Novo complexo de lantânio como catalisador na hidrólise de ésteres de fosfato

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2020.A atividade catalítica dos íons lantanídeos frente à hidrólise de ésteres de fosfato é notável quando comparada a outros metais de transição de alto desempenho biológico. Tais sistemas não são modelos que mimetizam propriamente a catálise enzimática, mas podem oferecer condições que se assemelham às observadas nos sítios ativos das enzimas. Esses complexos modelos além de servirem para estudos biológicos, podem apresentar aplicações importantes, tais como atividade farmacológica e catalisadores em processos industriais. Levando em consideração o conjunto de efeitos que contribuem para a atividade catalítica destes complexos modelos, a segunda esfera de coordenação apresenta um papel de suma importância na eficiência destas moléculas, sendo que tais estudos aplicados a complexos lantanídicos são pouco explorados. Dentro deste contexto, o presente trabalho contempla a síntese de um novo complexo de lantânio utilizando o ligante 2-((bis(piridin-2-ilmetil)amino)metil)-6-(((2-hidroxi-5-metil-3-(((3-(metilamino)propil)amino)metil)benzil)(piridin-2-ilmetil)amino)metil)-4-metilfenol (H2L2). O complexo foi caracterizado por diversas técnicas incluindo: espectroscopia no infravermelho, espectroscopia eletrônica, espectrometria de massa, difração de raios X em monocristal e titulação potenciométrica. Testes de reatividade frente à hidrólise do bis(2,4-dinitrofenil)fosfato (2,4-bdnpp) e 2,4-dinitrofenilfosfato (2,4-dnpp) foram realizados. Tais estudos em solução indicaram que o complexo inicialmente mononuclear dá origem a uma espécie binuclear durante a cinética de hidrólise do 2,4-bdnpp e 2,4-dnpp. O complexo apresentou um fator de aceleração de 30.000 vezes na hidrólise do diéster e 240 vezes na hidrólise do monoéster. A eficiência catalítica é 1.23 vezes maior na hidrólise do monoéster quando comparada ao diéster. Testes iniciais da interação do complexo ao ácido desoxirribonucleico (DNA) revelaram uma constante de ligação intrínseca na ordem de 10^4 (mol^-1 L), sendo que estudos mais aprofundados sobre possíveis mecanismos de clivagem do DNA estão em andamento.Abstract: The catalytic activity of lanthanide ions in the hydrolysis of phosphate esters is remarkable when compared to other transition metals of high biological performance. These systems are not models that properly mimic enzymatic catalysis, but may offer conditions that resemble those observed in enzyme active sites. These complex models besides being useful for biological studies may present important applications, such as pharmacological properties and catalytic activity in industrial processes. Taking into consideration the set of effects that contribute to the catalytic activity of these complex models, the second coordination sphere plays a major role in the efficiency of these molecules and such studies applied to lanthanide complexes are almost unexplored. Within this context, the present work contemplates the synthesis of a new lanthanum complex using the 2-((bis(pyridin-2-ylmethyl)amino)methyl)-6-(((2-hydroxy-5-methyl-3-(((3-(methylamino)propyl)amino)methyl)benzyl)(pyridin-2-ylmethyl)amino)methyl)-4-methylphenol (H2L2) ligand. The complex was characterized by several techniques including: infrared spectroscopy, electronic spectroscopy, mass spectrometry, single crystal X-ray diffraction and potentiometric titration. Reactivity tests in the hydrolysis of bis (2,4-dinitrophenyl) phosphate (2,4-bdnpp) and 2,4-dinitrophenyl phosphate (2,4-dnpp) were performed. These studies indicated that the initially mononuclear complex originates a binuclear species during the hydrolysis kinetics of 2,4-bdnpp and 2,4-dnpp. The complex showed a 30.000-fold rate enhancement in diester hydrolysis and 240-fold rate enhancement in monoester hydrolysis. The catalytic efficiency is 1.23 times higher in monoester hydrolysis when compared to diester. Initial tests of the interaction of the complex with deoxyribonucleic acid (DNA) revealed an intrinsic binding constant in the order of 10^4 (mol^-1 L) and further studies on possible DNA cleavage mechanisms are underway