Síntese e atividade antibacteriana de imidas cíclicas: 3,4-dicloromaleimidas e
3-cloro-4-substituída-maleimidas
INTRODUÇÃO
A química medicinal tem evoluído significativamente nos últimos anos, sendo uma
área de extrema importância quando se procura desenvolver novos fármacos. Neste
contexto, vale ressaltar que a síntese orgânica é a principal fonte de
medicamentos, correspondendo a cerca de 75 % do total de fármacos disponíveis
no mercado farmacêutico1-4. São muitas as classes de compostos orgânicos que se
inserem nesta categoria, incluindo as imidas cíclicas5,6.
As imidas cíclicas contém o grupo -CO-N(R)-CO-, sendo R um hidrogênio, grupo
alquila ou arila. Possuem diferentes propriedades farmacológicas, tais como
sedativas, hipnóticas, anticonvulsivantes, hipotensivas, diuréticas,
carcinostáticas e antimitóticas, além de outras importantes atividades
biológicas, principalmente como bactericidas, fungicidas e inseticidas5-8.
O interesse no estudo de novas imidas cíclicas vem crescendo muito nos últimos
anos, devido, principalmente às variadas e importantes atividades biológicas
que estes compostos tem apresentado. Tal fato pode ser verificado através de
estudos recentemente descritos na literatura9-13.
Em estudos anteriores realizados em nossos laboratórios, foram sintetizadas
várias imidas cíclicas, análogas ao alcalóide natural filantimida (fig.1),
isolado dePhyllanthus sellowianus14. Tais compostos exercem importantes
atividades biológicas, incluindo efeitos antibacterianos15-17,
antifúngicos18,19, antiespasmódicos20 e analgésicos21,22.
Considerando o conhecido efeito antibacteriano de algumas imidas cíclicas, e
sabendo-se que a dupla ligação no anel imídico é o principal fator estrutural
relacionado com a atividade15-17, procurou-se no presente estudo a síntese de
novas imidas cíclicas. Desta forma, foi sintetizada uma série de 3,4-dicloro-N-
arilmaleimidas. Posteriormente, através da introdução de diferentes nucleófilos
na posição 4 do anel imídico, pela substituição de um átomo de cloro, com a
preservação da dupla ligação no anel imídico, vários derivados 3-cloro-4-
substituída-maleimidas foram preparados. Todos os compostos sintetizados foram
testados contra Staphylococcus aureus e Escherichia coli, pelo método de
difusão radial em agar.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os estudos envolvendo imidas cíclicas tem avançado significativamente nos
últimos anos, não só devido às suas importantes ações biológicas, mas também
devido ao uso destas substâncias em reações de Diels-Alder23,24e fotoreações25.
Em diversas investigações realizadas com estas substâncias em nossos
laboratórios, ficou evidenciado que a dupla ligação no anel imídico representa
um fator estrutural muito importante para a atividade biológica, possivelmente
devido à adição de grupos sulfidril da enzima do sistema vital do
microorganismo à esta dupla ligação15-18,26. Esta constatação experimental
levou-nos a obter diferentes compostos, com a preservação da dupla ligação no
anel imídico, conforme mostram os esquemas 1 e 2.
Para a síntese de 3,4-dicloro-N-aril e N-alquilarilmaleimidas, reagiu-se
anidrido-dicloromaleico com quantidades equimolares das aminas apropriadas,
usando ácido acético como solvente sob refluxo. As reações são mostradas no
esquema 1.
Por outro lado, as reações de dicloromaleimidas com aminas secundárias como
piperidina e morfolina, ou fenóxidos, ocorrem com a substituição de um átomo de
cloro, conforme indicado no esquema 2. A substituição do átomo de cloro ocorre
provavelmente via um mecanismo de adição-eliminação, envolvendo um
intermediário o qual perde um átomo de cloro para formar os produtos (Esquema
3).
A troca de um segundo átomo de cloro por nucleófilos não foi observada nas
condições experimentais estudadas. Este resultado pode ser atribuído às
estruturas canônicas, sugeridas no esquema 4, que caracterizam uma elevada
densidade eletrônica que torna pouco provável um ataque nucleofílico no carbono
3 do anel imídico.
Todos os compostos foram obtidos em rendimentos que variam de 54 a 95 %, sendo
identificados e caracterizados através de métodos espectroscópicos usuais (IV,
RMN de 1H), espectrometria de massas (EM) e análise elementar (CHN).
A tabela_1 mostra os resultados obtidos para dicloromaleimidas contra
Staphylococcus aureus e Escherichia coli, duas bactérias patogênicas27,28,
envolvidas em vários processos infecciosos.
Como pode ser observado, todos os compostos testados apresentaram efeito contra
ambos microorganismos, cujos halos de inibição variam entre 11 e 23 mm. O
composto (2) foi o mais eficaz contra S. aureus e E. coli, produzindo halos de
inibição ligeiramente menores do que os antibióticos tetraciclina e ampicilina,
usados como padrões para comparação, conforme tabela_1. O efeito antibacteriano
demonstrado pelo composto (2) sugere que a distância entre o anel imídico e o
anel aromático estabelecida por um grupo metileno, parece ser um fator
estrutural importante, fato que precisa ser confirmado pela determinação da
CIM. Outro dado experimental observado, foi o decréscimo dos halos de inibição
com a variação dos grupos substituintes no anel aromático, sugerindo a
influência de fatores eletrônicos pela introdução de grupos polares,
particularmente conjugados ao sistema imídico, assim como, pela influência de
fatores estéricos na interação destas moléculas com o receptor biológico.
A substituição do átomo de cloro por nucleófilos nas dicloromaleimidas levou a
uma considerável mudança no efeito biológico, conforme tabela_2. Como pode ser
notado, a introdução de grupamentos não planares, como piperidino ou morfolino
na posição 4 do anel imídico levou a compostos totalmente inativos (9-13),
tanto contra Staphylococcus aureuscomo paraEscherichia coli. Estes resultados
confirmam e estendem estudos anteriores que mostram que a introdução de grupos
como piperidino ou morfolino no anel imídico das maleimidas levam a compostos
inativos como antibacterianos15-17.
Por outro lado, a introdução de sistemas rígidos, mais planares, como fenóxidos
na posição 4 do anel imídico, fornecem os compostos (14-17), que apresentam
ação antibacteriana comparável à apresentada pelas dicloromaleimidas.
Estes efeitos podem estar relacionados com os seguintes fatores:
i) a planaridade da molécula, possibilitando uma melhor interação com
o receptor biológico32.
ii) a quebra da molécula, neste caso atuando como pró-fármaco, já que
o fenóxido é um bom grupo de saída, favorecendo a adição de grupos
sulfidril da enzima do sistema vital do microorganismo à dupla
ligação no anel imídico26.
Analisando os resultados obtidos no presente estudo e comparando-os com estudos
anteriores desenvolvidos com moléculas similares15,16, sugere-se como
importantes mudanças estruturais que devem ser realizadas: a substituição de
átomos de cloro por outros substituintes, a mudança dos grupos carbonílicos do
anel imídico e a mudança dos metilenos como grupos de ligação entre o anel
imídico e o anel aromático.
PARTE EXPERIMENTAL
1. Ensaios biológicos
1.1. Os compostos em estudo foram testados nas concentrações de
200µg/10µl em dimetilsulfóxido (DMSO).
1.2. As bactérias utilizadas foram Staphylococcus aureus ITAL SFCO
001 e Escherichia coli ITAL ESCH 001, obtidas do ITAL (Instituto de
Tecnologia de Alimentos) em Campinas - SP.
1.3. Metodologia29: O método utilizado foi o de difusão radial em
agar nutriente, inoculado com as bactérias anteriormente ativadas em
caldo de infusão de cérebro e coração. Posteriormente a turbidez foi
corrigida através de comparação com a escala de MacFarland. Após a
inoculação das bactérias, depositou-se discos de papel esterilizado e
adicionou-se aos mesmos os compostos na concentração desejada,
dissolvidos em DMSO. As placas foram incubadas a 37oC por 18 horas
quando então foram efetuadas as leituras dos halos de inibição (em
mm). Paralelamente, foram feitos controles apenas com o solvente
utilizado para dissolver os compostos em estudo.
2. SÍNTESE DOS COMPOSTOS:
Síntese de 3,4-dicloro-N-aril e N-alquilarilmaleimidas (1-8)
3,4-Dicloro-N-fenilmaleimida (1)
Ao anidrido 3,4-dicloromaleico (8,4g, 50mmol) foi adicionado ácido acético
glacial (80mL) e a mistura foi aquecida até refluxo. Anilina (4,8g 50mmol) foi
adicionada e a mistura refluxada por mais 2 horas. Após, a mistura foi colocada
sobre água e gelo (250mL). O precipitado formado foi filtrado, lavado com água
e recristalizado em etanol para obter o produto (9,3g), Rdt = 77%. p.f 204-
205oC (lit.30p.f. 205-206oC). Análise: Calculado para C10H5Cl2NO2 : C, 49,62;
H, 2,08; N, 5,79. Encontrado: C, 49,41; H, 2,18; N, 5,76. IV(Kbr) = 1732, 1664
(C=O), 1620 (C=C Ar) cm-1. EM = 241, 243, 245 (M+), 177, 87.
3,4-Dicloro-N-benzilmaleimida (2)
Metodologia similar ao composto (1). Rdt = 84%. p.f 108-110oC. Análise:
Calculado para C11H7Cl2NO2 : C, 51,59; H, 2,76; N, 5,47. Encontrado: C, 51,19;
H, 2,84; N, 5,43. IV(KBr) = 1721, 1674 (C=O), 1622 (C=C Ar) cm-1. 1H-RMN(CDCl3)
d: 7,36-7,31 (m, 5H, ArH), 4,73 (s, 2H, NCH2) ppm.
3,4-Dicloro-N-fenetilmaleimida (3)
Metodologia similar ao composto (1). Rdt = 86%. p.f 126-127oC. Análise:
Calculado para C12H9Cl2NO2 : C, 53,36; H, 3,36; N, 5,19. Encontrado: C, 52,88;
H, 3,23; N, 5,06. IV(KBr) = 1726, 1670 (C=O), 1618 (C=C Ar) cm-1. 1H-RMN(CDCl3)
d: 7,31-7,20 (m, 5H, ArH), 3,83 (t, 2H, NCH2), 2,92 (t, 2H, CH2) ppm.
3,4-Dicloro-N-p-metilfenilmaleimida (4)
Metodologia similar ao composto (1). Rdt = 90%. p.f 190-191oC (lit.30 p.f 193-
194). Análise: Calculado para C11H7Cl2NO2 : C, 51,59; H, 2,76; N, 5,47.
Encontrado: C, 51,20; H, 2,59; N, 5,32. IV(KBr) = 1732, 1678 (C=O), 1632 (C=C
Ar) cm-1; 1H-RMN(CDCl3) d: 7,27-7,18 (m, 4H, ArH), 2,39 (s, 3H, CH3) ppm.
3,4-Dicloro-N-p-metóxifenilmaleimida (5)
Metodologia similar ao composto (1). Rdt = 86%. pf 205-207oC (lit.30 p.f 209-
210oC). Análise: Calculado para C11H7Cl2NO3 : C, 48,56; H, 2,59; N, 5,15.
Encontrado: C, 48,17; H, 2,80; N, 5,11. IV(KBr) = 1730, 1625 (C=O), 1588 (C=C
Ar) cm-1; 1H-RMN(CDCl3) d: 7,23 (d, 2H, ArH), 6,98 (d, 2H, ArH), 3,83 (s, 3H,
OCH3) ppm.
3,4-Dicloro-N-p-nitrofenilmaleimida (6)
Metodologia similar ao composto (1). Rdt = 85%. p.f 194-196oC. Análise:
Calculado para C10H4Cl2N2 O4 : C, 41,84; H, 1,40; N, 9,76. Encontrado: C,
40,12; H, 1,31; N, 9,24. IV(KBr) = 1730, 1630 (C=O), 1594 (C=C Ar) cm-1; M.S
286, 288, 300 (M+), 256, 184, 177, 87.
3,4-Dicloro-N-p-clorofenilmaleimida (7)
Metodologia similar ao composto (1). Rdt = 78%. p.f 213-214oC (lit.30 p.f 210-
216oC), Análise: Calculado para C10H4Cl3NO2 : C, 43,44; H, 1,46; N, 5,07.
Encontrado: C, 42,91; H, 1,58; N, 4,89. IV(KBr) = 1732, 1640 (C=O), 1600 (C=C
Ar) cm-1; EM = 275, 277, 279, 281 (M+), 196, 153, 87.
3,4-Dicloro-N-3,4-diclorofenilmaleimida (8)
Metodologia similar ao composto (1). Rdt = 76%. p.f 203,5-205oC. Análise:
Calculado para C10H3Cl4NO2 : C, 38,63; H, 0,97; N, 4,50. Encontrado: C, 38,50;
H, 1,09; N, 4,39. IV(KBr) = 1728, 1658 (C=O), 1618(C=C Ar) cm-1; EM = 309, 311,
313, 315, (M+), 230, 187, 124, 87.
Síntese de 3-Cloro-4-substituída-N-aril e N-alquilarilmaleimidas (9-17)
3-Cloro-4-piperidino-N-fenilmaleimida (9)
3,4-Dicloro-N-fenilmaleimida (1) (2,6g, 10,5mmol) foi dissolvida em cloreto de
metileno (40mL), adicionou-se piperidina (1,8g, 21mmol) e esta solução foi
agitada por 2 horas a temperatura ambiente. Após, evaporou-se o solvente a
vácuo e recristalizou-se o produto com etanol obtendo-se (2,4g). Rdt = 79%. p.f
127-128oC. Análise: Calculado para C15H15ClN2O2 : C, 61,97; H, 5,20; N, 9,63.
Encontrado: C, 59,94; H, 5,53; N, 9,19. 1H-RMN(CDCl3) d: 7,39-7,29 (m, 5H,
ArH), 3,92 [sl, 4H, N(CH2)2], 1,72 (sl, 6H, 3x CH2) ppm.
3-Cloro-4-piperidino-N-benzilmaleimida (10)
Metodologia similar ao composto (9). Rtd = 78%. p.f 53-54oC. Análise: Calculado
para C16H17ClN2O2 : C, 63,05; H, 5,62; N, 9,19. Encontrado: C, 61,97; H, 5,81;
N, 8,96. 1H-RMN(CDCl3) d: 7,35-7,26 (m, 5H, ArH), 4,63 (s, 2H, NCH2), 3,86 [sl,
4H, N(CH2)2], 1,68 (sl, 6H, 3x CH2) ppm.
3-Cloro-4-piperidino-N-fenetilmaleimida (11)
Metodologia similar ao composto (9). Rtd = 80%. p.f 92-93oC. Análise: Calculado
para C17H19ClN2O2 : C, 64,05; H, 6,01; N, 8,79. Encontrado: C, 63,27; H, 6,28;
N, 8,32. 1H-RMN(CDCl3) d: 7,29- 7,23 (m, 5H, ArH), 3,83 [sl, 4H, N(CH2)2], 3,70
(t, 2H, NCH2), 2,86 (t, 2H, ArCH2), 1,68 (sl, 6H, 3x CH2) ppm.
3-Cloro-4-morfolino-N-fenilmaleimida (12)
Metodologia similar ao composto (9). Rdt = 71%. p.f 160-161oC. Análise:
Calculado para C14H13ClN2O3 : C, 57,44; H, 4,48; N, 9,57. Encontrado: C, 56,29;
H, 4,81; N, 9,04. 1H-RMN(CDCl3) d: 7,45-7,29 (m, 5H, ArH), 4,3 [t, 4H, O
(CH2)2], 3,82 [t, 4H, N(CH2)2] ppm.
3-Cloro-4-morfolino-N-fenetilmaleimida (13)
Metodologia similar ao composto (9). R = 73%. p.f 104-105oC. Análise: Calculado
para C16H17ClN2O3 : C, 59,91; H, 5,34; N, 8,73. Encontrado: C, 59,70; H, 5,69;
N, 8,87. 1H-RMN(CDCl3) d: 7,27-7,23 (m, 5H, ArH), 3,98 [t, 4H, O(CH2)2], 3,79
[t, 4H, N(CH2)2], 3,72 (t, 2H, NCH2), 2,91 (t, 2H, ArCH2) ppm.
3-Cloro-4-fenóxi-N-fenilmaleimida (14)
Ao fenol (2,6g, 28mmol) e trietilamimina (2,1g, 21 mmol) foi adicionada uma
solução de 3,4-dicloro-N-fenilmaleimida (1) (1,7g, 7,0 mmol) em 200mL de
cloreto de metileno, e mantida sob agitação a temperatura ambiente por 2 horas.
Após, a mistura foi extraída com ácido clorídrico aquoso 1M (4x 25mL), com
hidróxido de sódio aquoso 10% (3x 25mL) e com água (3x 25mL), seco com MgSO4 e
o solvente evaporado sob vácuo. Recristalizou-se o produto com etanol, obtendo-
se (1.65g). Rdt = 79%. p.f 133-134oC (lit.31 p.f 132.5-133.5oC). Análise:
Calculado para C16H10ClNO3 : C, 64,12; H, 3,36; N, 4,67. Encontrado: C, 64.01;
H, 3.59; N, 4.49. IV(KBr) = 1725, 1658 (C=0), 1616 (C=C Ar) cm-1. EM = 299, 301
(M+), 206 (M-OPh), 196(M-C3ClO2), 138 (ArNCCl)+, 103 (C3ClO2)+.
3-Cloro-4-(4-etilfenóxi)-N-fenilmaleimida (15)
Metodologia similar ao composto (14). R = 78%, p.f 91,5-92,5oC. Análise:
Calculado para C18H14ClNO3 : C, 65,96; H, 4,31; N, 4,27. Encontrado: C, 65,75;
H, 4,60; N, 4,22. IV(KBr) = 1726, 1653 (C=O), 1611(C=C Ar) cm-1; EM = 327, 329
(M+), 224 (M+-C3ClO2), 206(M+-OAr), 138 (ArNCCl)+, 103 (C3ClO2)+; 1H-RMN(CDCl3)
d: 7,50-7,35 (m, 5H, ArH), 7,22 (d, 2H, ArH), 7,11 (d, 2H, ArH), 2,66(q, 2H,
CH2), 1,25 (t, 3H, CH3) ppm.
3-Cloro-4-(4-bromofenóxi)-N-fenilmaleimida (16)
Metodologia similar ao composto (14). Rdt = 70%, p.f 115-116oC (lit.31 p.f 115-
116.50C). Análise: Calculado para C16H9BrClNO3 : C, 50,76; H, 2,40; N, 3,70.
Encontrado: C, 50,60; H, 2,62; N, 3,81. IV(KBr) = 1722, 1649 (C=O), 1608 (C=C
Ar) cm-1; EM = 377, 379, 381 (M+), 274 (M+-C3ClO2), 206 (M+-OAr), 138
(ArNCCl)+, 119(ArNCO)+, 103 (C3ClO2).
3-Cloro-4-(4-nitrofenóxi)-N-fenilmaleimida (17)
Metologia similar ao composto (14). Rdt = 54%. p.f 166-168oC. Análise:
Calculado para C16H9ClN2O5 : C, 55,75; H, 2,63; N, 8,13. Encontrado: C, 54,83;
H, 2,96; N, 7,71. IV(KBr) = 1728, 1660 (C=O), 1614 (C=C Ar) cm-1; EM = 344, 346
(M+), 241 (M+-C3ClO2), 138 (ArNCCl)+, 119 (ArNCO)+, 103 (C3ClO2).
