Prof. Dr. Pedro P. Corbi

Leandro Oliveira                                               103014Talitha Godoy                                                   118721

Data da realização: 11/04/2015

1.0 Introdução

O complexo Cis-Diaminodicloroplatina (II) é atualmente uma das principais

drogas utilizadas no combate ao câncer. [1]

Este complexo foi primeiramente descrito por Reiset em 1844 e, em 1854,

Peyrone descreveu outro composto de mesma fórmula molecular. Em 1893

Werner propôs que esses dois compostos eram isômeros cis-trans, como

ilustrado na Figura 01. [2]

Figura 01: Estruturas moleculares das formas Cis(direita) e Trans (esquerda).

Em 1969 Bernett Rosenberg, na Universidade de Michigan, performava

testes eletroquímicos com o objetivo de estudar os efeitos do campo elétrico

em culturas da bactéria Escherichia coli em uma solução de Cloreto de

Amônio. Sobre esta cultura eram aplicadas correntes utilizando-se um eletrodo

de Platina.[3]

Depois de um certo período, observou-se que as bactérias que cresciam

tinham sua morfologia bastonete alongada, tornando-se filamentosas similares

a um espaguete. Estudos da época determinaram que este efeito era resultado

da inibição da reprodução celular e consequência de produtos obtidos a partir

da hidrólise de Platina no eletrodo. [3]

Universidade Estadual de CampinasQI-543 - Laboratório de Química Inorgânica ExperimentalII

Experimento Nº04: Síntese da Cisplatina

Seus isômeros cis e trans foram amplamente estudados sendo observado

que a Cis-Diaminodicloroplatina (II) é capaz de encolher células tumorosas,

tendo potente atividade anticancerígena. [3]

O mecanismo de funcionamento da droga consiste em sua interação

covalente com a molécula de DNA através de uma ligação do metal com

átomos de nitrogênio das bases guanina ou adenina.[3]

Fármacos derivados da Cisplatina são conhecidos como “Fármacos de

segunda geração”, como exemplo, a Carboplatina. Este foi o segundo fármaco

de Platina a ser aaprovado pela Food and Drug Administration em 1985. Sua

estrutura possui ligantes carboxilato ao invés dos cloretos. Muitos outros

fármacos foram desenvolvidos baseados na estrutura inicial da Cisplatina,

todos com o principal objetivo de diminuir os efeitos colaterais e potencializar a

ação anticancerígena do fármaco da primeira geração. Algumas fórmulas

estruturais dos ativos estão explícitas na Figura 02. [4]

Figura 02: Fórmulas estruturais de outros complexos de Platina (II) utilizados para uso

clínico.

A descoberta da Cisplatina como droga é um ótimo exemplo de como um

experimento com resultados inesperados pode conduzir o experimentador a

desvendar questões inexploradas.

2.0 Objetivos

Sintetizar e caracterizar o fármaco cis-diaminodicloroplatina(II), ou

cisplatina utilizado no tratamento de câncer.

3.0 Metodologia Experimental[3]

3.1 Materiais utilizados

3.1.1 Reagentes

[K2(PtCl4)], KI, NH4OH 1M, KCl, Ag2SO4, Etanol e Éter.

3.1.2 Vidrarias

Béqueres de 10 e 25 mL, Barras magnéticas, Chapa magnética com

aquecimento, Espátulas, Pipetas Pasteur de 3 mL de vidro, Funil de Büchner,

Kitassato, Vidros de relógio.

3.1.3 Equipamentos

Espectrofotometro Cary (Agilent) com resolução de 4cm-1, varredura na

faixa de 490 a 4000 cm-1.

3.2 Procedimento Experimental

3.2.1 Síntese da cis-diaminodiiodoplatina (II)

3.2.1 Síntese da cis-diaminodiiodoplatina (II)

Preparou-se uma solução de [K2(PtCl4)](125,5 mg) em água (500uL) dentro de um béquer de 10 mL equipado

com Barra Magnética. Aqueceu-se sob agitação a

40ºC sobre a chapa e controlou-se a temperatura.

Adicionou-se uma solução de 300 mg de KI em 500 uL de água morna. Verificou-se

a variação de coloração. Aqueceu-se a mistura a 70 ºC sob agitação. Quando a

temperatura chegou próximo a 70ºC interrompeu-se o aquecimento e aguardou-se a solução resfriar até

temperatura ambiente.

Filtrou-se a mistura usando um pequeno pedaço de algodão em pipeta de

Pauster.

Transferiu-se o filtrado para um béquer de 25 mL e

adicionou-se gota a gota 1 mL NH4OH 1 mol.L-1 até que

o sobrenadante apresentasse coloração

amarelo ouro. Manteve-se o béquer sob agitação a

temperatura ambiente por 20 min.

Filtrou-se o sólido formado em funil de Buchner. Lavou-se o sólido com 500 uL de Etanol

gelado, seguido de 1mL de éter. Deixou-se o produto secando sob vácuo por 1

hora.

4.0Resultados e discussão

4.1 Síntese do complexo cis-diaminodiiodoplatina(II)

A primeira etapa do procedimento envolve a conversão do K2[PtCl4] a

K2[PtI4] e garante que o isômero cis, livre da presença de um contaminante

conhecido como Sal verde de Magnus ([Pt(NH3)4][PtCl4]), seja obtido. Isto

ocorre porque o Iodo possui um efeito trans direcionador mais forte do que

os ligantes Cloro.

Partiu-se de uma solução de 125,5 g de K2PtCl4 em 10 mL de água

deionizada sob agitação vigorosa e aquecimento a 40°C. A solução

apresentou coloração vermelha. Ao se adicionar uma solução de 300,2 mg

de KI dissolvidos em 500 μL de água morna verificou-se a alteração de

A uma solução de 63 mg de Ag2SO4 em 10 mL de água,

adicionou-se 100 mg do complexo obtido

anteriormente em pequenas porções.

Aqueceu-se a suspensão sob agitação a 70-80ºC por 10-12 minutos. Filtrou-se a

solução a vácuo.

Concentrou-se a solução até 2 mL. Adicionou-se

330 mg de KCl sob agitação e manteve-se o aquecimento a70-80 ºC

por 2-3 min.

Manteve-se o aquecimento por mais 5-8

minutos após a precipitação de cristais

amarelos.

Resfriou-se a mistura me um banho de gelo e filtrou-se o

precipitado com funil de Buchner. Lavou-se o

precipitadocom 500 uL de etanol gelado seguido de 1

mL de éter.

Secou-se o sólido sob vácuo. O produtos obtido foi pesado, e caracterizado por

espectroscopia na região do IR e medidas de ponto de fusão.

coloração da solução vermelha para marrom-esverdeada, tal como

ilustrado pela Figura 03.

(a) (b)

Figura 03: Solução de K2PtCl4 em água: (a) antes e (b) após a adição de uma

solução de KI em 500 μL de água morna.

A reação que explica o comportamento observado acima, pode ser

verificada pela Equação 01.

K2[PtCl4] + 4KI (em excesso) K2[PtI4] + nKCl (01)

O Iodeto de Potássio é adicionado intencionalmente em excesso, pois

desta forma sua concentração é alta o suficiente para deslocar a reação no

sentido de formação do complexo tetraiodado. Os íons iodeto agem como

nucleófilos e ligam-se no metal. Para otimizar a taxa de reação a

temperatura é levada a 70°C sob agitação.

Em seguida a solução é deixada para esfriar a temperatura ambiente e é

filtrada em uma pipeta de pasteur com algodão a fim de se remover

quaisquer sólidos presentes no meio.

Ao filtrado adicionou-se cerca de 2mL de NH4OH 1M sob agitação a

temperatura ambiente, até que a solução representada pela Figura 04

apresentasse uma coloração amarelo ouro.

Figura 04: Solução filtrada após adição de 1mL de NH4OH 1M. A coloração

marrom-escura forçou a adição de 1 mL de NH4OH 1M adicionais.

Esta etapa é crucial para o sucesso da síntese. Neste ponto, dois

ligantes Iodetos são substituídos por grupamentos Amino, passando

incialmente por um intermediário, tal como exposto pela equação 02.

(02)

O fenômeno que governa esta substituição foi introduzido por Chernyaev

em 1926 para explicar como que, ao variar-se a natureza dos ligantes em

complexos de geometrias quadrado planar ou octaédrica, é possível

obterem-se mudanças nas taxas de velocidades das reações. Este efeito é

conhecido como “efeito trans”. [1]

No efeito trans um grupo com alto caráter trans-direcionador aumenta a

labilidade do ligante diretamente oposto a ele. Desta forma, seu ligante

trans torna-se um bom grupo abandonador e consequentemente a reação

de substituição é mais favorável nesta posição. [5]

Após a formação do intermediário de tríodo K2[PtI3(NH3)] uma reação de

substituição governada pelo efeito trans ocorre. De acordo com a série

supracitada, o ligante I- possui um efeito trans direcionador maior do que o

NH3. Sendo assim, um ligante diametralmente oposto a um Iodo será

substituído por outro grupo NH3 fazendo com que o composto sintetizado

mantenha a configuração cis.[3]

O sólido obtido foi filtrado a vácuo, lavado com etanol gelado e éter para

remover quaisquer impurezas. O produto obtido apresentou coloração

amarela, tal como ilustrado pela Figura 05. Nesta foto pode-se ver a

presença de pontos vermelhos no filtro que podem ser atribuídos ao

K2[PtCl4] não reagido.

Figura 05: Sólido obtido após tratamento com NH4OH 1M seguido de filtração.

Obtiveram-se ao todo 0,1011g de [Pt(I2)(NH3)2] e o cálculo de rendimento

teórico é representado abaixo:

1 mol de [K2(PtCl4)] -------- 1 mol de cis -[Pt(I)2(NH3)2]

414,9 g de [K2(PtCl4)] ------ 483,1 g de cis - [Pt(I)2(NH3)2]

125,5 mg de [K2(PtCl4)] ----- X

X = 0,1461 g

Sendo assim o rendimento obtido foi de 69,2%. No momento da

pesagem o composto ainda estava molhado, o que pode ter afetado a sua

massa final. Também, como já citado acima, pode-se observar pela Figura

03, resquícios do reagente de partida. Sendo assim o produto final também

poderia estar contaminado com outros sólidos que não o de interesse.

4.2 Síntese do complexo cis-diaminodicloroplatina(II)

A segunda parte do experimento consistiu na obtenção de fato da

Cisplatina (II).

Para tanto, utilizou-se toda a quantidade de sólidos anteriormente

obtidos e misturou-se com Ag2SO4 em água formando a solução ilustrada

pela Figura 06.

Figura 06: Solução obtida da mistura entre Ag2SO4 em água e o complexo

obtido na primeira parte do experimento.

Este passo da reação tem o objetivo de formar o aquacomplexo, pois ao

misturar-se o complexo iodado com íons Prata, os ligantes Iodo são

substituídos por água. [3]

A formação do complexo final envolvendo ligantes Cloro é facilitada

quando da presença de espécies sulfonadas, e consequentemente o

rendimento da reação é maior. Por isso o Nitrato de Prata, originalmente

utilizado, é substituído pelo Sulfato de Prata. [3]

Ag2SO4(aq) SO4 + 2AgI (03)

Esta mistura, com aspecto ilustrado pela Figura 07, foi mantida sob

agitação e aquecimento por 10-12 minutos e em seguida é filtrada. O

filtrado é recolhido e concentrado até cerca de 2mL, quando adiciona-se

330 mg de KCl sob agitação e aquecimento até 80°C por 2 a 3 minutos.

Este procedimento é necessário porque desta forma os ligantes aqua são

substituídos pelos Cloretos, formando o composto desejado: a cis-

Diaminodicloroplatina (II). [1] A Equação 04 ilustra este passo.

Figura 07:Complexo aqua obtido da filtração de uma solução com Iodeto

de Prata precipitado.

SO4 + 2AgI KCl + K2SO4 (04)

No entanto, na prática, o aquecimento foi brusco o suficiente para que a

água evaporasse. Neste ponto adicionaram-se cerca de 2 mL de água e

ressuspenderam-se os cristais. Deixou-se a solução em banho de gelo por

5 minutos.

Ao filtrar-se a solução observou-se sobre o papel de filtro a obtenção de

poucos cristais amarelos. Deixou-se o sólido secando por cerca de uma

hora e meia. Verificou-se, após este tempo, que o líquido filtrado havia

evaporado e no fundo do Kitassato foi possível observar-se a presença de

sólidos amarelos.

Obtiveram-se ao todo 0,0095g de cis-[Pt(Cl2)(NH3)2] e o cálculo de

rendimento teórico é representado abaixo:

1 mol de cis - [Pt(I)2(NH3)2] -------- 1 mol de cis -[Pt(Cl)2(NH3)2]

483,1 g de cis - [Pt(I)2(NH3)2] ------ 299,83g de cis -[Pt(Cl)2(NH3)2]

0,1011 g cis - [Pt(I)2(NH3)2] ----- X

X = 0,0627 g

A massa de produto obtida no final foi de 0,0095 g, representando um

rendimento de 15%. O baixo rendimento pode ter tido como uma das

causas o fato dos cristais terem sidos ressuspensos em água. Talvez o

tempo de recristalização não tenha sido suficiente, fazendo com que parte

do produto fosse perdido durante a filtração.

4.3 Caracterização do complexo cis-diaminodicloroplatina(II)

Para a caracterização do composto utilizou-se dois métodos de diversos:

espectroscopia na região do infravermelho (utilizando a técnica ATR) e

medidas de ponto de fusão.

A espectroscopia na região do Infravermelho foi feita utilizando-se o

equipamento CARY pelo método ATR (Reflexão total atenuada). O espectro

obtido encontra-se na Figura 08.

Figura 08: Espectro obtido na região do Infravermelho utilizando-se a técnica ATR (Reflexão total atenuada).

Os estiramentos descritos pela literatura estão descritos pela Tabela 01.[1]

Tabela 01: Estiramentos dos complexos de Diaminodicloroplatina (II) descritos

pela literatura.

Isômero ʋ Pt-Cl (cm-1) ʋ Pt-N (cm-1)

Cis- Diaminodicloroplatina (II) 330,323 510

Trans- Diaminodicloroplatina

(II)365 572

A faixa de comprimentos de onda varria pelo espectrofotômetro não

inclui os estiramentos com relação a ligação Pt-Cl. Porém é possível notar-se

uma banda em 515 cm-1 que pode ser atribuída a um estiramento da ligação Pt-

N em um isômero cis.

A temperatura de fusão do composto, de fato, não foi observada, pois

este sofre decomposição a uma temperatura média de 270,4 °C.

5.0Conclusão

A síntese do composto Cis-Diaminodicloroplatina (II) permitiu a observação

do “efeito trans” que governa reações de substituição em compostos

inorgânicos. Este efeito define-se como a labilização de ligantes trans em

relação a outros ligantes, que podem ser chamados como ligantes trans-

direcionadores.

Este aspecto foi aplicado na prática ao se elaborar uma rota de síntese que

permitiu obter o isômero desejado, baseando-se na série de magnitude trans-

direcionadora dos ligantes. Por este motivo, inicialmente se obteve o complexo

Triiodado para depois converte-lo em um complexo Dicloro, mantendo a

isomeria desejada. [2]

O composto final obtido foi sólido e com coloração amarela, com

rendimento de 15%. O baixo rendimento pode ser justificado pela

ressuspenção em água dos cristais obtidos na última etapa da reação, que

podem ter “arrastado” parte do material obtido para a fase aquosa. O tempo de

recristalização foi insuficiente, causando o aparecimento de cristais amarelos

na água filtrada sob vácuo.

A caracterização do composto por espectroscopia pela técnica ATR

permitiu observar a banda em 515 cm-1 atribuída a um estiramento ʋPt-N de um

complexo cis. [2]

O ponto de fusão não foi observado, pois a amostra se decompõe antes de

fundir. A temperatura média de decomposição observada foi de 270,4°C.

De maneira geral foi possível, com este experimento, explorar o conceito de

efeito trans (que é utilizado no design de sínteses para obter-se o isômero

desejado) e sintetizar uma das drogas mais importantes no cenário de

tratamento do câncer: a Cisplatina.

6.0 Bibliografia

[1] Singh, M. M.; Szafran, Z.; Pike, R. M. “The Microscale Laboratory”, J.

Chem. Educ. 1990, 67, A261-A262.

[2] http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/06/a05.pdf Acesso em 15/04/2015

[3] Alderden, R.A.; Hall, M.D.; Hambley. T.W. “The Discovery and Development

of Cisplatin”. J. Chem. Educ. 2006, 83, 728-733.

[4] Neves, A. P.; Vargas, M. D. “Complexos de Platina(II) na Terapia do

Câncer”, Rev. Virtual Quim. 2011, 3, 196-209.

[5] Huheey, J. E., Keiter E. A., Keiter R. L., Inorganic Chemistry Principles of

Structure and Reactivity, 4th ed., Harper Collins College Publishers, New York,

1993, pag 538-545.