Post on 01-Jul-2022
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO
Bruno de Paiva Martins
UMA PROPOSTA DE SÍNTESE DE TIOCAPSAICINÓIDES COMO POTENCIAIS
BIOCIDAS EM AMBIENTES MARINHOS
Campos dos Goytacazes
2011
Bruno de Paiva Martins
UMA PROPOSTA DE SÍNTESE DE TIOCAPSAICINÓIDES COMO POTENCIAIS
BIOCIDAS EM AMBIENTES MARINHOS.
Monografia apresentada à Universidade
Estadual do Norte Fluminense Darcy
Ribeiro como requisito parcial para
obtenção do título de Licenciado em
Química.
Orientador: Edmilson José Maria
Campos dos Goytacazes
2011
Bruno de Paiva Martins
UMA PROPOSTA DE SÍNTESE DE TIOCAPSAICINÓIDES COMO POTENCIAIS
BIOCIDAS EM AMBIENTES MARINHOS.
Monografia apresentada junto ao Centro
de Ciência e Tecnologia da Universidade
Estadual do Norte Fluminense Darcy
Ribeiro como requisito parcial para
obtenção do título de Licenciado em
Química.
Comissão Examinadora
______________________________________________________
Orientador: Prof. Edmilson José Maria (Doutor em Química)
______________________________________________________
Prof. Jose Glauco Ribeiro Tostes (Doutor em Química)
______________________________________________________
Prof. Rodrigo Rodrigues de Oliveira (Doutor em Química de Produtos
Naturais)
Campos dos Goytacazes, 23 de Setembro de 2011.
DEDICATÓRIA
A minha família que acreditou no meu
sonho e me deu todo o suporte para a
realização do mesmo e aos meus avós
(in memoriam) por ajudarem em minha
criação.
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais Carmen Cristina e José Romir pelo amor, dedicação,
confiança e por nunca deixarem de acreditar em meu sonho.
A minha irmã Bruna por querer seguir meus passos de cursar uma faculdade.
A minha namorada Nathalia Rodrigues, por estar sempre me apoiando nos
momentos bons e ruins, e pela paciência durante a realização do trabalho.
Aos meus companheiros e amigos de laboratório que sempre estão me
auxiliando: Marco Antônio, Karoline Campelo, Paula Gonsalves.
Ao professor Edmilson Jose Maria pela orientação e paciência nos
ensinamentos no laboratório.
Ao CNPq pela bolsa concedida através do PIBIC/PIBITI na UENF, para
realização do trabalho.
Aos professores do LCQUI pelos ensinamentos durante o curso de química.
Aos técnicos do LCQUI pelo suporte durante o curso e o desenvolvimento do
trabalho.
SUMÁRIO
RESUMO _______________________________________________________ i
ABSTRACT _____________________________________________________ ii
1- INTRODUÇÃO _________________________________________________ 1
1.1- MERCADO AGRICOLA ________________________________________ 6
1.2- MEDICINA ________________________________________________ 6
1.3- ANESTÉSICO ________________________________________________ 6
1.4- TOXICIDADE DOS CAPSAICINÓIDES _____________________________ 7
1.5- BIOINCRUSTAÇÃO ____________________________________________ 8
1.6- TRATANDO O PROBLEMA BIOINCRUSTAÇÃO_____________________ 10
1.7- SUBSTITUIÇÃO DOS ORGANOESTANICOS _______________________ 11
2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ______________________________________ 14
2.1- ALGUMAS ROTAS SINTÉTICAS DE ANÁLOGOS DE CAPSAICINA _____ 16
3- OBJETIVO ____________________________________________________ 19
4- METODOLOGIA ________________________________________________ 19
5- CONCLUSÃO __________________________________________________ 25
6- BIBLIOGRAFIA ________________________________________________ 26
i
RESUMO
Este trabalho tem como finalidade fazer uma breve revisão e uma proposta
para a síntese de tiocapsaicinóide, análogos de capsaicina um produto natural que é
o componente químico que gera a ardência característica às pimentas.
A capsaicina tem grande utilização fitoterápica e cosmética, principalmente
em cremes contra coceira e ardência. Atualmente podem-se observar muitos
trabalhos investigando suas propriedades antibacterianas.
Com a finalidade de inibir a fixação e o desenvolvimento de organismos
marinhos nos cascos das embarcações, pretende-se com este trabalho a proposta
de utilizar os tiocapsaicinóides sintetizados em testes de atividade anti-incrustantes.
ii
ABSTRACT
This paper aims to briefly review and a proposal for the synthesis of
tiocapsaicinoids, similar to a natural product that capsaicin is the chemical that
causes the burning feature to peppers.
Capsaicin has great use of herbal and cosmetic creams mainly against it ching
and burning. Today one can observe a lot of work investigating its antibacterial
properties.
In order to inhibit the establishment and development of marine organisms on
the hulls of vessels, the aim of this work was the proposal to use the tiocapsaicinoids
synthesized in testing anti-fouling activity.
1
1- INTRODUÇÃO
As tribos indígenas que habitavam as terras brasileiras na época do
descobrimento tinham em sua cultura o cultivo da pimenta. E com o descobrimento a
disseminação das sementes e frutos passou a ser maior e a pimenta começou a ser
utilizada por vários povos e de várias formas. (REIFSCHNEIDER, 2000)
O nome capsaicina foi aplicado em 1876, por Thresh, a um composto incolor,
que foi isolado a partir da oleoresina do Capsicum. O Oleoresin Capsicum resulta de
uma complexa mistura de substâncias chamadas capsaicinóides, retirados de
pimentas com alto índice de ardência, que geram sensação de queimação nas áreas
afetadas. (GENDRON L, 2006)
Um cientista húngaro chamado Endre Hogyes, foi o primeiro a extrair a
capsaicina, no ano de 1878, o qual chamou de capsaicicol, ele também descobriu
que ela estimulava a membrana das mucosas da boca e estômago e aumentava a
secreção do suco gástrico. A capsaicina foi sintetizada pela primeira vez em 1930
por E. Spatti e F. S. Darling. Depois de alguns anos muitos autores se interessaram
em tentar sintetizar esta substância, assim como seus análogos. A homologação e
elaboração da cadeia alifática apresentaram um grande desafio para os químicos,
bem como o controle estereoquímico da olefina E (trans). (SPATTI, ET AL, 1930)
Figura 1: Os capsaicinóides naturais
Capsaicina Dihidrocapsaicina
NordihidrocapsaicinaHomodihidrocapsaicina
Homocapsaicina
1 2
3 4
5
2
A exposição a está substância causa irritação à pele, aos olhos e à mucosa
do trato respiratório superior, gerando dor e desconforto, podendo gerar inflamações
e edemas nas áreas em que entra em contato. Esses efeitos podem durar de 30 a
60 minutos. Nos anos 60, este composto foi adequadamente caracterizado, sua
fórmula molecular corresponde a C18H27NO3 , se purificada e diluída cem mil vezes,
é tão ativa que pode produzir elevações na língua após longo período de
armazenamento. Esta substância, quando ingerida é responsável pela sensação de
ardor e dor na mucosa bucal, por estimular as secreções gástricas. Alguns estudos
já destacam a eficácia desta molécula em ativar certas subpopulações de neurônios
sensoriais, atuando sobre fibras mielinizadas delgadas. A capsaicina possui
propriedades descongestionantes, e em concentrações adequadas favorece a
produção de endorfinas cerebrais, pois estimulam receptores opióides que também
são ativados pelos hipnoanalgésicos, responsáveis pela sensação de bem-estar e
analgesia. (GENDRON L, 2006)
As pimentas trazem características especiais com seus variados sabores e
tipos de cores, na gastronomia traz cores aos pratos e são qualificadas como um
alimento plenamente integrado à cultura e aos costumes de diversos países do
mundo, principalmente no Brasil e no México, onde são os principais ingredientes
responsáveis pelas particularidades e qualidades gastronômicas típicas.
(REIFSCHNEIDER, 2000)
As espécies de pimentas do gênero Capsicum pertencem a família
Solanaceae. Dentre as espécies do gênero Capsicum, cinco dessas espécies
podem ser cultivadas e utilizadas pelo homem, pois já foram
domesticadas: Capsicum annuum, bacccatum, chinense, frutescens e pubescens.
Destas, apenas a pubescens não é cultivada no Brasil. As pimentas do
gênero Capsicum, são provenientes do continente americano.
O centro de diversidade da espécie C. annuum var. annuum, a forma mais
variável e cultivada, inclui o México e América Central; de C. frutescens, inclui as
terras baixas do sudeste brasileiro até a América Central e as Antilhas (Índias
Ocidentais), no Caribe; de C. baccatum var. pendulum, a Bolívia (maior diversidade)
e o sudeste brasileiro; e de C. chinense, a mais brasileira das espécies
domesticadas, é a Bacia Amazônia. (CARVALHO; BIACHETTI, 2004)
3
Dentre uma das características das pimentas está a pungência que é definida
como a combinação entre sabor e odor, sendo que os bulbos intactos não possuem
a propriedade de irritação da mucosa do nariz e da boca e poder lacrimógeno, que
somente se percebe após a ruptura dos tecidos, e a determinação desta
característica, das muitas variedades de pimentas e dos alimentos preparados com
elas, tem sido há muito tempo a meta de cozinheiros e pesquisadores. Em 1912,
Wilbur L. Scoville, um farmacologista da companhia Parke Davis desenvolveu um
método para separar as pimentas de acordo com sua pungência. O método
desenvolvido leva em conta o julgamento humano e, portanto subjetivo, pode gerar
muitos erros, quando se tem diferentes opiniões. (SCOVILLE, 1912).
Quando o fruto da pimenta sofre qualquer dano físico pode-se medir em
Unidades de Calor Scoville („Scoville Heat Units-SHU‟) o valor da pungência. Este
valor SHU pode variar de zero onde podemos perceber que são pimentas doces até
300.000 onde temos as pimentas muito picantes que possuem um alto teor de
capsaicina como a habanero e a cumari-do-pará. A cor dos frutos maduros é
vermelha, mas pode variar desde o amarelo-leitoso, amarelo-forte, alaranjado,
salmão, vermelho, roxo até preto. O formato varia entre as espécies e dentro delas,
existindo frutos alongados, arredondados, triangulares ou cônicos, campanulados,
quadrados ou retangulares. (CARVALHO; BIACHETTI, 2004)
No teste original, Wilbur misturou pimentas puras moídas com açúcar e água.
Provadores tomavam a solução em concentrações crescentemente diluídas, até que
eles alcançaram o ponto que o líquido já não queimava a boca. Um número foi então
dado a cada pimenta, baseado em quanto precisou ser diluída até que eles já não
pudessem provar (sentir) o calor. (SCOVILLE, 1912)
A ardência ou fator de calor das pimentas é medida em múltiplos de 100
unidades. Da Sweet Bell, zero unidades de Scoville ao poderoso Habanero, 300.000
unidades de Scoville. A Capsaicina fica entre 15.000,000 e 16.000,000 unidades de
Scoville. Já a Dihidrocapsaicina fica em 15.000,000 unidades de Scoville.
(SCOVILLE, 1912)
Nos dias atuais podemos analisar a pungência de pimentas utilizando alta
tecnologia, com uma técnica chamada de HPLC, (do inglês High Performance Liquid
Chromatography). Este método foi desenvolvido por James Woodbury da Cal-
Compack Foods em 1980. O processo visa dissolver uma amostra de pimentas
4
moídas em etanol saturado com acetato de sódio para separar os capsaicinóides. O
processo da quantificação funciona, basicamente, pela adsorção do analito de
interesse na fase estacionária. O tempo de retenção permite a separação das várias
substâncias que compõe a amostra (analito(s) e interferentes) que mede o nível de
capsaicina em partes por milhão (ppm), os quais são então convertidos para S.U.,
medida standard usada pela indústria. (WOODBURY, 1980)
O método é sensível para 2 partes por milhão, cerca de 30 S.U., o qual
significa dizer que testar pimentas individualmente é agora muito mais confiável. A
respeito de o método HPLC ser muito apurado deve-se ter em mente as diferenças
entre uma mesma variedade quanto a sua localização de plantio, estação, solo,
fertilizantes, umidade e calor, o que pode acarretar diferentes valores de pungência.
(WOODBURY, 1980)
Figura 2 - Escala de Scoville
Na tabela 1 pode-se observar algumas das variedades de pimentas e sua
unidade Scoville. Devido a condições de crescimento, solo e temperatura, pimentas
tendem a variar entre níveis mais acima ou abaixo dos aqui listados, mas também
pode ir além deles.
5
Tabela 1 - ardência das pimentas
6
1.1- MERCADO AGRÍCOLA
No Brasil o agronegócio de pimentas é muito expressivo e vem envolvendo
produtores rurais, pequenas fábricas artesanais de conserva e pimentas decorativas,
indústrias que fabricam molhos, geleias e até a exportação de páprica por empresas
multinacionais. A produção de pimenta, como condimento de mesa e de produtos
alimentícios industrializados cresce a cada dia e caracteriza-se como uma atividade
lucrativa. Sua importância é atribuída principalmente as suas propriedades
peculiares de sabor, aroma e cor dos alimentos. Além disso, pesquisas científicas
atuais mostram que a mesma substância que confere gosto picante às pimentas -
capsaicina - apresenta propriedades terapêuticas ativas no tratamento de algumas
enfermidades (AVELAR, 2005).
1.2- MEDICINA
Estas substâncias chamadas de capsaicinóides, por serem conhecidas por
sua pungência vêm sendo estudadas por pesquisadores do mundo inteiro e os
estudos conferem à capsaicina uma atividade antihiperlipidêmica (KUDA; IWA;
YANO, 2004), propriedades antiinflamatórias (SURH; LEE; LEE, 2002),
antioxidantes (SURH; LEE; LEE, 2002; GANJI, 2004), além de efeito quimio
preventivo (SURH; LEE; LEE, 2002; LEE, ET AL., 2005) e efetivos no tratamento de
um número de desordens de fibras nervosas, incluindo dor associada com artrite,
cistite e neuropatia diabética (NUEZ, 1995). As pimentas ainda contêm altas
concentrações de vitamina A e C, consideradas nutrientes anticancerígenos (KUDA;
IWAI; YANO, 2004).
1.3- ANESTÉSICO
O primeiro anestésico, o éter, foi introduzido em 1846, revolucionando a
prática cirúrgica, no entanto não é mais utilizado, pois foi comprovado que causa
danos ao fígado. Conceitualmente, pouca coisa mudou desde então.
Um novo tipo de anestésico que usa a capsaicina pode representar uma
alternativa para o combate à dor em cirurgias, tratamentos dentários e partos.
7
Os anestésicos (substâncias que deixam as pessoas sem a sensação de dor
causando insensibilidade) agem em todas as células nervosas, e não apenas nas
que transmitem a dor, o que provoca paralisia e torpor temporário. Enquanto os
analgésicos agem apenas para aliviar a sensação de dor sem causar inconsciência
ou insensibilidade.
A capsaicina poupa os neurônios responsáveis pelo movimento dos músculos
ou pelo tato. Muitos cientistas já vêm testando esta substância como anestésico em
ratos e já tem expectativas de uso também em pessoas. Durante os testes os
cientistas injetaram nos ratos um composto de capsaicina e um derivado da
lidocaína, um anestésico comum. Em conjunto, eles afetaram apenas os neurônios
que sentem a dor, impedindo-os de transmiti-la para o cérebro. Os ratos foram
submetidos a forte calor e alguns tiveram as patas feridas, e ainda assim
continuavam agindo normalmente. A injeção levou cerca de 30 minutos para fazer
efeito, que se prolongou por várias horas.
1.4- TOXICIDADE DOS CAPSAICINÓIDES
Um método para determinar o nível tóxico letal dos capsaicinóides em
animais, e extrapolando para seres humanos, pesquisadores utilizaram ratos,
camundongos, cobaias e coelhos. Foi administrada capsaicina pura, intravenosa e
subcutaneamente, no estômago e aplicação tópica, até a morte dos animais. A dose
tóxica letal de capsaicina, medida em miligramas por Kg do animal foi de 0,56 mg,
intravenosa, até 190 mg, quando consumida e 512 mg na aplicação tópica. A
provável causa da morte em todos os casos foi parada respiratória. Em seres
humanos a dose tóxica está em torno de 13 gramas de capsaicina cristalina pura.
Acredita-se que doses maiores que esta poderiam ser letais, logo uma pessoa teria
que consumir cerca de 1,8 litros de molho Tabasco de uma vez para ficar
inconsciente. (KAGA, 1996)
Existem pesquisas do perigo em seres humanos de vários produtos que
contém capsaicina como ingrediente. Óleoresinas de capsicum é um ingrediente
8
extremamente forte usado em molhos picantes. Para algumas pessoas, com poucos
botões gustativos, estes molhos não chegam a preocupar, mas para outras ocorre
uma reação muito negativa, experimentando queimaduras severas e algumas vezes
com bolhas na boca e na língua. Outra reação imediata pode ser náusea, alteração
na respiração, desmaio e vômito espontâneo. (KAGA, 1996).
Nos frutos da pimenta a capsaicina é detectada em função dos genótipos e
das condições ambientais. O inicio do acumulo pode ser verificado de 14 a 40 dias
após a antese, sendo no máximo de 25 a 70 dias e o decréscimo acima de 50 dias
após o florescimento (ESTRADA, ET AL., 2000; KIRSHBAUM-TITZE, ET AL., 2002;
CURRY, ET AL., 1999).
Algumas pesquisas já comprovam que frutos de pimenta cultivados na
primavera-verão possuem uma maior pungência frente os que são cultivados no
outono-inverno. Este fato se deve ao estresse que influencia a via dos
fenilpropenóides e afeta indiretamente a síntese de capsaicinóides (KIRSCHBAUM-
TITZE ET AL., 2002).
1.5- BIOINCRUSTAÇÃO
Imediatamente após o objeto ser colocado no mar, começa um processo
denominado bioincrustação onde se verifica a presença de macroorganismos
marinhos como algas e mexilhões. Os tipos de organismos podem ser divididos em
moles e duros. Os moles incluem microrganismos e algas, que formam uma película
que geralmente é viscosa. Os organismos duros são os cracas e balanídeos que
ficam permanentemente presos. A presença destes organismos levará a uma
significante resistência hidrodinâmica na embarcação. Esta resistência no navio
impede sua passagem através da água, resultando em um aumento no consumo de
combustível, causando altos custos operacionais e ambientais. Estima-se que isto
poderia significar para a indústria da navegação um aumento de 3 bilhões de dólares
no custo de combustível adicional, caso o casco não fosse tratado. Custos
adicionais ocorrem também quando as embarcações são levadas a docas secas,
isto inclui a limpeza do casco e o tempo perdido, que está estimado em 2,7 bilhões
9
de dólares anualmente. Além disso, os custos ambientais são provenientes não
apenas do aumento do consumo de combustíveis fósseis (fonte não renovável), mas
também do aumento das quantidades de dióxido de carbono (gás do efeito estufa) e
de outros poluentes atmosféricos (óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre,
hidrocarbonetos não queimados, ozônio etc). (ROUHI, A, 1998)
Figura 3a: Bioincrustação
Figura 3b: Bioincrustação
10
1.6- TRATANDO O PROBLEMA BIOINCRUSTAÇÃO
Os problemas relacionados com a bioincrustação marinha têm sido
enfrentados por alguns milhares de anos. Inicialmente, povos como os Fenícios e
Cartagineses usaram piche e possivelmente coberturas de cobre, enquanto outras
culturas usavam cera, alcatrão e asfalto para combater as incrustações nas obras-
vivas dos navios (YEBRA ET AL., 2004).
Por volta do século dezoito, o problema foi basicamente solucionado com a
aplicação de folhas de cobre aos cascos de madeira. Este método trabalhou bem,
minimizando o crescimento e diminuindo a necessidade de frequentes raspagens
nas obras-vivas das embarcações. (FERREIRA CEL, 2004)
Porém, quando da substituição das embarcações de madeira por cascos de
ferro e aço, tal procedimento ao ser continuado, e devido ao desconhecimento sobre
corrosão galvânica, foi entendido a duras penas que tal método de combate à
incrustação deveria ser abandonado. (FERREIRA CEL, 2004)
Atualmente no combate a bioincrustação, várias ações podem ser tomadas,
dependendo da situação e da aplicabilidade, pode ser feita a remoção mecânica dos
organismos incrustados de tempos em tempos; utilizar materiais menos propensos a
bioincrustação; usar proteção eletroquímica, etc. Porém o mais efetivo e econômico
método tem sido o uso de tintas anti-incrustantes contendo TBT (tributilestanho).
(FERREIRA CEL, 2004)
Com a finalidade de inibir a fixação e o desenvolvimento de organismos
marinhos, tratam-se os cascos das embarcações com compostos químicos. Estes
compostos conhecidos como anti-incrustantes são misturados à tinta que é utilizada
para pintar o casco de embarcações, podendo-se citar o óxido de tributilestanho
(TBTO) como o mais utilizado.
São muito efetivos, e foram utilizados como anti-incrustantes durante muitos
anos (organoestânicos também são aplicados na agricultura e na indústria de
madeira e plástico). A eficiência do TBTO vem de sua da liberação gradual do
biocida no casco, gerando a morte dos organismos incrustantes que estão na área
ao redor.
Estes compostos organoestânicos propiciaram uma economia de bilhões de
11
dólares para a indústria da navegação, visto que as embarcações economizavam
muito no consumo de combustível e do tempo de doca seca, na década de 1980 foi
descoberto que o TBTO e outros anti-incrustantes organoestânicos possuem o
tempo de meia vida no ambiente relativamente longos, superiores a 6 meses. O que
gera concentrações significativas destas substâncias que podem ser encontradas
tanto em sedimentos marinhos como na água. Como resultado desta
bioconcentração, não é difícil de que a concentração de TBTO nos organismos
marinhos possa ser 10000 vezes maior do que na água à sua volta.
Estes tipos de anti-incrustantes organoestânicos, além de serem poluentes
persistentes, também apresentam toxicidade crônica à vida marinha a níveis de ppt
e podem entrar na cadeia alimentar, sendo assim já foi possível observar, segundo
alguns autores que o TBTO causa deformação nas conchas de ostras, mudança de
sexo em lesmas e imposex (aparecimento de características masculinas na genitália
feminina) em caracóis. Muitos problemas são causados no sistema imunológico de
golfinhos, peixes e outros organismos marinhos, em função da bioconcentração de
compostos organoestânicos.
1.7- SUBSTITUIÇÃO DOS ORGANOESTANICOS
Durante uma assembleia, em novembro de 1999 da “International Maritime
Organization”-IMO, Agência das Nações Unidas, que é responsável por aprimorar a
segurança no mar e pela prevenção da poluição causada pelos navios, decidiu pela
proibição global de compostos organoestânicos como agentes biocidas em sistemas
de pintura anti-incrustantes de navios, que começaria a contar a partir de 1º de
janeiro de 2003, da aplicação tendo como prazo definitivo para que este tipo de
composto fosse banido dos mercados 1º de janeiro de 2008. O Japão já baniu o uso
dos anti-incrustantes organoestânicos e nos Estados Unidos o uso do tribulestanho
como anti-incrustante está bastante restrito, graças à lei de controle sobre tintas anti-
incrustantes à base de organoestanho, de 1988. (IMO)
Em razão dos problemas ambientais associados ao uso de tintas à base de
organoestânicos e seu gradativo banimento mundial pode-se observar muitos
esforços, nos últimos 10 - 15 anos, para desenvolver anti-incrustantes que sejam
12
menos prejudiciais ao ambiente, mas que possam manter a mesma eficácia dos
organoestânicos. Com isso uma nova geração de tintas anti-incrustantes começou a
ser utilizada. Esse novo grupo de tintas contempla atualmente 16 diferentes
compostos biocidas (tabela 2) que estão homologados pela IMO para utilização em
embarcações.
13
Tabela 2: Compostos biocidas que estão homologados pela IMO.
Fonte: * Ítalo B. Castro, 2011 Instituto de Oceanografia, Universidade Federal do Rio Grande.
14
Os compostos devem apresentar algumas características para que sejam
considerados ideais, das quais se pode citar:
Serem rapidamente degradados no ambiente, e rapidamente separados do
sedimento, resultando em:
o Concentrações não danosas ao ambiente;
o Biodisponibilidade limitada;
o No meio ambiente, serem tóxicos apenas aos organismos a que são
dirigidos;
o Resultar em bioconcentração mínima.
2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O processo de extração e isolamento da capsaicina natural apresenta alguns
inconvenientes relacionados à produção, aos fatores climáticos e a quantidade de
capsaicinóides nos frutos. Sua síntese depende também dos fatores externos como
temperatura e principalmente umidade, o que torna inadequado sua produção
padronizada no ponto de vista de escala comercial. Logo muitas destas sínteses de
capsaicina e análogos estão protegidas por patentes. Até hoje, dentre as várias
propostas sintéticas, pode-se citar seis (Tabela 3). Mas neste trabalho apresentam-
se apenas cinco, onde podemos classificá-las respectivamente como reação de
isomerização de olefinas Z e olefinas E via rearranjo de Claisien, reação de Wittig,
reação enzimática (biotransformação), reação radicalar e condensação em sistema
bifásico.
15
Tabela 3- Propostas de síntese da capsaicina e análogos
16
2.1- ALGUMAS ROTAS SINTÉTICAS DE ANÁLOGOS DE CAPSAICINA
Harumi Kaga relatou à isomerização de Z-olefinas para E-olefinas para a
síntese de capsaicinóides, no entanto, o procedimento mostra moderada
seletividade E/Z de no máximo 9:1.
Na presente síntese, a Capsaicina e seus análogos são classificados em três
grupos, que são capsaicinóides I (R = isopropil), capsaicinóides II (R = isobutil), e
capsaicinóides III (R = sec-butil), de acordo com os ramos terminais das moléculas
de ácidos graxos.
Existem limitações sobre os dados relativos aos efeitos biológicos dos
capsaicinóides, e não é fácil sua obtenção natural em um estado puro. Além disso,
capsaicinóides sintéticos são sempre acompanhados por seus isômeros Z, que não
ocorrem em natureza. Assim, temos estudado uma rota sintética estereoseletiva
para capsaicinóides, e também suas análises HPLC e CE (eletroforese capilar).
Com o objetivo de produzir o E-isômero, estudou-se uma alternativa de
abordagem através do rearranjo de Claisen para ortoéster, uma vez que este é
relatado por alcançar uma maior seletividade E na formação de uma dupla ligação
C-C.
Os capsaicinóides foram preparados a partir de dois ésteres. Todos os
capsaicinóides assim obtidos foram encontrados de uma forma cristalina para que
possam ser recristalizado a partir de certos solventes. (KAGA, H. ET ALLI., 1996)
Harumi Kaga também testou a técnica de introdução da ligação dupla E-C6
na molécula do ácido 8-metilnonenóico. Os resultados do estudo mostram que,
usando esta técnica a capsaicina é facilmente obtida em uma rota concisa propícia
para outros capsaicinóides. (KAGA, H. ET ALLI., 1996)
17
Kenji Kobata estudou o processo enzimático sintético sob leves condições e
sem agentes venenosos para estabelecer a fácil produção dos análogos de
capsaicina. Relatou também a hidrólise enzimática utilizando pó de fígado bovino e
acetona como um catalisador. Aplicações de enzima bruta ganharam importância
nas transformações orgânicas porque elas são baratas e facilmente biocatalisadas.
Hidrocloridrato de vanililamina foi condensado com um ácido graxo metil éster
utilizando fígado em pó e acetona. Esta reação procedeu em um sistema de duas
fases. A primeira consiste de ácidos gordos metil éster utilizado como substrato e em
condições reativas eram examinadas com metil tetradecanoato, como um modelo
substrato, e os rendimentos foram analisados pelo método HPLC.
Os analógicos com uma fração tetradecanoil foram obtidos utilizando o
hidrocloridrato de vanililamina e metil tetradecanoato. Foram dissolvidos em
diisopropiletilamina (tampão). Foi acrescentado, ainda, pó de fígado de frango e
acetona. A solução foi agitada com um agitador magnético a 37°C em um banho de
água. O rendimento após a reação de 24 horas sob esta condição foi de 14,8%. A
estrutura do produto foi confirmada pelo método de RMN de 1H.
Em resumo, os análogos de capsaicina com moléculas acil de vários
comprimentos de cadeia poderiam ser sintetizados pela utilização de uma
biocatálise, ou seja, pó de fígado e acetona. (KOBATA, K. T., 1996)
18
Edmilson Jose Maria Paula Gonsalves utilizaram reação radicalar entre o 5
metil-1-iodo-hexano e o ácido acrílico em presença do par bimetálico Zn/CuI foi
realizada para obtenção do ácido 8-metil-nonanóico, este foi submetido a reação de
acoplamento com a 4-hidroxi-3-metoxi-benzilamina (vanililamina) para obtenção da
dihidrocapsaicina. (MARIA, E.J., GOLÇALVES, P.S., 2009)
Wang Bo do Instituto de Química Medicinal, Departamento de Química da
Universidade de Shanghai, desenvolveu uma síntese altamente eficiente de
análogos da capsaicina, onde foi utilizada a condensação de vanilinamina com
cloretos de acila em um sistema bifásico H2O/CHCl3 em condições
brandas. Para C4-C18 alifáticos ou cloretos de acila aromáticos, os rendimentos
foram de até 93-96%, com elevado grau de pureza depois de um procedimento de
trabalho simples, e só 1-1, apenas 16 equivalentes de cloreto de acila eram
necessários na reação. (BO WANG, 2009)
19
3- OBJETIVO
a) Proposta de uma rota de síntese de análogos de capsaicinóides
utilizando como materiais de partida ácidos graxos saturados de
cadeia longa e aldeídos tri-hidroxilados.
b) Modificação da cadeia com a retirada do oxigênio da carbonila e a
adição de um enxofre para formação de tiocapsaicinóides.
4- METODOLOGIA
Passo 1
A estratégia de síntese dos análogos de capsaicina envolve a utilização de
aldeídos tri-hidroxilados (esquema 1) como material de partida para a síntese da
parte aromática. Esta foi submetida a uma reação de aminação redutiva do tipo
Leuckart, utilizando formiato de amônio como reagente em presença de DMF para
formação da tri-hidroxi metil-fenilamina.
Figura 4: síntese da 2,3,4-tri-hidroxi-benzilamina
20
Mecanismo Envolvido
1º Reação de aminação redutiva
Neste mecanismo temos o ataque da amônia no aldeído, seguido de um
rearranjo intramolecular dos prótons da amônia para o oxigênio da carbonila,
ocasionando a saída de água formando uma imina, onde o hidreto do formiato vai
atacar o carbono da imina formando o produto esperado.
Passo 2
Para a síntese do cloreto de decanoila, pode-se reagir o acido decanóico com
cloreto de tionila em presença de piridina. Faz-se a adição do cloreto de tionila com
ampola de bromo. (GONSALVES P.S., 2009)
Figura 5: síntese do cloreto de decanoíla
21
Mecanismo Envolvido
2º Reação de formação do cloreto de ácido
Neste mecanismo temos o ataque dos elétrons desemparelhados da hidroxila
do ácido na tionila, onde temos a saída de um cloro, seguido da desprotonação da
hidroxila e de um rearranjo intramolecular onde o cloro fica no lugar da hidroxila.
Formando o cloreto de ácido.
Passo 3
A etapa posterior consiste na utilização do cloreto de decanoila para formação
da cadeia lateral do análogo da capsaicina. Optou-se pela utilização do acido
decanóico, pois este apresenta semelhanças estruturais compatíveis com a
capsaicina, como: dez átomos de carbono na cadeia lateral. Com isso reagindo o
produto da primeira reação de aminação redutiva com o cloreto de decanoila, pode-
se obter um produto inédito.
Figura 6: Síntese do análogo da capsaicina
22
Mecanismo Envolvido
3º Reação de formação do análogo da capsaicina
Neste mecanismo temos o ataque nucleofílico da amônia na carbonila do cloreto de
ácido, seguido da saída do cloro e uma desprotonação da amônia. Formando o
análogo de capsaicina.
Passo 4
Por fim para obter o produto com o enxofre no lugar do oxigênio da carbonila,
faz-se uma reação com o reagente de Lawesson (P2S4), onde cada substituinte R no
anel pode ser uma hidroxila.
Figura 7: Síntese do tiocapsaicinóide
23
Mecanismo Envolvido 4º Reação de substituição do oxigênio pelo enxofre
Neste mecanismo temos a substituição do oxigênio da carbonila pelo enxofre
usando o Reagente Lawesson. Este quando em solução fica em equilíbrio com um
intermediário di-tio-fosfina que é mais reativo.
A reação com uma carbonila dá origem a um intermediário e a força motriz é
a formação de um vínculo estável P=S em um passo de ciclo conversão que se
assemelha a uma porção do mecanismo conhecido para a Reação de Wittig.
Reações de cetonas, amidas, lactamas e lactonas são normalmente mais
rápidas do que as reações de ésteres. Ésteres não são reativos dependendo das
condições de reação, o que permite transformações seletivas.
24
Esquema 1: Síntese com todos os aldeídos de partida.
25
5- CONCLUSÃO
A proposta de síntese dos tiocapsaicinóides 6a, 6b, 6c, 6d e 6e utilizando
derivados aminados provenientes de aldeídos aromáticos tri-hidroxilados poderá ser
uma rota sintética rápida. Estas moléculas poderão gerar grandes pesquisas na
medicina, assim como na área de síntese para melhoramento de rendimento e
ajustes nos mecanismos, se mostrarem um bom efeito antibacteriano.
Com os testes que serão feitos com as moléculas 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 6a, 6b,
6c, 6d e 6e para medir a ação anti-incrustante, poderemos ter produtos inovadores,
visto que estas moléculas nunca foram descritas na literatura e que por serem
orgânicas possuem um menor tempo de permanência no meio ambiente, o que é um
ponto favorável comparado com as tintas à base se TBTO.
26
6- BIBLIOGRAFIA
BO WANG, FAN YANG, YI-FAN SHAN, WEN-WEI QIU AND JIE TANG, Highly
efficient synthesis of capsaicin analogues by condensation of vanillylamine
and acyl chlorides in a biphase H2O/CHCl3 system. Institute of Medicinal
Chemistry, Department of Chemistry, East China Normal University, Shanghai
200062, China. accepted 14 April 2009.
CARVALHO, S. I. C.; BIANCHETTI, L. B. Sistema de produção de pimentas. 2004.
Disponível em: <http://www.cnph.embrapa.br/sistprod/pimenta/botanica.htm>.
Acesso em: 07-julho de 2011.
CURRY, J.; ALURU, M.; MENDOZA, M.; NEVAREZ, J.; MELENDREZ, M.;
O‟CONNELL, M.A. Transcripts for possible capsaicinoid biosynthetic genes are
differentially accumulated in pungent and non-pungent Capsicum spp. Plant
Science, v.148, p.47-57, 1999.
ESTRADA, B.; BERNAL, M.A.; DÍAZ, J.; POMAR, F.; MERINO, F. Fruit
development in Capsicum annuum : changes ic capsaicin, lignina, free
phenolics, and peroxidase patterns. Journal of Agricultural and Food Chemistry,
v.48, p.6234-6239, Nov. 2000.
FERREIRA CEL, GONÇALVES JEA AND COUTINHO R. Cascos de navios e
plataformas como vetores na introdução de espécies exóticas. In: Água de
Lastro e Bioinvasão, pp 143-155. Editora Interciência, Rio de Janeiro, RJ (2004)
GANJI, V.; KAFAI, M.R. Capsaicinoids in vegetative organs of Capsicum
annuum L. in relation to fruiting. American Journal of Clinical Nutrition.v.6, p.1500-
1507, 2004.
GENDRON L, LUCIDO AL, MENNICKEN F, O‟DONNELL D, VINCENT JP, STROH
T et al. Morphine and painrelated stimuli enhance cell surface availability of
27
somatic delta-opioid receptors in rat dorsal root ganglia. J Neurosci. 2006;
26:953-62.
IMO - http://www.imo.org/briefing/1998/fax04.htm, acessado em 15/08/2011.
ITALO B. CASTRO Tintas anti-incrustantes de terceira geração: novos biocidas
no ambiente aquático. Instituto de Oceanografia, Universidade Federal do Rio
Grande. aceito em 11/1/11.
KIRSCHBAUM-TITZE, P.; HIEPLER, C.; MUELLER-SEITZ.; PETZ, M. Pungency in
paprika (Capsicum annuum). 1. Decrease of capsaicinoid content following
cellular disruption. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v.50, p. 1260-1263,
Feb.2002.
KAGA, H. ET ALLI, A general and stereoselectives synthesis of capsaicinóides
via the orthoester claisen rearrangement. Tethahedron, v. 52, n. 25, p. 8451-
8470, 1996.
KAGA H, MIURA M, ORITO K., A Facile Procedure for Synthesis of Capsaicin, J.
Org. Chem.,54, 3477-3478, 1989
KOBATA K., YOSHIKAWA K., KOHASHI M., WATANABET., Enzymatic Synthesis
of Capsaicin Analogs with Liver Acetone Powder, Tetrahedron Letters, Vol. 37,
No. 16, pp. 2789-2790, 1996
KOBATA, K. T. TODO, S. YAZAWA, K. IWAI, AND T. WATANABE. 1998. Novel
capsaicinoid-like substances, capsiate and dihydrocapsiate, from the fruits of a
nonpungent cultivar, CH-19 sweet, of pepper (Capsicum annuum L.). J. Agric.
Food Chem. 46: 1695-1697.
KOBATA, K T., KOBAYASHI, M., KINPARA, S., WATANABE, T., Supercritical CO2
as a reaction médium for synthesis of capsaicin analogues by lipase-catalized
28
transacylation of capsaicin. School of food and nutrition Sciences, University of
Shizuoka, Japan. Accepted 9 july 2003.
KUDA, T.; IWAI, A.; YANO, T. Nutrition and sciences. Food and Chemical
Toxicology, v.5, p.1695-1700, 2004.
LEE, J.J.; CROSBY, K.M.; PIKE, L.M.; YOO, K.S.; LESKOVAR, D.I. Impact of
genetic and environmental variation on development of flavonoids and
carotenoids in pepper (Capsicum spp.). Scientia Horticulturae, v.106, p.341-352,
2005.
LI, X., DOBRETSOV, S., XU, Y., XIANG, X., HUNG, O.S., & QIAN, P.Y. Antifouling
diketopiperazines produced by a deep-sea bacterium, Streptomyces
fungicidicus. Biofouling, 22, 201-208. (2006)
MARIA, E.J., GOLÇALVES, P.S. Síntese e incorporação de substâncias
biocidas, análogos de capsaicina em Matrizes de Tintas Antiincrustantes.
Universidade Estadual do Norte Fluminense. Tese defendida em 2009.
NUEZ, F. El cultivo de pimientos, chiles y ajies. Madri: Ediciones Mundi-Prensa,
1995. SCOVILLE, W. Note on Capsicum. Journal American Pharm. Assoc. 1, 453,
1912.
PARANHOS R. R. Diterpenos da Alga Parda Canistrocarpus cervicornis (De
Clerck, 2006) como antiincrustantes naturais, 2007, Universidade Santa Úrsula.
RAILKIN, A.I. Marine biofouling: colonization processes and defenses, 1 edn.
CRC Press, Boca Raton, USA (2004).
REIFSCHNEIDER, F. J. B. (Org.) Capsicum: pimentas e pimentões no Brasil.
Brasília: Embrapa Comunicação para Transferência de Tecnologia/Embrapa
Hortaliças, 2000.
29
RISTORI, C. A.; PEREIRA, M. A. S.; GELLI, D. S. O efeito da pimenta do reino
moída frente a contaminação in vitro com Salminella Rubslaw. Rev. Inst. Adolfo
Lutz, v. 62, n. 2, p. 131-133, 2002.
SANTOS GONSALVES, PAULA DOS, Síntese e Incorporação de Substâncias
Biocidas, Análogos de Capsaicina em Matrizes de Tintas Antiincrustantes., ano
de obtenção: 2009 (Dissertação).
SPATTI, E.; DARLING, S. F. Ber. Dtsch. Chem. Ges., 63, 737-743. 1930
SURH, Y.J.; LEE, E.; LEE, J.M. The Capsaicin Study. Mutation Research. V.41,
p.259-267, 2002.
WAGNER, C. M. Variedade e base genética da pungência e de caracteres do
fruto: implicações no melhoramento de uma população de Capsicum annunnm
L. 2003. 104 p. Dissertação
WOODBURY, J. E.,1980, Determination of Capsicum pungency by high-
performance liquid chromatography and spectrofluorometric detection. J.
Assoc. Anal. Chem. 63, 556-558
YEBRA, D.M., KIIL, S., & DAM6JOHANSEN, K. (2004) Antifouling
technology6past, present and future steps towards efficient and
environmentally friendly antifouling coatings. Prog. Org. Coat., 50, 756104.
.