Fitotoxicidade de novos álcoois e alquenos derivados do 2alfa,4alfa-dimetil-8-oxabiciclo[3.2.1]oct-6-en-3-ona

Phytotoxicity of new derivatives alcohols and alkenes of 2alpha,4alpha-dimethyl-8-oxabicyclo[3.2.1]oct-6-en-3-one

Resumos

A reação de cicloadição [4+3] entre o furano e o cátion oxialílico, gerado in situ a partir da 2,4-dibromopentan-3-ona, forneceu o 2alfa,4alfa-dimetil-8-oxabiciclo[3.2.1]oct-6-en-3-ona (1). A oxidação catalítica do oxabiciclo 1 com tetróxido de ósmio em presença de peróxido de hidrogênio em excesso levou à formação do acetonídeo 10, a partir do qual foram obtidos os álcoois 2, 11-15, com rendimentos de 23-86%. O tratamento dos álcoois 11-13 com cloreto de tionila, em presença de piridina, resultou nos respectivos alquenos 17 (94%), 18 (89%) e 19 (80%). A atividade herbicida dos compostos foi avaliada sobre o desenvolvimento do sistema radicular de Sorghum bicolor L. e Cucumis sativus L., nas concentrações de 100 e 250 ppm.

cicloadição [4+3]; cátion oxialílico; herbicidas

The [4+3] cycloaddition between furan and the oxyallyl cation generated from 2,4-dibromopentan-3-one resulted in the formation of 2alpha,4alpha-dimethyl-8-oxabicyclo[3.2.1]oct-6-en-3-one (1). The catalytic oxidation of 1 with osmium tetraoxide and excess hydrogen peroxide resulted in the formation of acetonide 10. This was further converted into the alcohols 2, 11-15 with 23-86% yield. The alcohols 11-13 were treated with thionyl chloride in pyridine, forming their respective alkenes 17 (94%), 18 (89%) and 19 (80%). The herbicidal activity of the compounds was evaluated on the development of radicle of Sorghum bicolor L. and Cucumis sativus L., at the concentration of 100 and 250 ppm.

[4+3] cycloaddition; oxyallyl cation; herbicides

Fitotoxicidade de novos álcoois e alquenos derivados do 2a,4a-dimetil-8-oxabiciclo[3.2.1]oct-6-en-3-ona

Phytotoxicity of new derivatives alcohols and alkenes of 2a,4a-dimethyl-8-oxabicyclo[3.2.1]oct-6-en-3-one

L. C. A. BarbosaI, ^*; C. R. A. Maltha^I; A. J. Demuner^I; V. L. Silva^I; F. M. Oliveira^I; E. E. L. Borges^II

^IDepartamento de Química, Universidade Federal de Viçosa, CEP: 36570-000. Viçosa, MG, Brasil

^IIDepartamento de Engenharia Florestal, Universidade Federal de Viçosa

RESUMO

A reação de cicloadição [4+3] entre o furano e o cátion oxialílico, gerado in situ a partir da 2,4-dibromopentan-3-ona, forneceu o 2a,4a-dimetil-8-oxabiciclo[3.2.1]oct-6-en-3-ona (1). A oxidação catalítica do oxabiciclo 1 com tetróxido de ósmio em presença de peróxido de hidrogênio em excesso levou à formação do acetonídeo 10, a partir do qual foram obtidos os álcoois 2, 11-15, com rendimentos de 23-86%. O tratamento dos álcoois 11-13 com cloreto de tionila, em presença de piridina, resultou nos respectivos alquenos 17 (94%), 18 (89%) e 19 (80%). A atividade herbicida dos compostos foi avaliada sobre o desenvolvimento do sistema radicular de Sorghum bicolor L. e Cucumis sativus L., nas concentrações de 100 e 250 ppm.

Palavras-chave: cicloadição [4+3]; cátion oxialílico; herbicidas.

ABSTRACT

The [4+3] cycloaddition between furan and the oxyallyl cation generated from 2,4-dibromopentan-3-one resulted in the formation of 2a,4a-dimethyl-8-oxabicyclo[3.2.1]oct-6-en-3-one (1). The catalytic oxidation of 1 with osmium tetraoxide and excess hydrogen peroxide resulted in the formation of acetonide 10. This was further converted into the alcohols 2, 11-15 with 23-86% yield. The alcohols 11-13 were treated with thionyl chloride in pyridine, forming their respective alkenes 17 (94%), 18 (89%) and 19 (80%). The herbicidal activity of the compounds was evaluated on the development of radicle of Sorghum bicolor L. and Cucumis sativus L., at the concentration of 100 and 250 ppm.

Keywords: [4+3] cycloaddition; oxyallyl cation; herbicides.

Introdução

A sustentabilidade de um cultivo intensivo é dependente da estratégia de ataque aos inimigos naturais, que podem ser animais (insetos e nematóides) e,ou, microrganismos (vírus, bactérias e fungos). Aliado a esses agentes, há também a presença de plantas daninhas, cujo efeito deletério mais óbvio sobre as culturas é a perda de rendimento através da competição entre as espécies por água, luz e nutrientes [1].

Historicamente, o controle químico de plantas daninhas tornou-se necessário com a expansão da agricultura " em razão do crescimento populacional " e tem sido bastante eficiente com a utilização de herbicidas. O consumo de herbicidas em países desenvolvidos, que é, em geral, bastante superior ao consumo total de inseticidas, fungicidas e outros agentes, atesta as conseqüências do êxodo rural. Particularmente, o uso de compostos orgânicos sintéticos na agricultura contribuiu significativamente para a melhoria de qualidade das culturas, resultando em uma adoção difundida dessa prática agrícola [2].

Em trabalho anterior [3] foi descrita a síntese e avaliação da atividade fitotóxica de álcoois e alquenos derivados do 2a,4a-dimetil-8-oxabiciclo[3.2.1]oct-6-en-3-ona (1), o qual foi obtido a partir da reação de cicloadição [4+3] entre cátions oxialílicos e dienos [4,5]. Os álcoois 2, 3 e 4, na concentração de 6,6 ppm, causaram 100% de inibição sobre a raiz de Sorghum bicolor L., enquanto o 5 provocou somente 22% de inibição [3]. Esses resultados mostram que, no caso dos álcoois, a interação com o sítio ativo de inibição é possivelmente dependente da substituição no anel aromático, tendo em vista a baixa inibição causada pelo álcool 5. Também pode-se observar que a natureza eletrônica do substituinte no anel aromático parece não ser determinante da atividade, já que os álcoois 2 e 3 apresentam substituintes de efeito eletrônico contrários ao de 4. Foram também realizados ensaios com os alquenos 6, 7, 8 e 9, que causaram, respectivamente, 15%, 37%, 32% e 36% de inibição sobre o desenvolvimento de raízes de S. bicolor [3].

Para dar continuidade ao estudo do potencial fitotóxico dessa classe de substâncias, foram preparados novos arilálcoois (11-15) e arilalquenos (17-19) derivados do oxabiciclo 1. Considerando-se a substituição no anel aromático, foram obtidos derivados com diferentes substituintes, buscando-se avaliar a influência destes, bem como o padrão de substituição no anel, sobre a atividade fitotóxica. Os ensaios para avaliação do potencial fitotóxico dos compostos sintetizados foram realizados utilizando-se S. bicolor e Cucumis sativus.

Parte experimental

Procedimentos experimentais gerais

Os reagentes utilizados nas reações e os solventes usados para cromatografia em coluna de sílica gel foram previamente purificados e secados de acordo com os procedimentos descritos na literatura [6]. Na purificação das substâncias utilizou-se a cromatografia em coluna de sílica-gel 60 (70-230 mesh-ASTM, Merck). Todas as reações foram monitoradas por cromatografia em camada delgada comparativa utilizando-se placas de sílica gel Camlab-Polygram SILK/UV₂₅₄, com 0,25 mm de espessura.

As temperaturas de fusão foram determinadas em aparelho Kofler R Winkel Sotting. Os espectros na região do infravermelho, obtidos em espectrômetro Perkin Elmer FTIR 1000 foram registrados com amostras preparadas em pastilhas de KBr para as substâncias sólidas, ou como filme líquido, no caso das oleosas. Os espectros de RMN de ¹H e RMN de ¹³C foram obtidos em espectrômetro Varian Mercury 300. Os deslocamentos químicos estão apresentados em partes por milhão (d), relativos ao tetrametilsilano (TMS, d = 0,0) e como solvente utilizou-se CDCl₃. Os espectros de massas foram obtidos em espectrômetro Shimadzu GCMS-QP5050A, por inserção direta, utilizando-se uma fonte de 70 eV.

Procedimentos sintéticos

Os compostos 1 e 10 foram preparados de acordo com metodologia descrita na literatura [3] e obtidos com rendimentos de 75% e 89%, respectivamente. O álcool 2, já descrito anteriormente [3], foi novamente preparado (rendimento de 60%), visando avaliar sua atividade biológica, sob as mesmas condições empregadas no ensaio de avaliação de fitotoxicidade para os álcoois 11-15, descritos neste trabalho.

2a,4a-dimetil-3-(4-fluoro-3-metilfenil)-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8 -oxabiciclo[3.2.1]octan-3a-ol (11):

A uma solução de 5-bromo-2-fluorotolueno (0,9 g, 4,7 mmol) em THF anidro (40 mL) foi adicionada solução de butil lítio (3,1 mL, 1,6 mol L^-1 ,em hexano, 5 mmol), à temperatura de -78 ºC. Após uma hora, adicionou-se a solução do acetonídeo 10 (0,45 g, 2,2 mmol em 5 mL de THF anidro). A mistura foi mantida a -78 ºC durante uma hora, e em temperatura ambiente por 12 horas. Em seguida, foram adicionados 20 mL de água e o produto foi extraído com diclorometano (3 x 30 mL). A fase orgânica foi lavada com solução saturada de NaCl (30 mL), secada sobre MgSO₄ anidro e concentrada em evaporador rotatório. A purificação do material obtido, por cromatografia em coluna de sílica-gel (hexano:éter dietílico 2:1), forneceu o álcool 11 (0,61 g, 1,8 mmol, 81%). T_f = 207-209 ºC, sólido branco. IV (KBr, cm^-1) _max: 3478, 2944, 1503, 1380, 1220, 1207, 1092, 1055, 865, 820, 774. RMN de ¹H (300 MHz, CDCl₃) d: 0,71 (d, J_Me,2 = J_Me,4 = 7,5 Hz, H14 e H15); 1,36 (s, H12 ou H13); 1,51 (s, H12 ou H13); 1,67 (s, OH); 2,26 (d, J_Me,F = 1,5 Hz, Me-Ar); 2,32 (dq, J_2,Me = J_4,Me = 7,5 Hz, J_2,1 = J_4,5 = 4,2 Hz, H2 e H4); 4,09 (d, J_1,2 = J_5,4 = 4,2 Hz, H1 e H5); 5,04 (s, H6 e H7); 6,94 (t, J_5',6'= J_5',F = 8,9 Hz; H5'); 7,09-7,13 (m, H2' e H6'). RMN de ¹³C (75 MHz, CDCl₃): 160,3 (d, J_C,F = 242 Hz, C4'); 140,4 (d, J_C,F =3,4 Hz, C1'); 128,2 (d, J_C,F = 5,1 Hz, C2'); 124,6 (d, J_C,F = 17,2 Hz, C3'); 124,0 (d, J_C,F =8,0 Hz, C6'); 114,7 (d, J_C,F =21,8 Hz, C5'); 111,3 (CMe₂); 84,5 (C6, C7); 80,9 (C1, C5); 77,0 (C3); 43,2 (C2, C4); 26,7 (Me); 25,1 (Me); 15,4 (d, J_C,F = 3,5 Hz, Me-Ar); 10,1 (H14 e H15). EM, m/z (%): 321 (M-15, 61), 137 (100), 123 (21), 109 (30), 97 (16), 83 (41), (30), 43 (87), 41 (20). Análise elementar: Encontrado: C: 68,29%, H: 7,46%; C₁₈H₂₃FO₄ requer C: 67,83%, H: 7,49%.

Os álcoois 12-15 foram preparados de acordo com o procedimento descrito para o álcool 11.

2a,4a-dimetil-3-(4-trifluorometilfenil)-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8 -oxabiciclo[3.2.1]octan-3a-ol (12): 52% (hexano:éter dietílico 3:1), T_f = 197-198,5 ºC, sólido branco. IV (KBr, cm^-1) _max: 3455, 3049, 2984, 2938, 1456, 1375, 1329, 1210, 1116, 1058, 868, 782, 716. RMN de ¹H (300 MHz, CDCl₃) d: 0,71 (d, J_Me,2 = J_Me,4 = 6,9 Hz, H14 e H15); 1,37 (s, H12 ou H13); 1,52 (s, H12 ou H13); 1,72 (s, OH); 2,37 (dq, J_2,Me = J_4,Me = 6,9 Hz, J_2,1 = J_4,5 = 3,6 Hz, H2 e H4); 4,11 (d, J_1,2 = J_5,4 = 3,6 Hz, H1 e H5); 5,05 (s, H6 e H7); 7,47 (d, J_2',3' = J_6',5' = 8,4 Hz, H2', H6'); 7,60 (d, J_3',2' = J_5',6' = 8,4 Hz, H3', H5'). RMN de ¹³C (75 MHz, CDCl₃): 149,1 (C1'); 125,6 (C2', C6'); 125,4 (q, J_C,F = 3,4 Hz, C3', C5'); 129,5 (q, J_C,F = 32 Hz, C4'); 111,4 (CMe₂); 84,3 (C6, C7); 80,8 (C1, C5); 76,9 (C3); 43,0 (C2, C4); 26,7 (Me); 25,1 (Me); 10,1 (H14 e H15). EM, m/z (%): 357 (M-15,100), 297 (23), 251 (20), 213 (35), 173 (88), 145 (41), 123 (17), 111 (37), 95 (30), 83 (37), 57 (36), 55 (53). Análise elementar: Encontrado: C: 61,32%, H: 6,20%; C₁₉H₂₃F₃O₄ requer C: 61,28%, H: 6,22%.

2a,4a-dimetil-3-(3-trifluorometilfenil)-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8 -oxabiciclo[3.2.1]octan-3a-ol (13): 86%, (hexano:éter dietílico 3:1), T_f = 185-186 ºC, sólido branco. IV (KBr, cm^-1) _max: 3456, 2977, 2943, 2882, 1433, 1380, 1207, 1130, 1056, 803, 773, 704. RMN de ¹H (300 MHz, CDCl₃) d: 0,72 (d, J_Me,2 = J_Me,4 = 6,9 Hz, H14 e H15); 1,37 (s, H12 ou H13); 1,52 (s, H12 ou H13); 1,74 (s, OH); 2,37 (dq, J_2,Me = J_4,Me = 6,9 Hz, J_2,1 = J_4,5 = 4,2 Hz, H2 e H4); 4,12 (d, J_1,2 = J_5,4 = 4,2 Hz, H1 e H5); 5,05 (s, H6 e H7); 7,40-7,58 (m, H4', H5' e H6'); 7,62 (sl, H2'). RMN de ¹³C (75 MHz, CDCl₃): 146,3 (C1'); 130,7 (q, J_C,F = 32 Hz, C3'); 129,0 (C5'); 128,5 (C6'); 124,15 (q, J_C,F = 3,5 Hz, C4'); 122,0 (q, J_C,F = 3,5 Hz, C2'); 111,4 (CMe₂); 84,3 (C6, C7); 80,8 (C1, C5); 76,9 (C3); 43,1 (C2, C4); 26,6 (Me); 25,1 (Me); 10,1 (H14 e H15). EM, m/z (%): 357 (M-15, 75), 297 (15), 251 (13), 213 (24), 173 (100), 145 (39), 123 (14), 111 (37), 95 (31), 83 (46), 57 (49), 55 (92), 51 (52). Análise elementar: Encontrado: C: 61,38%, H: 6,03%; C₁₉H₂₃F₃O₄ requer C: 61,28%, H: 6,22%.

2a,4a-dimetil-3-(3,5-diclorofenil)-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8 -oxabiciclo[3.2.1]octan-3a-ol (14): 23% (hexano:éter dietílico 2:1), T_f = 261,6-262,4 ºC, sólido amarelo. IV (KBr, cm^-1) _max: 3418, 2963, 2943, 2873, 1636, 1564, 1372, 1209, 1069, 1045, 965, 859, 800, 685. RMN de ¹H (200 MHz, CDCl₃) d: 0,74 (d, J_Me,2 = J_Me,4 = 7,2 Hz, H14 e H15); 1,37 (s, H12 ou H13); 1,52 (s, H12 ou H13); 1,79 (s, OH); 2,30 (dq, J_2,Me = J_4,Me = 6,9 Hz, J_2,1 = J_4,5 = 4,2 Hz, H2 e H4); 4,12 (d, J_1,2 = J_5,4 = 4,0 Hz, H1 e H5); 5,02 (s, H6 e H7); 7,24-7,29 (m, H2', H4' e H6'). RMN de ¹³C (50 MHz, CDCl₃): 149,0 (C1'); 135,1 (C3' e C5'); 127,3 (C4'); 124,0 (C2' e C6'); 111,3 (CMe₂); 84,0 (C6, C7); 80,4 (C1, C5); 76,9 (C3); 42,6 (C2, C4); 26,2 (Me); 24,6 (Me); 9,6 (H14 e H15). EM, m/z (%): 358 (5), 227 (3), 173 (20), 111 (16), 83 (12), 57 (14), 43 (100), 41 (19).

2a,4a-dimetil-3-(2-metoxi-5-metil)-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8-oxabici -clo[3.2.1]octan-3a-ol (15): 89% (hexano:éter dietílico 2:1), T_f = 183-184 ºC, sólido branco. IV (KBr, cm^-1) _max: 3449, 2989, 2963, 2942, 1652, 1612, 1495, 1375, 1262, 1241, 1085, 1041, 823, 798. RMN de ¹H (300 MHz, CDCl₃) d: 0,83 (d, J = 7,2 Hz, Me); 1,37 (s, H12 ou H13); 1,51 (s, H12 ou H13); 1,58 (OH); 2,26 (s, Me-Ar); 2,27-2,35 (m, H4, H2); 3,84 (s, O-Me); 4,05 (d, J_1,2 = J_5,4 = 4,2 Hz, H1 e H5); 6,80 (d, J = 8,7 Hz, H3'); 7,13 (d, J = 2,1 Hz, H6'); 6,96-7,03 (m, H4'). RMN de ¹³C (75 MHz, CDCl₃): 156,73 (C2'); 131,52 (C5'); 131,11 (C1'); 128,75 (C6'); 128,23 (C4'); 113,28 (C3'); 110,82 (CMe₂); 84,88 (C6 e C7); 81,01 (C1 e C5); 76,80 (C3); 57,30 (O-Me); 44,66 (C2 e C4); 26,70 (Me); 25,10 (Me); 21,26 (Me-Ar); 11,19 (Me); 10,7 (Me). EM, m/z (%): 333 (M-15, 11), 227 (3), 207 (13), 149 (100), 112 (17), 91 (14), 83 (15), 55 (12), 43 (33), 41 (10).

2a,4a-dimetil-3-(4-fluoro-3-metilfenil)-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8 -oxabiciclo[3.2.1]oct-2-eno (17): A uma solução do álcool 11 (0,11 g, 0,32 mmol) em piridina anidra (3 mL) foi adicionado cloreto de tionila (1 mL). A mistura resultante foi mantida sob agitação magnética e banho de gelo durante uma hora. Em seguida, foram adicionadas gotas de solução de HCl (2 mol L^-1) até a completa neutralização do excesso de piridina. O produto foi extraído com diclorometano (4 x 20 mL) e a fase orgânica foi lavada com solução saturada de NaCl, secada sobre MgSO₄ anidro e concentrada em evaporador rotatório. A purificação do material obtido por cromatografia em coluna de sílica-gel (hexano:éter dietílico 5:1) forneceu o alqueno 17 (0,1 g, 0,3 mmol, 94%). T_f = 202-204 ºC, sólido amarelo. IV (KBr, cm^-1) _max: 2956, 2925, 2855, 1500, 1480, 1459, 1377, 1232,1207, 1083, 1046, 819, 758, 699. RMN de ¹H (300 MHz, CDCl₃) d: 0,75 (d, J_Me,4 = 7,5 Hz, 4-Me); 1,36 (s, H12 ou H13); 1,55 (s, H12 ou H13); 1,57 (d, J_Me,4= 2,3 Hz, 2-Me); 2,29 (s, Me-Ar); 2,9-3,1 (m, H4), 4,27 (s, H1); 4,32 (d, J_5,4 = 5,4 Hz, H5); 4,67 (d, J_6,7 = 5,7 Hz, H6); 4,85 (d, J_7,6 = 5,7 Hz, H7); 6,8-7,3 (m, H2', H5' e H6'). RMN de ¹³C (75 MHz, CDCl₃): 131,5 (C3); 129,7 (C1'); 128,3 (d, J_C,F = 9,1 Hz, C6'); 127,4 (d, J_C,F = 7,4 Hz, C2'); 127,1 (C2); 125,8 (C3'); 114,8 (d, J_C,F = 21,0 Hz, C5'); 112,3 (CMe₂); 84,98 (C7); 84,96 (C6); 82,0 (C5); 80,8 (C1); 36,1 (C4); 26,7 (Me); 25,4 (Me); 17,3 (Me); 15,1 (Me); 14,6 (d, J_C,F = 10,8 Hz, Me-Ar). EM m/z (%): 319 (M+1, 3), 318 (M⁺, 8), 303 (M-15, 15), 231 (28), 217 (15), 203 (20), 160 (8), 146 (9), 91 (4), 82 (7), 57 (4), 43 (51), 32 (100).

Os alquenos 18 e 19 foram preparados de acordo com o procedimento acima descrito para o alqueno 17.

2a,4a-dimetil-3-(4-trifluorometilfenil)-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8 -oxabiciclo[3.2.1]oct-2-eno (18): 89% (hexano:éter dietílico 5:1), T_f = 112-114 ºC, sólido branco. IV (KBr, cm^-1) _max: 2981, 2959, 2855, 1572, 1457, 1375, 1325, 1271, 1224, 1066, 1041, 800. RMN de ¹H (300 MHz, CDCl₃) d: 0,73 (d, J_Me,4 = 7,5 Hz, 4-Me); 1,36 (s, H12 ou H13); 1,54 (s, H12 ou H13); 1,55 (d, J_Me,4 = 2,7 Hz, 2-Me); 3,0-3,1 (m, H4); 4,27 (s, H1); 4,32 (d, J_5,4 = 5,4 Hz, H5); 4,67 (d, J_6,7 = 5,7 Hz, H6); 4,84 (d, J_7,6 = 5,7 Hz, H7); 7,14 (d, J_2',3' = J_6',5' = 7,5 Hz, H2' e H6'); 7,58 (d, J_3',2' = J_5',6' = 7,5 Hz, H3' e H5'). RMN de ¹³C (75 MHz, CDCl₃): 142,7 (d, J_C,F = 1,7 Hz, C1'); 134,6 (C3); 129,4 (C4'); 129,0 (C2', 65'); 126,2 (C2); 125,4 (q, J_C,F = 3,5 Hz, C3', C5'); 120,8 (q, J_C,F = 270,15 Hz, CF₃); 112,5 (CMe₂); 84,9 (C7); 84,8 (C6); 81,9 (C5); 80,7 (C1); 35,6 (C4); 26,4 (Me); 25,1 (Me); 16,9 (Me); 14,1 (Me). EM m/z (%): 355 (M+1, 3), 354 (M-15, 13), 281 (10), 267 (52), 253 (25), 239 (37), 191 (8), 145 (4), 91 (4), 82 (16), 57 (4), 43 (100).

2a,4a-dimetil-3-(3-trifluorometilfenil)-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8 -oxabiciclo[3.2.1]oct-2-eno (19): 80% (hexano:éter dietílico 5:1), óleo amarelo. IV (filme líquido, cm^-1) _max. 2981, 2939, 2858, 1590, 1487, 1435, 1375, 1265, 1163, 1075, 1044, 978, 864, 803, 707. RMN de ¹H (300 MHz, CDCl₃) d: 0,73 (d, J_Me,4 = 7,2 Hz, 4-Me); 1,36 (s, H12 ou H13); 1,54 (s, H12 ou H13); 1,55 (d, J_Me,4 = 2,4 Hz, 2-Me); 3,0-3,1 (m, H4); 4,27 (s, H1); 4,32 (d, J_5,4 = 5,4 Hz, H5); 4,67 (d, J_6,7 = 6,0 Hz, H6); 4,85 (d, J_7,6 = 5,7 Hz, H7); 7,28 (s, H2'); 7,20-7,56 (m, H4', H5', H6'). RMN de ¹³C (75 MHz, CDCl₃): 139,7 (C3); 134,5 (C1'); 132,0 (C5'); 131,0 (C2); 129,0 (C6'); 125,5 (q, J_C,F = 3,37 Hz, C2'); 124,5 (q, J_C,F = 115,05 Hz, CF₃); 123,8 (q, J_C,F = 3,97 Hz, C4'); 112,5 (CMe₂); 84,8 (C6); 84,8 (C7); 81,9 (C5); 80,7 (C1); 35,6 (C4); 26,4 (Me); 25,1 (Me); 16,9 (Me); 14,1 (Me). EM m/z (%): 355 (M, 3), 253 (26), 240 (36), 226 (12), 183 (5), 145 (3), 127 (5), 43 (100), 41 (10).

Ensaios biológicos

Os ensaios para avaliação da atividade fitotóxica das substâncias sintetizadas foram realizados em laboratório, utilizando-se Sorghum bicolor L. (sorgo) e Cucumis sativus L. (pepino), plantas-teste usadas em ensaios com diversas classes de compostos [7]. Foram preparadas soluções, em diclorometano, dos álcoois 2 e 11-15 e dos alquenos 17-19, nas concentrações de 100 e 250 ppm, conforme metodologia adaptada da literatura [8]. Os experimentos foram conduzidos em placas de Petri de 6 cm de diâmetro, nas quais foram adicionados 2 mL de cada solução. As placas foram deixadas à temperatura ambiente até a evaporação do solvente. Em seguida foram adicionados 2 mL de água e 20 sementes da planta-teste, previamente esterilizadas por imersão durante 10 minutos em solução a 20% de hipoclorito de sódio. As placas foram incubadas a 25 ºC, sob luz fluorescente (8 x 40 W), por um período de três dias, quando então os comprimentos das raízes foram medidos. As porcentagens de inibição foram calculadas com base nos dados obtidos nos experimentos controle, realizados com água nas mesmas condições descritas. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com cinco repetições. Os dados foram analisados utilizando-se o teste de Tukey [9].

Resultados e discussão

Síntese

Em trabalho anterior [3] foi descrita a síntese do composto 2a,4a-dimetil-8-oxabiciclo[3.2.1]oct-6-en-3-ona (1), utilizando-se a reação de cicloadição [4+3][10-14]. Visando dar continuidade à pesquisa para a descoberta de novas moléculas com potencial atividade herbicida e, ou, reguladora do crescimento de plantas, apresentamos neste trabalho a síntese de novos álcoois e alquenos derivados do oxabiciclo 1, que foram preparados de acordo com a metodologia apresentada no Esquema 1.

A reação de cicloadição [3+4] entre o cátion oxialílico, gerado in situ a partir da 2,4-dibromopentan-3-ona, e o furano forneceu o cicloaduto 1, intermediário para a realização das subseqüentes transformações químicas. A reação de 1 com peróxido de hidrogênio e tetróxido de ósmio resultou no diol correspondente, que foi convertido, sem purificação prévia, no acetonídeo 10 após tratamento com acetona em presença de ácido p-toluenossulfônico e sulfato de cobre anidro [3].

No preparo dos álcoois arílicos 2 e 11-15 foi empregada a metodologia com utilização de aril lítio, que permite a adição de diversos nucleófilos à carbonila do acetonídeo 10 [3,13-14]. Somente no caso da reação para obtenção do álcool 16, em que se utilizou brometo de 2,6-difluorofenila, não foi obtido o produto desejado, sendo recuperado o material de partida. Provavelmente o insucesso da reação se deve à baixa reatividade do nucleófilo, ocasionada pelo forte efeito indutivo retirador de elétrons decorrente da presença de dois átomos de flúor.

As fórmulas moleculares propostas para os álcoois foram confirmadas pela análise elementar ou pela espectrometria de massas. Em alguns casos não foi evidenciado no espectro o sinal do íon molecular, sendo observado o sinal correspondente ao íon [M-15]⁺, de considerável intensidade relativa. A formação dos álcoois foi confirmada pela análise dos espectros no infravermelho, que apresentaram bandas de absorção em torno de 3450 cm^-1, atribuídas à deformação axial da ligação O-H. Absorções intensas em 1500-1600 cm^-1, relativas à deformação axial da ligação C=C do anel aromático, identificaram o grupo fenil. Os espectros de RMN de ¹H e de ¹³C dos álcoois obtidos são bastante semelhantes, uma vez que diferem entre si pelo número e tipo de substituintes no grupo fenil. Nota-se diminuição no valor de deslocamento químico atribuído aos hidrogênios H2 e H4 nos álcoois, quando comparado aos mesmos hidrogênios no acetonídeo 10, em decorrência da ausência do grupo carbonila. Alguns sinais no espectro de RMN de ¹H do álcool 15 apresentaram-se duplicados. Essa observação indica a existência de dois confôrmeros, em decorrência da presença do substituinte metoxila em posição orto no anel aromático. A mudança de ambiente eletrônico originou sinais distintos para os grupos metilas em C2 e C4, levando à presença de dois dupletos (J = 7,2 Hz), fato não ocorrido com os demais álcoois. Também foram identificados dois simpletos relativos aos hidrogênios do grupo metoxila. Do mesmo modo, a análise do espectro de RMN de ¹³C confirmou a existência dos confôrmeros pela duplicação de alguns sinais, como, por exemplo, do grupo metoxila e dos carbonos C2 e C4. A análise com modelos moleculares mostrou que a formação de ligação de hidrogênio intramolecular entre o grupo hidroxila e o substituinte metoxila em posição orto no anel aromático é bastante propensa (Figura 1) e certamente representa a estrutura do confôrmero em predominância.

A presença de átomos de flúor nos álcoois 11, 12 e 13 foi confirmada pela análise dos espectros de RMN de ¹³C. O espectro do álcool 11 mostrou desdobramento de sinal para todos os átomos de carbono do anel aromático. Nos demais álcoois também foi constatado desdobramento de sinais, à exceção do sinal para o grupo trifluorometil (CF₃), que não foi observado devido às condições de obtenção do espectro.

A desidratação dos álcoois foi feita utilizando-se a reação com cloreto de tionila, em presença de piridina, e resultou nos alquenos 17-19 com rendimentos de 94%, 89% e 80%, respectivamente. Modificações aparentes ocorreram nos espectros de RMN de ¹H dos alquenos, quando comparados aos dos álcoois. A presença da ligação dupla ocasiona aumento do número de sinais nos espectros dos alquenos, em decorrência da perda de simetria molecular, que também altera o padrão de multiplicidade de alguns sinais. Os hidrogênios H6 e H7, que não mostraram desdobramento de sinal nos espectros dos álcoois, apresentaram-se como dupletos distintos em função do acoplamento vicinal. A análise do modelo molecular de Dreiding para os álcoois mostrou que a estrutura é bastante rígida, sendo o ângulo diedro entre os hidrogênios H1/H7 e H5/H6 igual a 90º. Portanto, nesse caso não ocorrerá acoplamento vicinal entre esses átomos de hidrogênio. Os carbonos olefínicos foram devidamente identificados nos espectros de RMN de ¹³C dos alquenos. Desdobramento de sinais também foi observado nos espectros de RMN de ¹³C dos alquenos 17-19. Os sinais em d 120,8 e d 124,4 confirmaram a presença do grupo CF₃ nos alquenos 18 e 19, respectivamente.

Ensaios Biológicos

Os ensaios preliminares para avaliação de fitotoxicidade devem ser realizados com plantas que apresentem rápido crescimento e respostas visíveis no ensaio [15]. Esses ensaios são bastante úteis para a avaliação do potencial fitotóxico de uma classe de compostos, pois os resultados orientam para a busca de novas metodologias de ensaios com maior especificidade e diferentes tipos de respostas.

A atividade fitotóxica dos álcoois e alquenos derivados do oxabiciclo 1 foi avaliada sobre o desenvolvimento do sistema radicular de S. bicolor e C. sativus, utilizando-se soluções dos compostos nas concentrações de 100 e 250 ppm. Nas Tabelas 1 e 2 são apresentados os resultados.

No ensaio realizado com os álcoois, na concentração de 100 ppm, a maior taxa de inibição foi observada sobre S. bicolor (24,5%) ao se utilizar o álcool 11. Na concentração de 250 ppm todos os álcoois, à exceção do 2, causaram inibição sobre S. bicolor e C. sativus, sendo a maior delas proporcionada pelo álcool 13 (19,6%) sobre S. bicolor. A presença do substituinte trifluorometil (CF₃) somente determinou inibição nos ensaios realizados na concentração de 250 ppm, sendo a maior causada pelo álcool 13 (19,6%) sobre S. bicolor.

Em trabalho anterior verificou-se que, em alguns casos, os alquenos apresentaram menor atividade inibidora em relação aos álcoois precursores [3]. A comparação dos resultados obtidos nos ensaios realizados com os alquenos 17-19 com aqueles dos respectivos álcoois precursores 11, 12 e 13 mostrou que fitotoxicidade é influenciada pela presença do grupo OH. Foi observado estímulo sobre o crescimento de S. bicolor com todos os alquenos, em ambas as concentrações. Inibição pouco expressiva ocorreu sobre C. sativus quando se utilizou o álcool 17 (12,9%) na concentração de 250 ppm.

Conclusões

A reação de cicloadição [4+3] entre 2,4-dibromopentan-3-ona e furano forneceu o 2a,4a-dimetil-8-oxabiciclo[3.2.1]oct-6-en-3-ona (1), com rendimento de 75%. Álcoois e alquenos derivados do composto 1 foram obtidos com rendimentos de 23-86%, a partir de uma seqüência de três etapas. A reação de desidratação dos álcoois resultou nos alquenos correspondentes, com rendimentos de 80-94%.

Os resultados obtidos nos ensaios de fitotoxicidade mostraram que o efeito de indução sobre o crescimento de S. bicolor e C. sativus prevalece sobre a inibição, mediante as condições de realização dos ensaios. Dentre os álcoois, o maior percentual de inibição foi observado sobre S. bicolor (24,5%, álcool 11), na concentração de 100 ppm. Na concentração de 250 ppm, o efeito de inibição dos álcoois prevaleceu sobre a indução de crescimento. No caso dos alquenos, o efeito de inibição foi pouco expressivo, confirmando a hipótese de que, nessa classe de compostos, os álcoois são mais ativos em relação aos alquenos. Esses resultados mostram claramente que a química descrita neste trabalho pode ser utilizada para o preparo do maior número de análogos, visando estudos detalhados da relação estrutura-atividade e a descoberta de compostos com potencial uso comercial.

Agradecimentos

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelas bolsas de pesquisa (L. C. A. Barbosa e A. J. Demuner) e de Iniciação Científica (V. L. Silva e F. M. Oliveira); à Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) e ao CNPq, pelo apoio financeiro; e ao Prof. Antônio A. Silva (Departamento de Fitotecnia-UFV), pelo auxílio na análise estatística dos dados experimentais.

Recebido em: 19/08/2005

Aceito em: 18/10/2005

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• [13] L. C. A. Barbosa, C. R. A. Maltha, A. J. Demuner, C. A. Filomeno, A. A. Silva Quim. Nova 27(2) (2004) 241.
• [14] L. C. A. Barbosa, C. R. A. Maltha, A. J. Demuner, F. R. Ganen, A. A. Silva, Quim. Nova 28(3) (2005) 444.
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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  06 Fev 2006
• Data do Fascículo
  2005

Histórico

• Aceito
  18 Out 2005
• Recebido
  19 Ago 2005