos compostos de coordenação. 5.1.1 Espectros vibracionais dos ligantes 5.1.1.1 Isoniazida A isoniazida, tem uma estrutura não simétrica constituída por um anel piridínico com um grupo carbohidrazida (CONHNH2) na posição 4. O espectro de infravermelho desse ligante na região de 4000 a 400 cm-1 é apresentado na figura 19. As bandas presentes no espectro em 3112 cm-1 e 3010 cm-1 são referentes ao estiramento (N-H) do grupo hidrazida (N-NH2) e (C-H) dos carbonos aromáticos. Segundo Pavia (PAVIA, 2010), aminas primárias exibem dois modos vibracionais característicos, sendo o estiramento em torno de 3100 cm-1 e a deformação angular na região de 1640-1550 cm-1. Tais modos estão de acordo com os apresentados no espectro de infravermelho da INH. 40 Figura 19. Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 4000 a 400 cm-1. Fonte: Autor (2018) Na região de 1800 a 1050 cm-1, conforme observado na figura 20, estão presentes o estiramento (C=O) (Amida I) e os modos descritos como amida II e amida III, em 1667, 1633 e 1602 cm-1, respectivamente, conforme observado na literatura (AKALIN; AKYUZ, 2007). Além disso, nesta região é possível observar ainda as bandas em 1332 e 1138 cm-1, indicativas do modo de deformação angular das ligações C-H do anel piridínico e do estiramento (N-N). A correlação de dados espectroscópicos teóricos e experimentais da isoniazida, realizado por Ferraresi-Curotto e colaboradores (FERRARESI-CUROTTO et al., 2017), confirmaram que as bandas em 1667, 1633 e 1603 e 1138 cm-1, presentes no espectro vibracional da INH são referentes, respectivamente, ao estiramento carbonílico (Amida I), deformação angular (NH2) (frequentemente identificada como Amida II), deformação do anel aromático (frequentemente identificada como Amida III) e estiramento (N-N). Na região de baixa energia, conforme figura 21, o pico em 995 cm-1 é característico do modo de deformação do anel piridínico da INH. A banda em 843 cm-1 é indicativa da deformação angular dos carbonos aromáticos e as banda em 745 e 675 cm- 1 são referentes a modos de deformação angular do grupo carbohidrazida, conforme observado por Akalin (AKALIN; AKYUZ, 2007). A tabela 2, apresenta os principais 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 20 40 60 80 100 % T ra n s m it â n c ia Número de onda (cm -1 ) 3112 3010 41 modos vibracionais da INH e suas respectivas atribuições e a comparação com os dados da literatura (FERRARESI-CUROTTO et al., 2017). Figura 20. Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 1800 a 1050 cm-1. Fonte: Autor (2018) Figura 21. Espectro de infravermelho da isoniazida em pastilha da KBr na região de 1050 a 400 cm-1. Fonte: Autor (2018) 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 0 20 40 60 80 100 % T ra n s m it â n c ia Número de onda (cm -1 ) 1667 1633 1603 1136 1333 1000 900 800 700 600 500 400 0 20 40 60 80 100 % T ra n s m it â n c ia Número de onda (cm -1 ) 745 995 843 675 42 Tabela 2. Atribuições dos principais modos vibracionais do espectro de infravermelho da INH em pastilha de KBr e comparação com a literatura. Atribuições Presente trabalho (FERRARESI-CUROTTO et al., 2017) υ(NH2) 3112 3111 υ(C-H)aromático 3010 3013 υ(C=O) 1667 1667 δ(NH2) 1633 1634 (anel) 1603 1602 (CH) + (anel) 1333 1334 (N-N) 1136 1142 δ(anel) 995 995 δ(anel) + δ(N-C=O) 843 e 675 845 e 675 δ(NH) + δ(CO) 745 746 Fonte: Autor (2018) 5.1.1.2 Phendiona e os derivados L-CN e L-NO2 As estruturas dos ligantes phendiona e dos derivados imidazólicos apresentam como característica comum a presença dos anéis fenantronílicos, portanto, os modos vibracionais pertinentes a este grupo estão presentes nos espectros dos três compostos. Conforme pode ser observado na figura 22, a região mais energética dos espectros dos ligantes, é observado as bandas indicativas dos estiramentos C-H aromático, com destaque para a banda em torno de 3070 cm-1. 43 Figura 22. Sobreposição dos espectros da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1. Fonte: Autor (2018) Adicionalmente, conforme a figura 22, o espectro do L-CN apresenta um pico intenso em 2222 cm-1, especifico de ciano compostos, indicativo do estiramento (C≡N). De acordo com Pavia (PAVIA, 2010), compostos com o grupo ciano tem como característica a presença de estiramentos (C≡N), em torno de 2225 cm-1. Considerando a estrutura do L-CN, espera-se que este estiramento possa sofrer pequenos deslocamentos para menores energia, ocasionados pela conjugação com o anel aromático. 4000 3500 3000 2500 2000 Número de onda (cm -1 ) 44 Figura 23. Sobreposição dos espectros da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 1750 a 1350 cm-1. Fonte: Autor (2018) Analisando as regiões de 1750 a 1370 cm-1 e 1370 a 900 cm-1, apresentadas nas figuras 23 e 24, destaca-se no espectro da phendiona o estiramento da carbonila de cetona em 1683 cm-1 e à distorção angular do tipo C-CO-C, em 1292 cm-1, característica de cetonas adjacentes aromáticas. Compostos α-dicetonas (1,2-dicetonas) conjugadas com anéis aromáticos apresentam estiramento C=O em regiões menos energéticas, próximo a 1680 cm-1, em relação ao que normalmente é esperado para o estiramento carbonílico de cetonas, em torno de 1720 cm- 1 (PAVIA, 2010). Além disso, o modo de distorção angular C-CO-C, característico de dicetonas adjacentes, localiza-se frequentemente entre 1300 e 1220 cm-1. Tal característica, também foi observada no espectro vibracional da phendiona. 1750 1700 1650 1600 1550 1500 1450 1400 (N-H) (C-N)  ass (NO 2 ) (C=O) (C=N) (C=C) Número de onda (cm -1 ) 45 Figura 24. Sobreposição dos espectros da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 1370 a 900 cm-1. Fonte: Autor (2018) Conforme observado na figura 23, os espectros dos três ligantes apresentam os estiramentos C=C e C-N, os quais são referentes aos anéis conjugados do grupo fenantrolínico. Em relação aos derivados L-CN e L-NO2, são observados os modos vibracionais υ(C=N) e δ(N-H) referentes ao imidazol, em torno de 1566 e 1570 respectivamente. De acordo com Rajebhosale e colaboradores (RAJEBHOSALE et al., 2017) na região de 1700 a 1400 cm-1, os derivados imidazólicos da phendiona possuem bandas em 1606, 1577, 1448 e 1433 cm-1, sendo referentes respectivamente ao υ(C=N), υ(C=C), δ(N-H) e υ(C-N) do imidazol e dos anéis fenantrolínicos, conforme apresentado nos espectros do L-CN e L-NO2. Adicionalmente, o espectro do ligante L-NO2, nas figuras 23 e 24, apresenta bandas referentes aos estiramentos assimétrico e simétrico do grupo nitro, em 1514 e 1335 cm-1, sendo tais modos característicos de nitrocompostos conforme descritos na literatura (PAVIA, 2010). 1350 1300 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900  s (NO 2 ) (C-CO-C) Número de onda (cm -1 ) 46 Figura 25. Sobreposição dos espectros da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) na região de 900 a 400 cm-1. Fonte: Autor (2018) A região de baixa energia dos espectros dos ligantes, conforme figura 25, apresenta bandas de deformação angular (C-N-C) no plano e fora do plano, em 812 e 739 cm-1 respectivamente, referentes aos anéis fenantrolínicos, de acordo com o observado por Cogan (COGAN, 2009), que obteve 809 e 736 cm-1 para tais modos vibracionais no espectro da phendiona e derivados imidazólicos. De acordo com Ruffray e colaboradores (RUFFRAY et al., 2016), os derivados imidazólicos da phendiona normalmente apresentam quatro picos na região de 850 a 700 cm-1, que são referente aos modos de deformação angular dos grupos dos anéis imidazol e piridínicos. As atribuições das principais bandas observadas nos espectros vibracionais do phendiona e dos derivados L-CN e L-NO2 estão descritas na tabela 3. 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 Número de onda (cm -1 ) (anel piridinico) (C-N-C)fora do plano (C-N-C) (N-H) fora do plano 47 Tabela 3. Atribuições dos principais modos vibracionais dos espectros de infravermelho da phendiona, L- NO2 e L-CN. Atribuições Phendiona L-CN L-NO2 υ(C-H)aromático 3070 3060 3070 υ(C≡N) - 2222 - υ(C=O) 1683 - - υ(C=N)imidazol - 1605 1598 υ(C=N)piridínico 1561 1568 1565 υ(NO2) assimétrico - - 1514 δ(N-H) no plano - 1474 1471 υ(C-N)imidazol - 1452 1451 υ(C-N)piridínico 1414 1396 1396 υ(NO2) simétrico - - 1335 δ(C-CO-C) 1292 - - δ(C-N-C) 812 e 736 812 e 740 811 e 739 δ(N-H) fora do plano - 845 854 δ(anel piridínico) - 688 703 Fonte: Autor (2018) 5.1.2 CARACTERIZAÇÃO DOS ESPECTROS VIBRACIONAIS DOS COMPLEXOS 5.1.2.1 Caracterização dos espectros vibracionais dos complexos [Cu(L)Cl2], onde L = phendiona, L-CN e L-NO2. Os complexos [Cu(L)Cl2] sintetizados nesse presente trabalho, onde L = Phendiona (CuPhend), L-CN (CuLCN) e L-NO2 (CuLNO2), apresentaram espectros de infravermelho com perfis semelhantes aos respectivos ligantes livres, porém, com deslocamentos nos modos referentes aos anéis fenantrolínicos em decorrência da coordenação do íon Cu2+ via os nitrogênio piridínicos. A figura 26, mostra a região mais energética dos espectros dos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2, em que pode-se observar bandas do estiramento (C-H) de carbonos aromáticos sp2 em todos os compostos. O complexo CuLCN ainda apresenta um pico em 2226 cm-1 referente ao estiramento da nitrila. 48 Figura 26. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1. Fonte: Autor (2018) A região de 1750 a 900 cm-1, conforme as figuras 27 e 28, para o espectro de infravermelho do complexo CuPhend apresenta o estiramento carbonílico em 1690 cm-1 e a deformação angular (C-CO-C) em 1296 cm-1, de acordo com o observado para o ligante livre. Segundo Hadadzadehb (HADADZADEHB, 2010), complexos com a phendiona em que o centro metálicos coordenam-se via os nitrogênios piridínicos, como cobre e zinco, o estiramento C=O não apresenta deslocamentos significativos em relação ao ligante livre. Entretanto, compostos em que os metais coordenam-se preferencialmente via os oxigênios, tendo como exemplo o vanádio, a phendiona fica na forma de diolato, deslocando o estiramento da carbonila para menores energias, em torno de 200 a 300 cm- 1, devido à quebra da dupla ligação, observando desta forma o modo de estiramento da ligação C-O. 4000 3500 3000 2500 2000 Número de onda (cm -1 ) (C-H) (CN) 49 Figura 27. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1750 a 1380 cm-1. Fonte: Autor (2018) Na região de 1750 a 1380 cm-1, é observado o estiramento da imina do imidazol em torno de 1600 cm-1 para os complexos CuLCN e CuLNO2. Em relação aos estiramentos dos anéis fenatrolínicos, é observado o υ(C=N) em 1577 cm-1 para o CuPhend e 1550 cm-1 para os complexos com os derivados, tal variação ocorre devido os ligantes L-CN e L-NO2 apresentarem um sistema π conjugado com grupos substituintes (cianeto e nitro) de natureza π receptora, retirando densidade eletrônica do grupo fenantrolínicos e deslocamento os modos vibracionais deste grupo para menores energias em relação ao sistema da phendiona. Adicionalmente, nesta região ainda são observados nos espectros dos complexos os estiramentos (C-N) do sistema fenantrolinico e imidazol em torno de 1426 e 1554 cm-1 respectivamente. De acordo com Ahmed e Khaled (AHMED; KHALED, 2015), complexos de cobre(II) com derivados imidazólicos da phendiona apresentam dois estiramentos de imina, sendo o mais energético indicativo ao imidazol e o segundo dos anéis piridinicos, 1700 1600 1500 1400 (C=N) phen (C-N) (C-N) Imidazol (C=N) phen (C=N) imidazol Número de onda (cm -1 ) (NO 2 )ass (C=O) 50 na região de 1600 e 1560 cm-1 respectivamente, como apresentado nos compostos deste trabalho. Figura 28. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1380 a 900 cm-1. Fonte: Autor (2018) Para o complexo CuLNO2, foram observados os modos de estiramentos assimétrico e simétrico do grupo nitro, respectivamente em 1514 e 1343 cm-1, conforme observado no espectro do ligante livre. Na região de menor energia dos espectros vibracionais dos complexos, mostrada na figura 29, apresenta os modos vibracionais característicos dos anéis fenantrolínicos e imidazol. Sendo os picos em 850 e 700 cm-1 nos espectros do CuLCN e CuLNO2 indicativos da deformação angular N-H fora do plano e do anel imidazólico, por esse fato não estão presentes no espectro do CuPhend. Adicionalmente, as bandas em torno de 725 e 812 cm-1 nos espectros de todos os complexos são referentes ao sistema fenantrolínico, o deslocamento apresentado em relação aos ligantes livre indica a coordenação do íon Cu2+ via os nitrogênios fenantrolínicos. O pequeno pico em torno de 420 cm-1 presente 1300 1200 1100 1000 900 Número de onda (cm -1 )  s (NO 2 ) (C-CO-C) 51 nos espectros de todos os compostos de coordenação é referente ao estiramento da ligação Cu-N. Figura 29. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 900 a 400 cm-1. Fonte: Autor (2018) Conforme observado por Ahmed e Khaled (AHMED; KHALED, 2015), compostos fenantrolínicos apresentam deformações angulares características deste sistema na região de 900-700 cm-1. Além disso, o estiramento da ligação (M-N) de complexos com ligantes piridínicos normalmente localizam-se em torno de 500 a 400 cm- 1 (AHMED; KHALED, 2015). Desta forma, os dados de infravermelho indicam que a coordenação do cobre, ocorreu via os nitrogênios piridínicos dos anéis fenantrolínicos em todos os complexos. Os principais modos vibracionais presente nos espectros dos complexos estão apresentados na tabela 4. 900 800 700 600 500 400 (anel piridínico)(N-H) fora do plano Número de onda (cm -1 ) (C-N-C) 52 Tabela 4. Atribuições dos principais modos vibracionais dos espectros de infravermelho do CuPhend, CuLNO2 e CuLCN. Atribuições CuPhend CuLCN CuLNO2 υ(C-H)aromático 3087 3077 3077 υ(C≡N) - 2222 - υ(C=O) 1683 - - υ(C=N)imidazol - 1605 1598 υ(C=N)piridínico 1561 1568 1565 υ(NO2) assimétrico - - 1514 δ(N-H) no plano - 1474 1471 υ(C-N)imidazol - 1452 1452 υ(C-N)piridínico 1414 1401 1401 υ(NO2) simétrico - - 1342 δ(C-CO-C) 1292 - - δ(C-N-C) 806 e 736 813 e 724 813 e 726 δ(N-H) fora do plano - 844 856 δ(anel piridínico) - 689 702 υ(Cu-N) 418 430 420 Fonte: Autor (2018) Figura 30. Ambiente químico entorno do íon Cu2+ nos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2. Fonte: Autor (2018) Em relação aos espectros Raman, todos os complexos sintetizados apresentam os principais modos vibracionais discutidos no infravermelho. Tal semelhança é devido a simetria aproximada destes compostos, conforme observado o ambiente químico na figura 30, ser C2v, a qual tem como característica a ativação das espécies de simetria no infravermelho e Raman simultaneamente, conforme a tabela 5. Cu Cl Cl N N 53 Tabela 5. Tabela de caracteres do grupo pontual C2v. Fonte: http://pt.webqc.org/symmetrypointgroup-d4h.html (2018) Os espectros de Raman dos complexos na região de 4000 a 400 cm-1 mostraram os principais modos vibracionais dos ligantes phendiona, L-CN e L-NO2, conforme discutido para o infravermelho, conforme observado nas figura 31 e 32. A região de menor energia dos espectros de Raman de 400 a 100 cm-1, apresentam uma grande importância devido os modos vibracionais das ligações metal- ligante normalmente estarem presente nesta faixa espectral. Com isso, nesta faixa é possível observar as bandas Cu-N e Cu-Cl, conforme apresentado na tabela 6. A partir do comparativo dos espectros dos complexos é possível avaliar que os derivados imidazólicos têm um maior caráter π receptor em relação a phendiona, devido as bandas Cu-N nos complexos CuLCN e CuLNO2 estarem em regiões mais energéticas, indicando uma interação metal-ligante mais forte nestes compostos em relação ao CuPhend. Tabela 6. Comparação das bandas Cu-N e Cu-Cl, nos espectros de Raman dos complexos. Bandas/Compostos Cuphend CuLCN CuLNO2 Cu-N 418 426 429 Cu-Cl 289 316 308 Fonte: Autor (2018) Segundo (NAKAHATA et al., 2017), os modos vibracionais das ligações Cu-N e Cu-Cl de complexos contendo ligantes piridínicos e imidazólicos, normalmente apresentam-se na região de 400 a 200 cm-1. Adicionalmente, nitrogênios com características σ doadoras tendem a deslocar esses modos para regiões de maior energia. 54 Figura 31. Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1. Fonte: Autor (2018) Figura 32. Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1800 a 1000 cm-1. Fonte: Autor (2018) 4000 3500 3000 2500 2000 (C-H) (C-H) Deslocamento Raman (cm -1 ) (CN) (C-H) 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 Deslocamento Raman (cm -1 ) (C=N) (C-N) (C-N) (C-N) (NO 2 )s (C=N) imidazol (C=O) (C=N) imidazol 55 Figura 33. Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 1000 a 100 cm-1. Fonte: Autor (2018) 5.1.2.2 Caracterização dos espectros vibracionais dos complexos do tipo [Cu(L)(INH)2]Cl2, com L=Phendiona, L-CN e L-NO2. Os complexos sintetizados do tipo [Cu(L)(INH)2]Cl2, têm em sua esfera de coordenação os derivados fenantrolínicos e o ligante isoniazida, apresentando uma geometria octaédrica distorcida, conforme o ambiente químico na figura 34. 1000 800 600 400 200 (Cu-Cl) (Cu-Cl) (Cu-Cl) Deslocamento Raman (cm -1 ) (C-N-C) (C-N-C) (Cu-N) (Cu-N) (Cu-N) (C-N-C) 56 Figura 34. Ambiente químico entorno do íon Cu2+ nos complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I. Fonte: Autor (2018) Conforme apresentado na figura 35, a sobreposição dos espectros de infravermelho dos complexos com a INH, demonstram bandas de estiramento (N-H) referente ao ligante isoniazida e (C-H) de carbonos aromáticos, em 3190 e 3080 cm-1 respectivamente. Adicionalmente, o complexo CuCNI apresenta ainda o estiramento do cianeto em 2221 cm-1, de acordo com o observado no complexo precursor. Compostos de coordenação com o ligante INH coordenado na forma monodentada, não apresentam deslocamentos significativos nos modos υ(NH), amida I e II em relação ao ligante livre, entretanto, a banda amida III desloca-se para menores energias devido a participação do nitrogênio piridínico na coordenação (DE AGUIAR et al., 2015). Para complexos em que a INH coordena-se na forma bidentada, os modos vibracionais referentes ao grupo carbohidrazida deslocam-se para menores números de onda, devido a modificação da distribuição da densidade eletrônica em torno deste grupo (DA SILVA et al., 2015). Na região de 1800 a 1380 cm-1, conforme figura 36, estão presentes nos espectros dos complexos os modos vibracionais característicos da INH, que são os estiramentos carbonílico em 1650 cm-1 e as bandas amida II e III, em 1642 e 1590 cm-1 respectivamente, indicando assim, que o ligante isoniazida se coordenou na forma bidentada. 2+ N N O O Cu N N 57 Figura 35. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1. Fonte: Autor (2018) Figura 36. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1800 a 1380 cm-1. Fonte: Autor (2018) 4000 3500 3000 2500 2000 (C-H) Número de onda (cm -1 ) (CN) (N-H) 1750 1700 1650 1600 1550 1500 1450 1400 Amida II Amida III (NO 2 )s (C=O) INH Número de onda (cm -1 ) (C-N) (C=O) 58 Na figura 36, o espectro do CuPdI apresenta o υ(C=O) de cetona em 1700 cm-1, semelhantemente a compostos da literatura, conforme observado por Saravani e colaboradores (SARAVANI et al., 2007), complexos de cobre(II) contendo a phendiona na esfera de coordenação apresenta o estiramento da cetona em torno de 1690 cm-1. Além disso, os espectros vibracionais dos complexos, apresentaram um pico em 1137 cm-1 característico das hidrazidas, referente ao estiramento da ligação (N-N). Segundo Silva (SILVA, et al., 2015), complexos octaédricos de cobre(II) com isoniazidas em trans, apresentam picos referentes ao estiramento assimétrico -NH2 em torno de 3200 cm-1. Adicionalmente, tais compostos ainda demonstram 4 modos específicos do ligante INH em 1653 (amida I), 1548 (amida II), 1590 (amida III) e 1100 cm-1 indicativos do estiramento (C=O), deformação angular no plano do -NH2, o modo de estiramento do anel piridínico e o estiramento N-N da INH. Figura 37. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1380 a 900 cm-1. Fonte: Autor (2018) O espectro do complexo CuNO2I, conforme observado nas figuras 36 e 37, apresenta os modos de estiramento assimétrico e simétrico do grupo nitro, semelhantemente ao perfil do complexo precursor. 1350 1300 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900 (NO 2 )s Número de onda (cm -1 ) (N-N) 59 Figura 38. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 900 a 400 cm-1. Fonte: Autor (2018) Na região de menor energia dos espectros, conforme a figura 38, foi observado apenas os modos vibracionais característicos dos derivados imidazólicos na região de 900 a 690 cm-1, aos quais foram discutidos anteriormente para os complexos precursores. Além disso, os picos em torno de 538 e 420 cm-1 são indicativos dos estiramentos Cu-O e Cu-N, respectivamente. Os principais modos vibracionais e suas respectivas atribuições dos complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I estão presentes na tabela 7. 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 (anel piridínico)(N-H) Número de onda (cm -1 ) (C-N-C) (Cu-N)(Cu-O) 60 Tabela 7. Os principais modos vibracionais e suas respectivas atribuições dos complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I. Atribuições CuPdI CuCNI CuNO2I υ(N-H) 3187 3187 υ(C-H)aromático 3080 3073 3080 υ(C≡N) - 2222 - υ(C=O) cetona 1683 - - υ(C=O) INH 1650 1650 1650 Amida II 1542 1543 1542 υ(C=N)imidazol - 1605 1598 Amida III 1590 1590 1590 υ(C=N)piridínico 1548 1548 1548 υ(NO2) assimétrico - - 1514 δ(N-H) no plano - 1478 1475 υ(C-N)imidazol - 1453 1455 υ(C-N)piridínico 1425 1417 1416 υ(NO2) simétrico - - 1341 δ(C-CO-C) 1284 - - υ(N-N) 1138 1137 1137 δ(C-N-C) 812 e 727 814 e 729 816 e 728 δ(N-H) fora do plano 858 859 856 δ(anel piridínico) 709 695 708 υ(Cu-N) 420 419 419 υ(Cu-O) 538 537 537 Fonte: Autor (2018) A partir dos dados de infravermelho, é possível verificar que a INH se coordenou ao cobre na forma bidentada, via os átomos de oxigênio e nitrogênio do grupo carbohidrazida, devido os deslocamentos observados nos modos vibracionais amida I, II e III. Adicionalmente, conforme observado na tabela 8, complexos de cobre(II) e níquel(II) contendo o ligante isoniazida na esfera de coordenação, com os oxigênios carbonílicos em trans mostraram os principais modos da INH em região semelhante aos compostos desse trabalho. 61 Tabela 8. Comparação dos principais modos da INH, dos complexos CuPdI, CuCNI, CuNO2I com semelhantes na literatura. Atribuições/ Compostos υ(N-H) υ(C=O) INH Amida II Amida III υ(NN) Ref. CuNO2I 3187 1650 1642 1590 1138 Presente trabalho Trans-[Cu(INH)2Cl2] 3222 1653 1648 1590 943 (SILVA, et al., 2015) Trans- [Ni(INH)(SO4)(H2O)]2 3211 1658 1604 1552 850 (KRIZA et al., 2010) Fonte: Autor (2018) Os espectros Raman dos complexos com INH apresentaram as principais bandas dos derivados da fenantrolina, as quais foram discutidas e referenciadas nos espectros dos complexos precursores. Novamente, a região de menor energia apresentou os estiramentos das ligações metal-ligante. Nas figuras 39 a 41, é possível observar que os modos vibracionais do ligante INH não foram ativos no Raman, devido a modificação da simetria destes compostos em relação aos precursores. Observando o ambiente químico, apresentado na figura 34 e realizando aproximações, podemos considerar que tais compostos tem simetria aproximada D4h, conforme a tabela abaixo. Tabela 9. Tabela de caracteres do grupo pontual D4h. Fonte: http://pt.webqc.org/symmetrypointgroup-d4h.html (2018) 62 Na tabela 9, podemos verificar que existem espécies de simetrias que são ativos no infravermelho e inativos no Raman, tendo como exemplo as espécies A2u e Eu, com isso, as espécies de simetria dos modos vibracionais do ligante INH são provavelmente referente a tais representações irredutíveis, de modo que as bandas da isoniazida não foram observadas no Raman. Segundo Akalin (AKALIN; AKYUZ, 2007), o ligante INH livre apresentou os principais modos vibracionais ativos no infravermelho e Raman. A partir de dados na literatura para compostos metálicos contendo o ligante INH, apresentando simetrias diferentes dos complexos deste trabalho, de acordo com Freitas (FREITAS et al., 2011), o complexo [Zn(INH)4](ClO4)2 apresentou os principais modos vibracionais da INH ativos no infravermelho e no Raman, sendo a amida I, II e III respectivamente. De forma que, as bandas da INH coordenada podem ser ativas no Raman, porém, tal característica é governada pelo grupo de simetria a qual pertence o composto. Figura 39. Sobreposição dos espectros Raman dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 4000 a 1800 cm-1 Fonte: Autor (2018) 4000 3500 3000 2500 2000 Número de onda (cm -1 ) (CN) 63 Figura 40. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 1750 a 900 cm-1. Fonte: Autor (2018) Na figura 41, são observados os estiramentos das bandas metal-ligante, em torno de 480 cm-1, atribuídas ao υ(Cu-O) e em 430 e 230 cm-1 os modos indicativos dos estiramentos da ligação (Cu-N) dos derivados fenantrolínicos e da INH. Segundo Georgopoulos e colaboradores (Georgopoulos, et al., 2016), estiramentos cobre-oxigênio na espectroscopia Raman normalmente apresentam-se em torno de 500 cm-1, região semelhante aos dos complexos sintetizados neste trabalho. Além disso, complexos de cobre com ligantes piridínicos apresentam bandas da ligação cobre-nitrogênio na região de 400 a 200 cm-1 (NAKAHATA et al., 2017). 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 Número de onda (cm -1 ) (N-N) (N-N) (N-N) (NO 2 )s (C-N) (C-N) (C=N) imidazol (C=N) imidazol (C=N) imidazol (C-N) 64 Figura 41. Sobreposição dos espectros vibracionais dos complexos CuPhdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 900 a 100 cm-1. Fonte: Autor (2018) 5.2 ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA NA REGIÃO DO ULTRAVIOLETA E VISÍVEL A técnica de espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e visível (Uv- Vis) foi utilizada na caracterização e estudo dos complexos e ligantes deste trabalho. Inicialmente serão discutidos os espectros eletrônicos dos ligantes e em seguida dos seus respectivos complexos. Os espectros eletrônicos dos compostos foram obtidos em acetonitrila e DMSO devido à baixa solubilidade dos complexos nos demais solvente. Adicionalmente, para fins de comparação, a absortividade molar (ε) foi determinada em DMSO. 900 800 700 600 500 400 300 200 100 (Cu-N) (Cu-N) (Cu-N) (Cu-N) (Cu-O) (Cu-O) (Cu-O) (Cu-N) (Cu-N) (C-N-C) (C-N-C) Número de onda (cm -1 ) (C-N-C) 65 5.2.1 Caracterização dos espectros eletrônicos dos ligantes 5.2.1.1 Isoniazida O espectro eletrônico da INH, obtido em acetonitrila, apresentou apenas uma banda com máximo de absorção em 260 nm, referente a transição intraligante n-π*, conforme mostrado na figura 42. Figura 42. Espectro eletrônico da INH em acetonitrila, na região de 200 a 1000 nm. Fonte: Autor (2018) De acordo com Kriza e colaboradores (KRIZA et al., 2010), o espectro eletrônico da INH obtido no estado sólido, apresenta uma banda em 260 nm, atribuída a transição n-π*. Foram obtidos espectros eletrônicos também em metanol e DMSO buscando verificar a dependência desta transição eletrônica com a polaridade dos solventes utilizados. Na tabela 10, estão presentes os dados dos espectros eletrônicos em diferentes solventes para a INH e o valor de absortividade molar calculado em DMSO. A energia da banda n-π*, variou levemente frente a substituição do solvente, demonstrando o efeito de solvatocrosmismo desta transição. 200 400 600 800 1000 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 A b s Comprimento de onda (nm) 66 Tabela 10. Comparação das bandas da INH em diferentes solventes. Solventes n-π* (nm) / ε (mol-1 L cm-1) Metanol 261 Acetonitrila 260 DMSO 267 (ε = 3,10 x 103) Fonte: Autor (2018) O efeito de solvatocromismo é definido como as alterações nas características de absorção de um cromóforo ocasionadas por um solvente, podendo ser visualizadas alterações tanto a intensidade quanto na energia das bandas de absorção dos espectros com a variação dos solventes (LAKOWICZ, JOSEPEH R., 2006). 5.2.1.2 Phendiona e os derivados L-CN e L-NO2 O espectro eletrônico da phendiona, mostrou bandas em 243, 255, 300 e 356 nm, sendo as três primeiras transições π-π* e a de menor energia de caráter n-π*, conforme observado na figura 43. Em relação aos derivados imidazólicos L-CN e L-NO2, os espectros eletrônicos apresentaram bandas em regiões similares em torno de 230 a 280 nm, devido a presença do cromóforo imidazólico em ambos os ligantes, indicativas de transições eletrônicas π- π*. Adicionalmente, as bandas nos derivados L-CN e L-NO2, respectivamente em 337 e 376 nm, são referentes as transições n-π* da ligação (C=N). A diferença de energia entre estas transições é referente aos grupos substituintes ciano e nitro que modificam a densidade eletrônica em torno dos anéis fenantrolínicos. 67 Figura 43. Espectros eletrônicos da phendiona (preto), L-CN (vermelho) e L-NO2 (azul) em acetonitrila, na região de 190 a 500 nm. Fonte: Autor (2018) Adicionalmente, segundo Abdus Subhan e colaboradores (ABDUS SUBHAN et al., 2014) o espectro do ligante phendiona apresenta bandas em 300 e 364 nm, correspondentes a transições eletrônicas das ligações (C=C) e (C=O) respectivamente. De acordo com Abdus Subhan (ABDUS SUBHAN et al., 2014), derivados imidazólicos de compostos fenantrolínicos, semelhantes aos deste trabalho, apresentaram duas transições na região do ultravioleta indicativas de transições π-π* e uma na região do visível, em torno de 350 nm, referente a uma transição n-π* respectivamente. Conforme observado por Xu e colaboradores (XU et al., 2012) derivados imidazo [4,5f][1,10]fenantrolina apresentam três transições eletrônicas especificas do cromóforo, conforme demonstrado na figura 44, em que as energias destas bandas são sensíveis ao grupo substituinte –R. 200 250 300 350 400 450 500 0,0 0,5 1,0 1,5 A b s Comprimento de onda (nm) 356 68 Figura 44. Cromóforo dos derivados imidazólicos. Fonte: Autor (2018) O espectro eletrônico do complexo de rutênio(II) com o derivado L-NO2 e bipiridina, apresentou duas bandas intraligantes em 250 e 346 nm, especificas deste derivado e indicativas dos carbonos aromáticos (DOLAN; HONS, 2006). Com o objetivo de observar o efeito de solvatocromismo, foram realizados espectros eletrônicos do ligantes em diferentes solventes, conforme demonstrado na tabela 11, afim de observar tal efeito. Tabela 11. Comparação entre as bandas dos ligantes phendiona, L-CN e L-NO2 em diferentes solventes. Solventes Metanol Acetonitrila DMSO Phendiona 255, 298 e 362 243, 254, 298 e 356 294 e 350 L-CN 234, 278 e 334 226, 277 e 337 281 e 346 L-NO2 230, 256 e 370 231, 257 e 377 280 e 363 Fonte: Autor (2018) Como observado na tabela acima, as transições eletrônicas dos ligantes demonstraram pequenos deslocamentos frente as diferentes polaridades, em torno de 6 a 10 nm. Adicionalmente, para a phendiona em relação aos espectros em metanol e acetonitrila observou-se um desdobramento da primeira transição eletrônica. Conforme observado por Hadadzabehb (HADADZADEHB, 2010), a transição n-π* da phendiona, livre ou coordenado via os átomos de nitrogênios, demonstrou uma dependência da energia frente as polaridades dos solventes. Os espectros em DMSO dos compostos não apresentaram as bandas de maior energia, devido a faixa de absorção do solvente, que vai até os 260 nm. Para fins de N N N N H R 69 comparação com os complexos, as absortividades molares dos ligantes, foram calculadas para os espectros em DMSO, conforme observado na tabela 12. Tabela 12. Comparação das absortividades molares das bandas dos ligantes phendiona, L-CN, L-NO2 e INH em DMSO. Solventes π-π* (mol-1 L cm-1) n -π* (mol-1 L cm-1) Phendiona (1,60x105) (3,80 x104) L-CN (2,00 x104) (1,93 x104) L-NO2 (2,10 x10 4) (1,32 x104) Fonte: Autor (2018) Com a coordenação dos ligantes ao íon Cu2+, espera-se variações nas energias destas transições e no perfil do espectro, devido a uma nova reorganização da densidade eletrônica em torno do sistema dos ligantes. 5.2.2 Caracterização dos espectros eletrônicos dos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2. Os espectros eletrônicos dos complexos [Cu(L)Cl2] apresentaram na região do ultravioleta, indicativas das transições internas dos ligantes L. Conforme apresentado na figura 45, a sobreposição dos espectros dos complexos em acetonitrila. Devido à baixa solubilidade dos complexos em acetonitrila, não foi possível visualizar as bandas d-d, devido tais bandas apresentarem baixas absortividades molares. Como observado o espectro eletrônico do complexo CuPhend em acetonitrila, demonstrado nas figuras 45 (a) e (b), apresentou 3 bandas em 243, 302 e 316 nm, sendo as duas primeiras transições intraligantes π-π* e a banda em 316 nm referente a uma transição n-π*, tais bandas indicam a presença do ligante phendiona na esfera de coordenação. De acordo com Saravani (SARAVANI et al., 2007), os espectros eletrônicos em acetonitrila de complexos de cobre(II) com o ligante phendiona, apresentam bandas na região de 200-300 nm, semelhante ao complexo CuPhend. 70 Figura 45. Sobreposição dos espectros eletrônicos em acetonitrila dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de (a) 190 a 1000 nm e (b) 190 a 500 nm. Fonte: Autor (2018) O complexo CuLCN, mostrou bandas referente ao derivado L-CN na região de 220 a 302 nm, devido tais bandas apresentarem energias semelhantes, foi realizado o cálculo de deconvolução no software origin lab 9.0 para determinar os máximos destas transições. A figura 46, apresenta o resultado da deconvolução para o espectro do CuLCN em acetonitrila, podendo ser observado três bandas em 274, 286 e 302 nm, a qual a de menor energia é uma n-π* e as demais π-π*. O espectro eletrônico do CuLNO2, apresentou bandas em 220 262, 274 e 294 nm, também foi realizado o cálculo de deconvolução para este composto, afim de determinar os máximos das absorções, conforme demonstrado na figura 47. Conforme observado por Dolan (DOLAN; HONS, 2006), o espectro eletrônico de complexos com derivados imidazólicos apresentam bandas intraligantes características do sistema desses ligantes , em torno de 240 a 370 nm, conforme apresentado nos espectros dos complexos CuLCN e CuLNO2. 300 400 500 600 700 800 900 1000 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 (b) A b s Comprimento de onda (nm) (a) 300 400 500 0,0 0,5 1,0 1,5 A b s Comprimento de onda (nm) 71 Figura 46. Deconvolução do espectro eletrônico do CuLCN em acetonitrila, na região de 255 a 340 nm. Fonte: Autor (2018) Figura 47. Deconvolução do espectro eletrônico do CuLNO2 em acetonitrila, na região de 255 a 325 nm. Fonte: Autor (2018) Devido a baixar solubilidade dos compostos, as absortividades molares das bandas intraligantes e d-d foram determinadas nos espectros em DMSO, conforme Atribuições Bandas ε π-π* 287 2,0 x 104 π-π* 305 2,03 x 104 n-π* 324 1,95 x 104 LMCT 390 8,03 x 103 d-d 741 94,40 260 280 300 320 340 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 A b s Comprimento de onda (nm) 302 286 274 250 275 300 325 0,3 0,4 0,5 A b s Comprimento de onda (nm) 294 274 262 72 apresentados a sobreposição na figura 48 e 49, as absortividade molares das bandas estão presentes na tabela 13. Figura 48. Sobreposição dos espectros eletrônicos em DMSO dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de (a) 190 a 1000 nm e (b) 190 a 500 nm. Fonte: Autor (2018) Conforme discutido anteriormente, as bandas entre 260 a 370 nm nos espectros dos complexos [Cu(L)Cl2] são indicativas das transições internas dos respectivos ligantes phendiona, L-CN e L-NO2. Adicionalmente, foram realizados espectros em concentrações maiores para visualização das bandas d-d e determinar suas absortividades molares, de acordo com o demonstrado na figura 49. A partir das bandas d-d dos complexos precursores, é possível avaliar a força do desdobramento do campo ligante, em que podemos observar que os ligantes L-CN e L- NO2 apresentam maiores desdobramentos do campo frente a phendiona. Além disso, comparando os derivados imidazólicos, pode-se verificar que o grupo substituinte nitro apresentou um maior caráter receptor que o ciano, de forma que o L-NO2 apresentou a maior força de desdobramento entre os derivados fenantrolínicos trabalhados. 400 600 800 1000 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 A b s Comprimento de onda (nm) (a) (b) 300 400 500 0,0 0,5 1,0 1,5 A b s Comprimento de onda (nm) 73 Tabela 13. Comparação das absortividades molares das bandas dos complexos CuPhend, CuLCN, CuLNO2 em DMSO. Atribuição (mol-1 L cm-1) π-π* π-π* n-π* d-d CuPhend 261 (9,0 x 103) 305 (6,0 x 103) 360 (1,5 x 103) 767 (713) CuLCN 287 (2,0 x 104) 305 (2,0 x 104) 390 (8,0 x 103) 741 (95) CuLNO2 264 (2,1 x 10 4) 287 (1,3 x 104) 370 (1,9 x 104) 732 (387) Fonte: Autor (2018) Complexos de Cu2+ com geometria quadrada planar ou octaédrica distorcida, como CuPhend, CuLCN e CuLNO2 são esperadas até três transições d-d, tendo como termo de menor energia o 2B1g, com isso, são possíveis as seguintes transições: 2B1g → 2A1g, 2B1g → 2B2g e 2B1g → 2Eg (ABDUS SUBHAN et al., 2014). Figura 49. Sobreposição das bandas d-d em DMSO dos complexos CuPhend (preto), CuLCN (vermelho) e CuLNO2 (azul) na região de 600 a 1000 nm. Fonte: Autor (2018) Segundo Gomleksiz (GOMLEKSIZ; ALKAN; ERDEM, 2013b), complexo de cobre com derivados imidazólicos da phendiona com geometria tetragonal apresenta banda d-d em torno de 700 nm atribuída a transição 2A1g→ 2B1g. 600 700 800 900 1000 0,2 0,4 0,6 A b s Comprimento de onda (nm) 767 741 732 74 Conforme observado na figura 49, os complexos [Cu(L)Cl2] apresentaram apenas uma banda d-d, as quais são atribuídas a transição 2B2g→ 2B1g, as demais bandas d-d provavelmente não foram visualizadas devido apresentarem energia que estão fora da faixa espectral trabalhada ou estão sobrepostas por outras transições. De acordo com Gomleksiz e colaboradores (GOMLEKSIZ; ALKAN; ERDEM, 2013b), complexos de cobre(II) com derivados imidazólicos na esfera de coordenação apresentou uma banda d-d em 700 nm, referente a transição 2B2g→ 2B1g, semelhantemente aos complexos de cobre sintetizados neste trabalho. 5.2.3 Caracterização dos espectros eletrônicos dos complexos do tipo CuPdI, CuCNI e CuNO2I. Os espectros eletrônicos dos complexos em acetonitrila [Cu(L)(INH)2]Cl2, demonstrados nas figuras 50 (a) e (b), apresentou bandas intraligantes dos derivados fenantrolínicos na região de 230 a 360 nm, referente a transições π-π* e π-n, conforme discutido para os complexos precursores. Foram realizados também os espectros em DMSO a fim de verificar a região das bandas d-d e determinar as absortividades molares das transições eletrônicas presentes no espectro. Os espectros eletrônicos dos complexos em DMSO apresentou as bandas intraligantes em 260 a 370 nm, além disso, foi observado também as bandas d-d em 760, 721 e 719 nm, para CuPdI, CuCNI e CuNO2I respectivamente, conforme demonstrado na figura 51. As bandas dos espectros em DMSO e suas respectivas absortividades molares estão descritas na tabela 14. 75 Figura 50. Sobreposição dos espectros em acetonitrila dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de (a) 230 a 1000 nm e (b) 230 a 450 nm. Fonte: Autor (2018) Tabela 14. Comparação das absortividades molares das bandas dos complexos CuPdI, CuCNI, CuNO2I em DMSO. Compostos/ Atribuição π-π* (ε mol L-1 cm-1) π-π* (ε mol L-1 cm-1) n-π* (ε mol L-1 cm-1) d-d (ε mol L-1 cm-1) CuPdI 270 (5,5 x 103) 309 (3,5 x103) 350 (1,0 x 103) 760 (126) CuCNI 287 (6,4 x 104) 305 (5,7 x 104) 335 (5,40 x 104) 721 (213) CuNO2I 264 (2,5 x 10 4) 294 (1,8 x 104) 367 (1,5 x 104) 719 (142) Fonte: Autor (2018) 400 600 800 1000 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A b s Comprimento de onda (nm) (a) (b) 250 300 350 400 450 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A b s Comprimento de onda (nm) 76 Figura 51. Sobreposição das bandas d-d em DMSO dos complexos CuPdI (preto), CuCNI (vermelho) e CuNO2I (azul) na região de 550 a 1000 nm. Fonte: Autor (2018) Em relação aos complexos precursores, podemos observar que as transições intraligantes dos derivados praticamente não modificaram suas energias, entretanto, as bandas d-d deslocaram-se para maiores energias, tal fato é devido a substituição dos cloretos (π doadores) pela INH, a qual está última, pode se comportar como ligante π receptor ou sigma doador, dependendo do modo de coordenação. Conforme apresentado na discussão dos espectros de infravermelho, a INH coordenou na forma bidentada, via os átomos de nitrogênio amínico e oxigênio carbonílico do grupo carbohidrazida, apresentando natureza semelhante a ligantes sigma doadores. Com isso, o ligante isoniazida apresentou um maior desdobramento do campo ligante em relação aos cloretos, como observado a partir da comparação das bandas d-d dos complexos precursores e os com a INH. Os complexos [Cu(L)(INH)2]Cl2 teoricamente tem uma geometria octaédrica distorcida, conforme observado nas estruturas propostas descritas na metodologia, 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 760A b s Comprimento de onda (nm) 721 719 77 apresentando assim uma simetria aproximada D4h, conforme já discutido na sessão de infravermelho e Raman. Devido o centro metálico ser Cu2+, podemos ter a presença do efeito Jahn-Teller (GRUDEN-PAVLOVIĆ et al., 2010), possibilitando o alongamento das ligações no eixo z, de tal forma que os orbitais nesse eixo minimizem suas energias, apresentando assim um perfil semelhante aos complexos quadrado-planar, conforme observado na figura 52, tendo como base o termo 2B1g. Figura 52. Comparação dos desdobramentos para o íon livre, simetria Oh e D4h de compostos d9. Fonte: Autor (2018) As bandas d-d dos compostos com INH observadas são atribuídas a transição 2B1g → 2Eg, semelhantemente aos complexos de cobre(II) com isoniazida, com geometria octaédrica distorcida, descritos por Singh e colaboradores (SINGH; TIWARI; MISHRA, 2013), em que são observadas duas bandas d-d em 635 e 692 nm, referentes as transições 2B1g → 2B2g e 2B1g → 2Eg respectivamente. 5.3 ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA A técnica de espectroscopia de fluorescência foi utilizada na caracterização e estudo dos ligantes e complexos deste trabalho, com o objetivo de verificar a capacidade de emissão dos compostos. As analises foram obtidas em solução de acetonitrila/DMSO (1:1) e utilizando o comprimento de onda de excitação de 410 nm. A luminescência molecular é a emissão de radiação eletromagnética proveniente de moléculas excitadas, retornando para o seu estado fundamental. A luminescência 78 molecular é dividida em fluorescência e fosforescência, sendo referente a natureza do estado excitado envolvido no processo. Estados excitados singletos, em que o spin do elétron excitado é o mesmo do estado fundamental, é denominado de fluorescência, sendo assim um processo permitido pela regra de seleção de spin. Entretanto, estados excitados tripletos, em que há mudança da multiplicidade do sistema, a luz emitida é denominada de fosforescente (LAKOWICZ, JOSEPH R., 2006). 5.3.1 Caracterização dos espectros de emissão dos ligantes 5.3.1.1 Phendiona e derivados L-CN e L-NO2 O espectro de emissão dos ligantes foram obtidos na concentração de 5,5 x 10-4 mol L-1 e com comprimento de onda de excitação de 410 nm, na faixa espectral de 430 a 900 nm. O espectro da phendiona, conforme figura 53, apresentou uma banda de emissão em 557 nm, a qual está é referente ao processo de fluorescência proveniente da transição n-π* das ligações C=N dos anéis fenantrolínicos. Os picos finos em 469 e 823 nm, no espectro de emissão da phendiona, são pertencentes ao meio utilizado (CH3CN/DMSO) na análise, como observado na sobreposição. Rezvani e colaboradores (REZVANI; SARAVANI; HADADZADEH, 2010) observaram que o ligante phendiona apresenta uma banda de emissão em 543 nm, em solução de acetonitrila quando excitada no comprimento de onda de 310 nm. Além disso, com a coordenação da phendiona ao centro metálico Zn2+, gerando o complexo [Zn(phendiona)3](PF6)2, a banda de emissão foi deslocada para maiores comprimentos de onda, localizada em 690 nm. 79 Figura 53. Espectro de emissão da phendiona (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm. Fonte: Autor (2018) Os espectros de emissão dos derivado L-CN e L-NO2 apresentaram apenas uma banda em 488 e 564 nm respectivamente, conforme figura 54 e 55. Estes processos são referentes ao decaimento do estado excitado da transição π -π*, além disso, a diferença de energia observada nas bandas de emissão destes ligantes é devido aos substituintes ciano e nitro, que modificaram a densidade eletrônica em torno do sistema imidazólicos. Peng e colaboradores (PENG et al., 2015) realizando estudos de emissão com derivados imidazólicos da phendiona, observaram também uma dependência da energia da banda de emissão com os grupos substituintes R, de modo que, quanto mais receptor for o grupo R, maior era o deslocamento da banda de emissão para menores energia na faixa espectral. Tais resultados, demonstram-se de acordo com o apresentado para os ligantes L-CN e L-NO2, em que o substituinte mais π receptor, o grupo nitro, mostrou uma banda de emissão em região menos energética quando comparada com o L-CN. 500 600 700 800 0 1000 2000 3000 4000 5000 In te n s id a d e d e e m is s ã o Comprimento de onda (nm)  EM 557 nm 80 Figura 54. Espectro de emissão do L-CN (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm. Fonte: Autor (2018) Figura 55. Espectro de emissão do L-NO2 (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm. Fonte: Autor (2018) 500 600 700 800 0 200000 400000 600000 800000 In te n s id a d e d e e m is s ã o Comprimento de onda (nm)  EM 488 nm 500 600 700 800 0 10000 20000 30000 40000 50000 In te n s id a d e d e e m is s ã o Comprimento de onda (nm)  EM 565 nm 81 5.3.2 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos 5.3.2.1 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos CuPhend, CuLCN e CuLNO2 Os espectros de emissão dos complexos foram obtidos na concentração de 5,5 x 10-4 mol L-1 e também foi utilizado o comprimento de onda de excitação de 410 nm, na faixa de varredura foi de 430 a 900 nm. O complexo CuPhend não apresentou fluorescência nos comprimentos de onda de excitação testados, segundo Xu e colaboradores (XU et al., 2012), observou que a coordenação de centro metálicos, como cobalto e níquel, inibiu totalmente a fluorescência de derivados fenantrolínicos, conforme o apresentado para o CuPhend. Os complexos CuLCN e CuLNO2, apresentaram uma banda de emissão em 550 e 535 nm, conforme as figuras 56 e 57, além disso, podemos verificar que o espectro do CuLCN mostra uma banda em 469 nm, a qual é referente a emissão do meio DMSO/CH3CN, como observado na sobreposição da figura 56. Rajebhosale (RAJEBHOSALE et al., 2017) observou que a complexação do cobre a derivados imidazólicos da fenantrolina inibiu a fluorescência dos ligantes, como apresentado para os compostos CuLCN e CuLNO2, uma diminuição da intensidade de emissão das bandas em comparação aos ligantes livres. Esta inibição da fluorescência é devido a presença do centro metálico cobre(II) que é paramagnético e possibilita o cruzamento intersistema, de modo a minimizar a emissão dos compostos (RAJEBHOSALE et al., 2017). 82 Figura 56. Espectro de emissão do CuLCN (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitados no comprimento de onda de 410 nm. Fonte: Autor (2018) 500 600 700 800 0 2000 4000 6000 8000 10000 In te n s id a d e d e e m is s ã o Comprimento de onda (nm)  EM 550 nm  EM 469 nm Branco 83 Figura 57. Espectro de emissão do CuLNO2 (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitada no comprimento de onda de 410 nm. Fonte: Autor (2018) 5.3.2.2 Caracterização dos espectros de emissão dos complexos CuPdI, CuCNI e CuNO2I Os compostos com isoniazida apresentaram comportamento semelhante aos complexos precursores, de modo que, para o CuPdI não foi observada fluorescência nos comprimentos de onda de excitação testados. Os espectros de emissão dos compostos foram obtidos em solução de DMSO/CH3CN (1:1), na concentração de 5,5 x 10 -4 mol L- 1, utilizando o comprimento de onda de 410 nm e a faixa de varredura de 430 a 900 nm. Os espectros de florescência dos complexos CuCNI e CuNO2I apresentaram uma banda de emissão em 498 e 457 nm respectivamente, conforme as figuras 58 e 59. Como observado anteriormente nos complexos [Cu(L)Cl2], os compostos de coordenação com derivado com maior caráter receptor, o ligante L-NO2, mostraram bandas de emissão em maiores comprimentos de onda. 500 600 700 800 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 In te n s id a d e d e e m is s ã o Comprimento de onda (nm)  EM 535 nm 84 Figura 58. Espectro de emissão do CuCNI (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitada no comprimento de onda de 410 nm. Fonte: Autor (2018) De acordo com Rajebhosale (RAJEBHOSALE et al., 2017), complexos de cobre com os derivados imidazólicos, apresentaram uma dependência da energia das bandas de emissão e d-d, de modo que, os complexos [Cu(HPIP)(NO3)2] e [Cu(NIP)(NO3)2, sendo HPIP e NIP derivados obtidos a partir da reação da phendiona com o salicilaldeído e naftaldeído respectivamente, apresentaram bandas de emissão em 435 e 415 nm. Tais complexos apresentaram bandas d-d em 732 e 779 nm, indicando, que ligantes mais π receptores deslocam as bandas de emissão para regiões menos energéticas, conforme observado para os compostos CuCNI e CuNO2I. 500 600 700 800 0 10000 20000 30000 In te n s id a d e d e e m is s ã o Comprimento de onda (nm)  EM 498 nm 85 Figura 59. Espectro de emissão do CuNO2I (preto) e da solução CH3CN/DMSO (vermelho), excitada no comprimento de onda de 410 nm. Fonte: Autor (2018) 5.4 ELETROQUÍMICA Segundo Gaetke (GAETKE; CHOW-JOHNSON; CHOW, 2014), o cobre é um elemento encontrado em vários tecidos no organismo humano, com destaque para o fígado e cérebro que apresentam maiores concentrações deste metal. Adicionalmente, o cobre desempenha atividade central em várias reações no meio biológico, devido a sua capacidade redox (Cu2+/Cu+), atuando, por exemplo, na enzima superóxido dismutase, responsável pela catalise da dismutação do radical superóxido. De acordo com Betanzos-Lara e colaboradores (BETANZOS-LARA et al.;2015), o Cu+ presente no meio celular pode gerar espécies reativas de oxigênio, que causam danos ao DNA, podendo levar inclusive a morte celular. Entretanto, tal reação ocorre principalmente em sistemas biológicos onde o centro metálico apresenta o potencial redox na faixa de -0,324 a 0,460 V versus NHE. Adicionalmente, os estudos eletroquímicos para os complexos [Cu(L)(INH)2]Cl2 serão de grande importância para avaliar se o metal pode participar da ativação da INH 500 600 700 800 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 In te n s id a d e d e e m is s ã o Comprimento de onda (nm)  EM 457 nm 86 no meio celular, gerando assim metalodrogas (PESSOA ROCHA et al., 2011) que não são dependentes da ativação pela KatG da Mycobacterium tuberculosis, um dos principais mecanismos de resistência dessa bactéria (BROSSIER et al., 2016). Desta forma, utilizou-se a voltametria cíclica (VC) para avaliar os potencias de oxidação e redução dos complexos sintetizados, além de verificar a influência dos ligantes frente aos potencias redox do centro metálico. Os voltamogramas cíclicos dos complexos foram obtidos em DMSO e 0,1 M perclorato de tetrabutilamônio (TBAP) como eletrólito de suporte, utilizando um eletrodo de trabalho de carbono vítreo, eletrodo de referência Ag/AgCl e um fio de platina como eletrodo auxiliar. O ferroceno foi utilizado como padrão externo, que apresentou um par redox com E1/2= 542 mV, para a velocidade de varredura de 100 mV.s-1. A partir dos voltamogramas obtidos, foram avaliadas a reversibilidade dos processos redox dos compostos estudados, utilizando a razão entre as correntes do pico (ipa/ipc), diferença entre os potencias (ΔEp= Epa – Epc) e a variação do potencial com o quadrado da velocidade de varredura (V1/2), conforme descrito na literatura (BROWNSON; BANKS, 2014). 5.4.1 Voltametria cíclica dos ligantes Os voltamogramas cíclicos dos ligantes foram obtidos com velocidade de varredura de 100 mV.s-1 na faixa de 1500 a -1700 mV. Conforme observado na figura 60, o voltamograma cíclico do ligante phendiona, apresentou dois pares redox, os quais são referentes aos estados redoz quinona/semiquinona e semiquinona/catecolato respectivamente, apresentados na figura 61. O par redox quinona/semiquinona apresentou E1/2= -306 mV e semiquinona/catecolato em E1/2= -976 mV, conforme os dados apresentados por Murphy e colaboradores (MURPHY et al., 2011) para o voltamograma da phendiona em condições semelhantes. 87 Figura 60. Voltamograma cíclico da phendiona em DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC e 100 mV.s-1. Fonte: Autor (2018) Figura 61. Estados redox da phendiona. Fonte: Autor (2018) Os derivados fenantrolínicos L-CN e L-NO2 também apresentaram dois processos redox, com E1/2 de -503 e -1374,5 mV para o L-CN, para o L-NO2 -871 e - 1116,5 mV respectivamente. Tais processos, são referentes ao ânion e diânion fenil respectivamente, conforme observado por Rajebhosale e colaboradores (RAJEBHOSALE et al., 2017). Os dados eletroquímicos para os dois ligantes são apresentados na tabela 15. Foram determinadas também as razões das correntes dos picos para avaliar a reversibilidade dos processos redox dos derivados. 200 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400 -20 -10 0 10 20 C o rr e n te (  A ) Potencial (mV) -414 mV -1091 mV -861 mV -198 mV N NO O N NO - O N NO - O - e - e - Semiquinona CatecolatoQuinona 88 Tabela 15. Dados eletroquímicos da voltametria cíclica dos derivados L-CN e L-NO2, em 0,1 M TBAP em DMSO a 25ºC. Compostos/ Potenciais (mV) Epc (mV) Epa (mV) ipa/ipc (1) (mA) ΔEp (1) (mV) Epc Epa ipa/ipc (2) ΔEp (2) L-CN -564 -442 0,67 122 -1436 -1313 0,83 123 L-NO2 -926 -816 1,33 110 -1187 -1046 0,98 141 Fonte: Autor (2018). Conforme os dados apresentados na tabela acima, é possível verificar-se que os processos redox dos derivados L-CN e L-NO2 são quase-reversíveis. De acordo com Brownson (BROWNSON; BANKS, 2014) para processos eletronicamente quase- reversíveis a corrente é proporcional à velocidade de varredura e o valor de ΔEp é maior que 59 mV para processos redox envolvendo 1 elétron. Tais características estão de acordo com as apresentadas nos voltamogramas cíclicos dos derivados. O voltamograma cíclico do ligante Isoniazida em DMSO, conforme figura 62, apresentou um perfil irreversível, mostrando apenas um pico catódico em -1170 mV. Conforme observado por Dadda e colaboradores (DADDA et al., 2015), a INH em meio aquoso pode sofrer uma redução do grupo hidrazida, gerando a isonicotinamida, a partir da liberação de uma molécula de amônia, conforme figura 63. Como o voltamograma da INH foi obtido em DMSO neste trabalho, o pico catódico observado é provavelmente referente a redução da dupla ligação carbono- nitrogênio do anel piridínico. Tal atribuição também é válida para o processo de redução da INH, conforme descrito na literatura (DADDA et al., 2015). 89 Figura 62. Voltamograma cíclico da INH em DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC e 100 mV.s-1. Fonte: Autor (2018) Figura 63. Atribuição do processo de redução da INH em meio aquoso. Fonte: Autor (2018) 5.4.2 Voltametria Cíclica dos complexos [Cu(L)Cl2], onde L = Phendiona, L-CN e L-NO2 Os voltamogramas cíclicos dos complexos [Cu(L)Cl2] apresentaram apenas um par redox referente ao processo Cu2+/Cu+. Para o complexo CuPhend foi observado um pico catódico em -111 mV e o anódico em 623 mV, conforme figura 64, referentes aos processos Cu2+/1+ e Cu1+/2+ respectivamente. Adicionalmente, foi observado que com a variação da velocidade de varredura os processos deslocavam no sentido de aumentar o ΔEp, sendo uma característica de sistemas quase-reversível, conforme descrito por (BROWNSON; BANKS, 2014). Na tabela 16, estão apresentados os dados do voltamograma do CuPhend, conforme observado a relação da corrente de pico catódico 1000 500 0 -500 -1000 -1500 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 -1170 mV C o rr e n te (  A ) Potencial (mV) N NH NH2 O N NH2O + NH3 e-, 2H+ 90 (Ipc) com o quadrado da velocidade de varredura (V1/2) obteve um R2 (coeficiente linear) de 0,957. Tabela 16. Dados do voltamograma do CuPhenD em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC. Compostos/ Potenciais Epc (mV) Epa (mV) ipa/ipc (mA) ΔEp (mV) Ipc/V1/2 Coeficiente linear CuPhend -111 623 0,91 335 0,957 Fonte: Autor (2018). Figura 64. Voltamograma cíclico do CuPhend em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs-1. Fonte: Autor (2018) Segundo Saravani e colaboradores (SARAVANI et al., 2007), os complexos [Cu(bpy)(phendione)Cl]PF6 e [Cu(phen)(phendione)Cl]PF6, sendo bpy e phen referente aos ligantes bipiridina e fenantrolina respectivamente, apresentaram um par redox referentes aos processos Cu2+/1+ e Cu1+/2+ com potencias catódicos de -230 a -168 mV versus NHE. Os voltamogramas dos complexos CuLCN e CuLNO2 também apresentaram apenas um par redox, conforme figura 65. A tabela 17, demonstra os dados dos voltamogramas destes complexos, podemos observar que os potencias do complexo CuLNO2 estão mais positivos em relação ao CuLCN, tal fato ocorre devido o maior caráter receptor do grupo substituinte nitro frente ao ciano, de acordo com o discutido nas sessões de infravermelho e Uv-Vis. Desta forma, o centro metálico no complexo CuLNO2 1000 800 600 400 200 0 -200 -400 -600 -800 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 C o rr e n te ( m A ) Potencial (mV) 91 tem uma maior deficiência em densidade eletrônica, tendo como consequência, um menor potencial para promover a redução do cobre em relação ao CuLCN. Figura 65. Voltamogramas cíclicos do CuLCN (Vermelho) e CuLNO2 (preto), em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs-1. Fonte: Autor (2018) Tabela 17. Dados dos voltamogramas cíclicos dos complexos CuLCN e CuLNO2 em DMSO 0,1 M TBAP a 25ºC. Compostos/ Potenciais (mV) Epc (mV) Epa (mV) ipa/ipc (mA) ΔEp (mV) E1/2 (mV) Ipc/V1/2 Coeficiente linear CuLCN -162 33,7 0,5 195,2 -64,15 0,995 CuLNO2 -53 97 0,44 150 22 0,997 Fonte: Autor (2018). Conforme os dados eletroquímicos da tabela 17, para os complexos CuLCN e CuLNO2 foi verificado que ambos os processos eletroquímicos apresentados são quasi- reversíveis. De acordo com Rajebhosale e colaboradores (RAJEBHOSALE et al., 2017), complexos de cobre com derivados imidazólicos de formula geral [Cu(L)(NO3)2], com L= derivados obtidos a partir da reação de condensação da phendiona com salicilaldeído e benzaldeído respectivamente, apresentaram um par redox, com picos catódicos em torno de -200 mV. 600 400 200 0 -200 -400 -10 -5 0 5 10 15 C o rr e n te (  A ) Potencial (mV) 92 A tabela 18 apresentou a comparação dos potencias de picos catódicos dos complexos [Cu(L)Cl2], podemos verificar novamente que o ligante L-NO2 mostrou o maior caráter receptor entre os derivados fenantrolínicos, conforme observados nas discussões das técnicas espectroscópicas, devido o menor potencial para redução do centro metálico comparativamente aos complexos CuLCN e CuPhend, respectivamente. Tabela 18. Potenciais catódicos dos complexos em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC. Compostos/ Potenciais Epc (mV) CuPhend -111 CuLCN -162 CuLNO2 -53 Fonte: Autor (2018). 5.4.3 Voltametria Cíclica dos complexos [Cu(L)(INH)2]Cl2, onde L= Phendiona, L- CN e L-NO2 Nos estudos eletroquímicos dos complexos [Cu(L)(INH)2]Cl2 em DMSO e 0,1 mol L-1 TBAP , foi possível observar dois pares redox, referente aos processos Cu2+/Cu+ e Cu+/Cu0. De acordo com Patel e colaboradores (PATEL; SINGH; GUNDLA, 2006) complexos de cobre com fenantrolina e bipiridina podem apresentar os dois pares de processos Cu2+/Cu+ e Cu+/Cu0, entretanto, tal observação mostrou ser dependente do ligante adicional na esfera de coordenação. O voltamograma do CuPdI, conforme figura 69, apresentou dois processos catódicos em 22 mV/(Cu2+→Cu+) e -221 mV/(Cu+→Cu0) e os anódicos em 217 mV/(Cu0→Cu+) e 491 mV/(Cu+→Cu2+), respectivamente. Com a variação da velocidade de varredura também foi ob’servado o deslocamento destes potencias, diminuindo a reversibilidade dos processos em altas velocidades. 93 Figura 66. Voltamogramas cíclicos do CuPdI em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs-1. Fonte: Autor (2018) A partir dos dados do voltamograma cíclico do complexo CuPdI, descritos na tabela 19, podemos verificar que os processos redox do metal neste complexo são configurados como quasi-irreversíveis (BROWNSON; BANKS, 2014). Tabela 19. Potenciais do CuPdI em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC. Composto/ Potenciais (mV) Epc (mV) Epa (mV) ΔEp (1) (mV) Ipc/V1/2 Coeficiente linear Epc Epa ΔEp (2) Ipc/V1/2 Coeficiente linear CuPdI 22 491 513 0,997 -221 217 438 0,994 Fonte: Autor (2018). Os voltamogramas cíclicos dos complexos CuCNI e CuNO2I também apresentaram dois processos de redução e oxidação do cobre, mostrando novamente os potencias do complexo com o L-NO2 em regiões mais positivas em relação ao com o ligante L-CN, conforme observado na figura 70. 800 600 400 200 0 -200 -400 -600 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 C o rr e n te ( m V ) Potencial (mV) 94 Figura 67. Voltamogramas cíclicos do CuCNI (vermelho) e CuNO2I (preto), em DMSO e 0,1 M de TBAP a 100 mVs-1. Fonte: Autor (2018) Conforme os dados apresentados para o CuCNI e CuNO2I, na tabela 20, podemos avaliar novamente a quase reversibilidade dos processos do cobre, além disso, a substituição dos cloretos pela INH, estabilizou o sistema de forma a possibilitar a observação o par redox Cu+/Cu0. Tabela 20. Dados eletroquímicos para o CuCNI e CuNO2I em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC. Compostos / Potenciais (mV) Epc (mV) Epa (mV) ΔEp (1) (mV) Ipc/V1/2 Coeficiente linear Epc Epa ΔEp (2) mV Ipc/V1/2 Coeficiente linear CuCNI 140 303 163 0,985 -206 -3,13 203 0,999 CuNO2I 272 437 165 0,985 8,1 133 125 0,996 Fonte: Autor (2018). A partir da comparação dos potencias catódicos (Cu2+→Cu+) dos complexos [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2, demonstrado na tabela 21, podemos observar que os complexos com o ligante isoniazida estão em regiões mais positivas em relação aos 600 400 200 0 -200 -400 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 C o rr e n te ( m A ) Potencial (mV) 95 compostos precursores, confirmando que a INH (σ doador) tem uma maior força de desdobramento do campo ligante em relação aos cloretos (π doador). Tabela 21. Potenciais catódicos dos complexos [Cu(L)Cl2] e [Cu(L)(INH)2]Cl2 em DMSO e 0,1 M TBAP a 25ºC. Compostos/ Potenciais Epc (mV) CuPhend -106 CuLCN -162 CuLNO2 -53 CuPdI 22 CuCNI 140 CuNO2I 272 Fonte: Autor (2018). Os perfis quasi-reversíveis dos compostos indicam que, com a modificação do estado de oxidação do centro metálico, está ocorrendo alterações estruturais, de modo que seja observado a variação dos potencias com as velocidades de varredura, tal característica também foi observado por Rajebhosale e colaboradores (RAJEBHOSALE et al., 2017), para complexos octaédricos de cobre com derivados fenantrolínicos . É importante salientar que todos os complexos apresentaram potencias redox dentro da faixa para geração dos radicais livre oxigenados no meio biológico que é entre -0,324 a 0,460 V (BETANZOS-LARA et al,.2015). Adicionalmente, tal dado também enfatiza que o cobre pode participar da ativação do ligante isoniazida no meio celular a partir de uma reação redox em que a INH será oxidada, principal mecanismo de ação deste fármaco na atividade antitubercular(DE AGUIAR et al., 2015). 96 6.0 CONCLUSÃO Na espectroscopia vibracional na região do infravermelho, foi identificado os principais modos vibracionais dos derivados fenantrolínicos que indicam a formação destes ligantes, tendo como exemplo, o estiramento carbonílico (C=O) para a phendiona e os estiramentos indicativos do anel imidazólico e dos grupos substituintes ciano e nitro para os compostos L-CN e L-NO2. Além disso, a partir dos espectros de IV dos complexos e ligantes, foi possível determinar o modo de coordenação dos derivados fenantrolínicos e da INH, sendo via N,N’ e N,O’ respectivamente. As bandas metal-ligante foram observadas pelos espectros Raman, podendo ser também avaliado por esta técnica, a modificação da simetria dos complexos, com a substituição dos cloretos pelas INH, de modo que as bandas da isoniazida demonstrarem inativas no Raman neste ambiente químico. A espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e visível, indicou a coordenação dos ligantes a partir das transições intraligantes na região de 200 a 400 nm e bandas d-d nos espectros eletrônicos dos complexos. Os complexos [Cu(L)Cl2] apresentaram as transições d-d nas regiões de 767 nm (CuPhend), 741 nm (CuLCN) e 732 (CuLNO2) e para os compostos [Cu(L)(INH)2]Cl2 em 760 nm (CuPdI), 721 nm (CuCNI) e 719 nm (CuNO2I), demostrando a seguinte relação de desdobramento do campo ligante Cl- < INH < Phendiona < L-CN < L-NO2 respectivamente. Adicionalmente, a partir da técnica de fluorescência, foi possível verificar a emissão dos ligantes phendiona, L-CN e L-NO2, em 557, 488 e 564 nm, respectivamente. Além disso, observou-se que os complexos com a phendiona não apresentaram mais emissão e para os compostos com os derivados L-CN e L-NO2 verificou-se uma inibição da fluorescência destes compostos em relação ao ligante livre, devido a coordenação do Cu2+. Através das voltametrias cíclicas dos complexos, observou-se os potencias redox para os pares Cu2+/1+ nos voltamogramas dos complexos [Cu(L)Cl2], porém, com a substituição dos cloretos pela INH, foi possível observar os pares redox Cu2+/1+ e Cu1+/0. A partir dos resultados eletroquímicos também foi observado o alto caráter π receptor do ligante L-NO2, devido os potencias do metal nos complexos com este derivado estarem em regiões mais positivas, comparativamente aos demais. Além disso, pelos voltamogramas dos complexos foi avaliado que todos os compostos apresentaram 97 potencias dentro da faixa redox do meio biológico, possibilitando assim a formação do Cu+ no meio celular. Assim, os resultados obtidos a partir das técnicas espectroscópicas e eletroquímicas utilizadas para a caracterização dos compostos sintetizados neste trabalho indicaram uma boa correlação com as características esperadas para as estruturas propostas, indicando, portanto, a obtenção dos compostos de interesse. 98 REFERÊNCIAS ABDUS SUBHAN, M et al. Spectroscopic analysis, DNA binding and antimicrobial activities of metal complexes with phendione and its derivative. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc v. 118, p. 944–950 , 2014. Disponível em: .1873-3557 (Electronic)r1386-1425 (Linking). AHMED, Shaikh Kabeer; KHALED, Shaikh. Syntheses, spectral characterization, thermal properties and DNA cleavage studies of a series of Co(II), Ni(II) and Cu(II) polypyridine complexes with some new imidazole derivatives of 1,10-phenanthroline. Arabian Journal of Chemistry p. 1–10 , 2015. AKALIN, Elif; AKYUZ, Sevim. 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