Síntese de meso-porfirinas mistas: estudos fotofísicos e térmicos

Abstract

As porfirinas e seus derivados desempenham, na natureza, múltiplas funções, de entre as quais se salienta o seu papel como centros de absorção e transferência de energia. Neste contexto, a modelação estrutural e síntese de novas porfirinas tem crescido exponencialmente com o intuito de optimizar as suas propriedades electrónicas, térmicas, estereoquímicas e também de “self-assembly” em solução. A conjugação de substituintes alquilícos com substituintes N-heterocíclicos numa só porfirina permite, por uma lado, obter compostos com baixos pontos de fusão e com capacidade de permear membranas e, por outro, gerar facilmente átomos de azoto quaternários e, consequentemente, porfirinas com carga positiva. Nesta dissertação descreve-se a síntese de um conjunto de porfirinas mistas, estruturalmente constituídas pela combinação de grupos piridina com grupos alquílicos nas posições meso, originando compostos do tipo A4, A3B1, A2B2, A1B3, B4, onde A representa as cadeias alquílicas e B os grupos piridina. A síntese baseada no método do nitrobenzeno, recorreu à condensação de pirrol com aldeídos alquílicos (dodecanal ou tetradecanal) e 4-formil-piridina nas proporções de 3:1 e 4:1. Com a utilização de dois aldeídos alquílicos contendo cadeias de diferente tamanho e o mesmo número de resíduos de piridina pretendeu-se avaliar o efeito nos valores do ponto de fusão dos compostos. Por outro lado, com o aumento da proporção relativa de aldeídos alquílicos quis-se averiguar alterações nos rendimentos de cada porfirina. Assim, através destes estudos, foi possível obter a 5,10,15,20-tetra(undecil)porfirina, 5-(4-piridil)-10,15,20-tri(undecil)porfirina, 5,15-di(4-piridil)-10,20-di(undecil)porfirina, 5,10-di(4-piridil)-15,20-di(undecil)porfirina, 5,10,15-tri(4-piridil)-20-(undecil)porfirina, 5,10,15,20-tetra(4-piridil)porfirina, 5,10,15,20-tetra(tridecil)porfirina, 5-(4-piridil)-10,15,20-tri(tridecil)porfirina, 5,15-di(4-piridil)-10,20-di(tridecil)porfirina, 5,10-di(4-piridil)-15,20-di(tridecil)porfirina e 5,10,15-tri(4-piridil)-20-(tridecil)porfirina com rendimento global de 4-10 %. A utilização das proporções de 4:1 de alquilaldeído/4-formil-piridina permitiu melhorar o rendimento das porfirinas do tipo A3B1 5-(4-piridil)-10,15,20-tri(undecil)porfirina e 5-(4-piridil)-10,15,20-tri(tridecil)porfirina) de 1.18 e 1.27 para 3.93 e 5.83 respectivamente, e A2B2 5,15-di(4-piridil)-10,20-di(undecil)porfirina, 5,10-di(4-piridil)-15,20-di(undecil)porfirina, 5,15-di(4-piridil)-10,20-di(tridecil)porfirina e 5,10-di(4-piridil)-15,20-di(tridecil)porfirina) de <0.01, 0.54, 0.42 e 1.12 para 3.52, 2.02, 3.05 e 1.36, respectivamente Todas as porfirinas foram isoladas e caracterizadas por RMN 1H, espectrometria de massa, espectroscopia de absorção UV-visível e espectroscopia de emissão de fluorescência. Foram também determinados os coeficientes de partição octanol/água, cujos valores se encontraram compreendidos entre 0.83 e 2.15 e para os quais se verificou uma diminuição do valor de log CP com o aumento do número de grupos piridina nas posições meso das porfirinas. Os estudos térmicos preliminares efectuados por microscopia de capilar, realizados para todas as porfirinas, mostraram que o aumento do número de átomos de carbono na cadeia alquílica conduz a uma diminuição do ponto de fusão. Recorreu-se ainda às técnicas de DSC de potência compensada e de termomicroscopia para avaliar as características térmicas da 5-(4-piridil)-10,15,20-tri(undecil)porfirina e 5-(4-piridil)-10,15,20-tri(tridecil)porfirina. Sendo que era ainda objectivo deste trabalho, a síntese de porfirinas catiónicas que pudessem apresentar baixos pontos de fusão e ser utilizadas como potenciais sensibilizadores em PDT anti-bacteriano fez-se reagir a 5-(4-piridil)-10,15,20-tri(undecil)porfirina e a 5-(4-piridil)-10,15,20-tri(tridecil)porfirina com iodeto de metilo obtendo-se as porfirinas catiónicas, iodeto de 5-(4-(metil)piridil)-10,15,20-(undecil)porfirina e iodeto de 5-(4-(metil)piridil)-10,15,20-tri(tridecil)porfirina com rendimentos de 95 e 98%, respectivamente. Estas porfirinas foram isoladas e caracterizadas por 1H RMN, espectrometria de massa, espectroscopia de absorção UV-visível e espectroscopia de emissão de fluorescência. Para estas duas porfirinas foram também determinados os coeficientes de partição octanol/água, contudo apenas para a segunda foi observado um aumento significativo deste valor em relação à porfirina de partida