TIME-RESOLVED RESONANCE RAMAN-SPECTROSCOPY OF TRIPLET-STATE METALATED AND FREE-BASE TETRAARYLPORPHYRINS

Resonance Raman spectra of the T-1 excited states of Zn and free-base tetra-4-sulfonatophenylporphyrin (TPPS) have been recorded at room temperature in aqueous solution using two-colour time-resolved methods. The spectra of both sulfonated molecules are very similar to their tetraphenylporphyrin (TPP) analogues, which have been recorded in THF solution using the same pump-probe conditions, but they have higher signal-to-noise ratios because interference from strong solvent bands is reduced. Although two different T-1 spectra of Zn(TPP) have been reported these spectra differ slightly from each other and from the spectrum reported here, which has band positions very close (+/-6 cm(-1)) to those of Zn(TPPS). The high S/N ratios obtainable for the water-soluble porphyrins have allowed reliable polarization data to be recorded for their S-0 and T-1 states. This data set allows a realistic comparison of the changes in bonding associated with excitation of both free-base and Zn tetraarylporphyrins to the T-1 state.

OBSERVATION OF BIPHASIC KINETICS IN LIGHT-INDUCED SPIN-STATE CROSSOVER IN AN IRON(II) COMPLEX IN SOLUTION

Relaxation of the 1A1 half arrow right over half arrow left 5T2 spin equilibrium in acetonitrile of the complex of Fe(II) with the multidentate pyridyl macrocyclic ligand N,N',N''-tris(2-pyridylmethyl)-1,4,7-triazacyclodecane (tp[10]aneN3) after perturbation by a pulsed laser provides the first example of biphasic kinetics for spin crossover in solution with a fast (tau

Determination of the molar extinction coefficient for the ferric reducing/antioxidant power assay

The FRAP reagent contains 2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine, which forms a blue-violet complex ion in the presence of ferrous ions. Although the FRAP (ferric reducing/antioxidant power) assay is popular and has been in use for many years, the correct molar extinction coefficient of this complex ion under FRAP assay conditions has never been published, casting doubt on the validity of previous calibrations. A previously reported value of 19.800 is an underestimate. We determined that the molar extinction coefficient was 21,140. The value of the molar extinction coefficient was also shown to depend on the type of assay and was found to be 22,230 under iron assay conditions, in good agreement with published data. Redox titration indicated that the ferrous sulfate heptahydrate calibrator recommended by Benzie and Strain, the FRAP assay inventors, is prone to efflorescence and, therefore, is unreliable. Ferrous ammonium sulfate hexahydrate in dilute sulfuric acid was a more stable alternative. Few authors publish their calibration data, and this makes comparative analyses impossible. A critical examination of the limited number of examples of calibration data in the published literature reveals only that Benzie and Strain obtained a satisfactory calibration using their method. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Controlling the response characteristics of luminescent porphyrin plastic film sensors for oxygen

Two porphyrins, platinum(II) octaethylporphyrin (Pt-OEP) and palladium(II) octaethylporphyrin (Pd-OEP), are incorporated into a wide variety of different encapsulating matricies and tested as oxygen sensors, The excited state lifetimes of the two porphyrins are quite different, 0.091 ms for Pt-OEP and 0.99 ms for Pd-OEP, and Pt-OEP-based oxygen sensors are found to be much less sensitive than Pd-OEP-based ones to quenching by oxygen, Two major response characteristics of an oxygen sensor are (i) its sensitivity toward oxygen and (ii) its response and recovery times when exposed to an alternating atmosphere of nitrogen and air. The response characteristics of a rang of Pt-OEP, and Pd-OEP-based oxygen sensors were determined using cellulose acetate butyrate (CAB), poly(methyl methacrylate) (PMMA), and PMMA/CAB polymer blends as the encapsulating media. Pt-OEP and Pd-OEP oxygen sensors have better response characteristics (i.e., more sensitive and lower response and recovery times) when CAB is used as the encapsulating medium rather than PMMA. For both Pt-OEP- and Pd-OEP-based oxygen sensors, in either polymer, increasing the level of tributyl phosphate plasticizer improves the response characteristics of the final oxygen-sensitive film. Pt-OEP in different unplasticized PMMA/CAB blended films produced a range of oxygen sensors in which the response characteristics improved with increasing level of CAB present.

Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy (PACT) in combination with antibiotics for treatment of Burkholderia cepacia complex infection

This study aimed to determine if Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy (PACT) was effective in the treatment of Burkholderia cepacia complex infection and whether a synergistic effect was evident if PACT was used in combination with antibiotics. The susceptibility of both planktonic and biofilm cultures of B. cepacia complex strains to methylene blue (MB) and meso-tetra(n-methyl-4-pyridyl)porphine tetra-tosylate (TMP)-mediated PACT was determined alone and in combination with antibiotics used in the treatment of Cystic Fibrosis pulmonary infection caused by these bacteria. When B. cepacia complex strains were grown planktonically, high levels of kill of were achieved with both TMP and MB-mediated PACT with strain and photosensitizer specific differences apparent. When strains were grown in biofilm, antibiotic treatment alone was bactericidal in 17/36 (47%) strain/antibiotic combinations tested. When antibiotic treatment was combined with PACT, bactericidal activity was apparent for 33/36 (92%) strain/antibiotic combinations. No antagonism was detected between PACT and antibiotic treatment with the combination synergistic for 6/36 (17%) and indifferent for 30/36 (83%) strain/antibiotic combinations. PACT could be a viable treatment option, either alone or in combination with antibiotics for treatment of B. cepacia complex pulmonary infection.

Electrically-responsive anti-adherent hydrogels for photodynamic antimicrobial chemotherapy

The loading of the photosensitisers meso-Tetra (N-methyl-4-pyridyl) porphine tetra tosylate (TMP), methylene blue (MB) and IMP with sodium dodecyl sulphate (SDS) into and release from hydrogels composed of the polyelectrolyte poly(methyl vinyl ether-co-maleic acid) crosslinked in a 2:1 ratio with PEG 10,000 were investigated as a potential rapid photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) treatment for infected wounds using iontophoresis as a novel delivery method. Photosensitiser uptake was very high; (% TMP uptake; 95.53-96.72%) (% MB uptake; 90.58-93.26%) and was PMVE/MA concentration independent, whilst SDS severely limited TMP uptake (5.93-8.75%). Hydrogel hardness, compressibility and adhesiveness on the dermal surface of neonate porcine skin increased with PMVE/MA concentration and were significantly increased with SDS.

The ionic conductivities of the hydrogels increased with PMVE/MA concentration. Drug release was PMVE/MA concentration independent, except for drug release under iontophoteric conditions for MB and TMP (without SDS). In just 15 min, the mean% drug concentrations released of TMP, TMP (with SDS) and MB using an electric current ranged from 22.30 to 64.72 mu gml(-1), 6.37-4.59 mu gml(-1) and 11.73-36.57 mu gml(-1) respectively. These concentrations were in excess of those required to induce complete kill of clinical strains of meticillin-resistant Staphylococcus aureus and Burkholderia cepacia. Thus these results support our contention that the iontophoteric delivery of IMP and MB using anti-adherent, electrically-responsive, PEG-crosslinked PMVE/MA hydrogels are a potential option in the rapid PACT treatment of infected wounds. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Altered porphyrin excretion and histopathology of greylag geese (Anser anser) exposed to soil contaminated with lead and arsenic in the Guadalquivir Marshes, southwestern Spain

Greylag geese (Anser anser) in the Guadalquivir Marshes (southwestern Spain) can be exposed to sources of inorganic pollution such as heavy metals and arsenic from mining activities or Pb shot used for hunting. We have sampled 270 fecal excreta in different areas of the marshes in 2001 to 2002 to evaluate the exposure to Pb, Zn, Cu, Mn, and As and to determine its relationship with soil ingestion and with the excretion of porphyrins and biliverdin as biomarkers. These effects and the histopathology of liver, kidney, and pancreas were also studied in 50 geese shot in 2002 to 2004. None of the geese had ingested Pb shot in the gizzard. This contrasts with earlier samplings before the ban of Pb shot for waterfowl hunting in 2001 and the removal of Pb shot in points of the Doñana National Park (Spain) in 1999 to 2000. The highest exposure through direct soil ingestion to Pb and other studied elements was observed in samples from Entremuros, the area of the Doñana Natural Park affected by the Aznalcóllar mine spill in 1998. Birds from Entremuros also more frequently showed mononuclear infiltrates in liver and kidney than birds from the unaffected areas, although other more specific lesions of Pb or Zn poisoning were not observed. The excretion of coproporphyrins, especially of the isomer I, was positively related to the fecal As concentration, and the ratio of coproporphyrin III/I was positively related to fecal Pb concentration. Biliary protoporphyrin IX concentration was also slightly related to hepatic Pb concentration. This study reflects biological effects on terrestrial animals by the mining pollution in Doñana that can be monitored with the simple noninvasive sampling of feces.

Guest sorption and desorption in the metal-organic framework [Co(INA)(2)] (INA = isonicotinate) - evidence of intermediate phases during desorption

The metal-organic framework [Co(INA)(2)].0.5EtOH (INA = isonicotinate, NC5H4-4-CO2-), 1 was synthesised under solvothermal conditions. Its X-ray crystal structure shows channels containing ethanol guests which are hydrogen-bonded to carboxylate oxygens of the framework. The pyridyl rings of the framework alternate between `open' and `closed' positions along the channels resulting in large variation in the channel cross-sectional area from ca. 1.4 by 2.3 at the narrowest point to 4.9 by 5.3 at the widest. Despite the very small windows, the ethanol guests (of van der Waals diameter ca. 4.2-6.1 Angstrom) may be reversibly desorbed and sorbed into the structure quantitatively, as shown by in situ variable-temperture IR spectroscopy and XRPD. The single-crystal structure of the desolvated form [Co(INA)(2)]2 shows that there is no change in the overall connectivity on desolvation, but the rotational positions of the pyridine rings are altered. This suggests that pyridyl rotation may occur to allow guests to pass in and out. When the synthesis was conducted in 1-propanol solvent [Co(INA)(2)].0.5Pr(n)OH.H2O 3, was obtained, and a single-crystal X-ray structure revealed the same overall connectivity as in 1 but with pyridine rings disordered over closed and open positions. There was no evidence of included guests from X-ray crystallography, suggesting that they are also highly disordered. Variable-temperature XRPD performed on bulk samples showed peaks which were unsymmetrical and exhibited shoulders, suggesting that for each pattern obtained the material actually consisted of several closely-related phases. The movements of the peaks during desolvation showed the presence of intermediate phases before the final desolvated product was formed. The peak positions of the intermediate phases matched more closely with the calculated pattern for 3 than with 1 or 2, suggesting that they may have disordered structures similar to 3. The results also suggest that the intermediate phase represents an initial increase in volume before a larger decrease in volume occurs to give the final desolvated material.

The Involvement of Phycocyanin Pigment in the Photodecomposition of the Cyanobacterial Toxin, Microcystin-LR

While investigating the destruction of the cyanobacterial hepatotoxin microcystin-LR in the presence of phycocyanin pigment via semiconductor photocatalysis, it became apparent that the pigment was catalysing the toxin decomposition. The mechanism of this process in terms of phycocyanin acting as a photo-oxygenation sensitizer via singlet oxygen and superoxide attack is explored. The absorption and fluorescence spectra of phycocyanin have been obtained and data on the properties of the excited state calculated. The established photo-oxygenation sensitizer rose bengal was also used as a catalyst for the photolytic decomposition of microcystin-LR to help elucidate the decomposition mechanism. 

Síntese de derivados oligoméricos de porfirinas e ftalocianinas

A presente dissertação contempla estudos de funcionalização de 5,10,15,20- tetrafenilporfirina via grupos nitro e amino e a preparação de sistemas porfirina-ftalocianina. Este trabalho encontra-se dividido em quatro partes. Na primeira parte descrevem-se as características gerais de porfirinas e ftalocianinas bem como algumas metodologias de síntese utilizadas na sua preparação e suas potenciais aplicações. Na segunda parte desta dissertação descreve-se a funcionalização de 5,10,15,20-tetrafenilporfirina com arilaminas recorrendo a duas rotas sintéticas diferentes. A reacção de 2-nitro-5,10,15,20-tetrafenilporfirina com anilina ou aminas aromáticas substituídas com grupos dadores de electrões permitiu, através do ataque do nucleófilo ao carbono beta-pirrólico onde está ligado o grupo nitro, ataque ipso, a obtenção de derivados do tipo 2-arilaminoporfirinas e derivados porfirínicos de anéis fundidos, sendo estes últimos resultantes da ciclização oxidativa de 2-arilaminoporfirinas. A reacção entre (2-amino- 5,10,15,20-tetrafenilporfirinato)níquel(II) e brometos de arilo na presença de paládio, reacção de aminação de Buchwald-Hartwig, permitiu, após descomplexação, a preparação de novos derivados do tipo 2- arilaminoporfirinas com grupos substituintes dadores e aceitadores de electrões. Um dos derivados porfirínicos de anéis fundidos foi submetido a reacção de complexação com diferentes iões metálicos e foram estudadas as respectivas propriedades fotoquímicas e electroquímicas. Esses estudos revelaram que estes compostos são bons geradores de oxigénio singuleto e que sofrem processos de oxidação-redução electroquimicamente reversíveis. Esta metodologia foi estendida ainda a brometos de hetarilo (derivados de piridina e tiofeno). Recorrendo ao acoplamento, em condições de Buchwald-Hartwig, de complexos metálicos da 5,10,15,20-tetrafenilporfirina, funcionalizados com grupos amino e bromo, preparam-se dímeros porfirina-amino-porfirina, cujos espectros electrónicos revelam a existência de uma boa “comunicação electrónica” entre as duas subunidades. A terceira parte descreve a síntese de sistemas porfirina-ftalocianina. Recorrendo à condensação estatística entre a 5,10,15,20-tetrafenilporfirina substituída com um grupo ftalonitrilo na posição beta-pirrólica com ftalonitrilo ou ftalonitrilo substituído foram obtidas díades porfirina-ftalocianina onde as duas subunidades se encontram directamente ligadas ou fundidas. Os porfirinilftalonitrilos necessários para a síntese das diferentes díades foram preparados através da reacção de adição do fumaronitrilo à 5,10,15,20- tetrafenilporfirina funcionalizada com o grupo 1,3-butadienilo ou vinilo, seguida de oxidação do aducto resultante. O acoplamento catalisado por paládio entre (2-bromo-5,10,15,20- tetrafenilporfirinato)zinco(II) e [9(10),16(17),23(24)-tri-terc-butil-2- etinilftalocianinato]zinco(II) permitiu a síntese de uma díade porfirinaftalocianina com as duas unidades ligadas por um grupo etinilo. Uma pentíade porfirina-ftalocianina foi obtida através da ciclotetramerização de um dos porfirinilftalonitrilos. A comparação dos espectros electrónicos das diferentes classes de sistemas revela que as correspondentes propriedades electrónicas são altamente afectadas pela distância entre as subunidades e também pelo número de cromóforos presentes no sistema. Os estudos fotofísicos de alguns dos novos compostos acima referidos permitiram verificar a ocorrência eficiente de transferência de energia da subunidade porfirínica para a da ftalocianina, capacidade essa que permitirá a estes sistemas serem usados para modelar o processo fotossintético. Na última parte descrevem-se, pormenorizadamente, todas as experiências efectuadas e as caracterizações espectroscópicas, nomeadamente de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), espectrometria de massa e espectrofotometria de UV-vis, dos compostos sintetizados. Nalguns casos recorreu-se ainda a técnicas de RMN bidimensionais como COSY, HSQC, HMBC, NOESY e ROESY.

Phthalocyanine-based systems: synthesis, properties and applications

A presente dissertação descreve a síntese e o estudo de propriedades fotofísicas e biológicas de sistemas baseados em ftalocianinas. Os sistemas sintetizados consistem em ftalocianinas contendo unidades de D-galactose, ciclodextrinas, [60]fulereno ou porfirinas. Na primeira parte da dissertação aborda-se a síntese de ftalocianinas substituídas com unidades de D-galactose, com o intuito de serem utilizadas como fotossensibilizadores em terapia fotodinâmica. A eficiência de geração de oxigénio singuleto induzida pelas glicoftalocianinas, bem como a sua actividade fotodinâmica in vitro em células HeLa são avaliadas. Adicionalmente são descritos os estudos de MALDI-MS/MS de dois pares de glicoftalocianinas isoméricas. Numa segunda parte, descrevem-se a síntese e a caracterização de sistemas supramoleculares de ftalocianinas ligadas a ciclodextrinas ou [60]fulereno. Foram desenvolvidas metodologias sintéticas para obter complexos ftalocianínicos de ruténio(II) substituídos axialmente com derivados de ciclodextrinas, e complexos ftalocianínicos de zinco(II) ligados covalentemente a ciclodextrinas. Descreve-se também a síntese de uma díade ftalocianina- [60]fulereno. A estratégia sintética envolve um peculiar primeiro passo, uma reacção de aminação redutiva, no qual se obtém uma ftalocianina funcionalizada com glicina, seguida da habitual reacção de cicloadição 1,3- dipolar. Na terceira parte, abordam-se sistemas dador-aceitador de díades porfirinaftalocianina, como modelos promissores para mimetizar sistemas fotossintéticos naturais. Diferentes tipos de díades porfirina-ftalocianina, ligadas através do grupo fenilo da posição meso ou da posição β-pirrólica da porfirina, são sintetizadas e caracterizadas. As abordagens sintéticas envolvem reacções de aminação catalisadas por paládio e reacções de condensação cruzada de dois ftalonitrilos adequadamente substituídos. Também se descrevem processos de transferência de energia e electrónica fotoinduzidos que se formam a partir das díades porfirina-ftalocianina.

Calix[4]pirróis: síntese e aplicação como sensores de aniões

A presente dissertação descreve, essencialmente, o desenvolvimento de novos métodos de funcionalização de calix[4]pirróis. O uso desses calix[4]pirróis, bem como o de porfirinas e ftalocianinas, como sensores de aniões, incluindo a determinação das suas constantes de afinidade é igualmente discutido. Esta dissertação encontra-se dividida em três partes distintas. Na primeira é feita uma revisão bibliográfica acerca das metodologias de síntese dos calix[4]pirróis, bem como das suas características e aplicações. A segunda parte encontra-se subdividida em diversos pontos de acordo com o tipo de funcionalização realizada nos calix[4]pirróis. No primeiro ponto desta parte encontram-se discutidos a síntese e a caracterização do mesooctametilcalix[ 4]pirrol-2-carbaldeído e do 3-(meso-octametilcalix[4]pirrol-2- il)propenal bem como os resultados obtidos da funcionalização destes aldeídos por reacções de cicloadição 1,3-dipolar. Esses aldeídos foram usados para gerar iletos de azometino, os quais foram “apanhados” com diversos dipolarófilos, tais como o fumaronitrilo, o fumarato de dimetilo, a N-(4- metoxifenil)maleimida, a 1,4-benzoquinona e a 1,4-naftoquinona. Ambos os calixpirróis com grupo formilo deram origem a aductos de cicloadição 1,3- dipolar com rendimentos moderados ou bons, principalmente quando se utilizou fumaronitrilo, fumarato de dimetilo ou N-(4-metoxifenil)maleimida como dipolarófilos. Neste estudo verificou-se que quando as quinonas eram utilizadas como dipolarófilos apenas eram obtidos os cicloaductos do 3-(mesooctametilcalix[ 4]pirrol-2-il)propenal. No segundo ponto descrevem-se as reacções de condensação aldólica e de Knoevenagel do mesooctametilcalix[ 4]pirrol-2-carbaldeído e do 3-(meso-octametilcalix[4]pirrol-2- il)propenal. Verificou-se a ausência de resultados para as reacções de condensação aldólica mas resultados muito satisfatórios para as reacções de Knoevenagel. Foram utilizados como compostos metilénicos activados a indano-1,3-diona, o 1,3-bis(dicianometilideno)indeno, o malononitrilo, o cianoacetato de etilo, o malonato de dietilo e o ácido de Meldrum. No penúltimo ponto encontram-se discutidas as reacções dos dois aldeídos com aminas bem como a sua redução e posterior tentativa de funcionalização dos calixpirróis com grupo hidroxilo. Em ambas as tentativas os resultados foram pouco satisfatórios. No último ponto da segunda parte descrevem-se, pormenorizadamente, os métodos de síntese, purificação e caracterização estrutural dos diversos compostos sintetizados. Na terceira parte são descritos os testes dos novos calix[4]pirróis sintetizados e também de outros derivados tetrapirrólicos, nomeadamente porfirinas e ftalocianinas, com aniões. Os calix[4]pirróis sintetizados demonstraram capacidade de interagir com diferentes aniões, e a sua capacidade de interacção é dependente dos grupos funcionais introduzidos. Verificou-se que os compostos com grupos ciano conjugados com um anel pirrólico do macrociclo apresentam constantes de afinidade mais elevadas para os aniões. A concluir esta dissertação encontra-se uma revisão da literatura sobre a utilização de porfirinas como sensores de aniões. Apresentam-se também os resultados obtidos com duas porfirinas e uma ftalocianina em tal aplicação. As porfirinas testadas apresentam elevadas constantes de afinidade com os iões fluoreto e di-hidrogenofosfato. No caso da ftalocianina verificou-se que esta interage com vários aniões, bem como com metanol e sulfóxido dimetílico, originando soluções de cores muito diferentes.

Síntese e estudos estruturais de novos materiais luminescentes

A presente dissertação teve como objectivo a síntese, caracterização e estudo das propriedades luminescentes de complexos livres e/ou imobilizados no material mesoporoso MCM-41. Na primeira parte estudaram-se complexos do tipo, Eu(NTA)3L2, onde NTA corresponte ao β-dicetonato 1-(2-naftoil)-3,3,3-trifluoro-acetonato, e L2 aos ligandos bidentados de azoto derivados do pirazolilpiridina e L aos ligandos monodentados (etil-4-piridilacetato, água, piridina e metilfenilsulfóxido). Alguns destes ligandos foram imobilizados e/ou impregnados no MCM-41, tendo-se posteriormente complexado o fragmento Eu(NTA)3. Na segunda parte estudou-se o efeito do contra-ião no complexo C[Eu(NTA)4], usando os catiões (C): tetrabutilamónio [NBu4]+, 1-butil-3-metilimidazolilo [C4mim]+ e 1-butil-3-metilpiridínio [C4mpy]+. O anião [Eu(NTA)4]- foi imobilizado no MCM-41 derivatizado com grupos 1-propil-3-metilimidazolilo. Todos os complexos preparados foram caracterizados pelas técnicas de análise elementar, termogravimetria, espectroscopias vibracionais (Infravermelho e Raman) e de ressonância magnética nuclear, e os materiais preparados foram adicionalmente analisados por difracção de raios-X de pós e ressonância magnética nuclear de estado sólido. Foram também estudadas as propriedades fotoluminescentes dos compostos, e para facilitar a análise dos resultados, nalguns casos foram preparados e caracterizados os compostos análogos de gadolínio.

Novos derivados porfirínicos: síntese e potenciais aplicações em PDT

O trabalho apresentado nesta dissertação descreve estudos desenvolvidos segundo três metodologias para a funcionalização de meso-tetra-arilporfirinas; uma delas baseada na funcionalização com diazo compostos, outra na reacção de Suzuki-Miyaura e a terceira na reacção de metátese. O presente documento é composto por quatro partes distintas. Na primeira parte são feitas considerações gerais sobre propriedades e aplicações de macrociclos porfirínicos. Na segunda parte é apresentado o trabalho realizado na funcionalização de porfirinas com diazo compostos através de reacções de inserção com um catalisador de ródio(II). Este estudo envolveu a preparação de duas porfirinas com grupos O-H e N-H nas posições para dum substituinte meso-fenilo. Os estudos iniciaram-se com a reacção de 5-(4-hidroxifenil)-10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) com diazoacetato de etilo na presença de Rh2(OAc)4. Obteve-se o produto esperado de inserção com bons rendimentos. A reacção de 5-(4-aminofenil)- 10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) com esse diazo composto na presença de Rh2(OAc)4 mostrou um perfil diferente do da reacção com o outro porfirinato. Foram obtidos três produtos, a saber: produto de bis-inserção e dois outros contendo o grupo funcional amida. Este capítulo descreve ainda a síntese de glicoporfirinas e de glicoclorinas através de reacções de inserção e de ciclopropanação envolvendo, respectivamente, os complexos 5-(4-hidroxifenil)- 10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) e 5,10,15,20- tetraquis(pentafluorofenil)porfirinatozinco(II) com α-diazoacetatos com substituintes sacarídicos. Foram usados, como catalisadores, Rh2(OAc)4 e CuCl, respectivamente, na reacção de inserção e na de ciclopropanação. Tendo em vista a sua aplicação em PDT, os novos produtos foram descomplexados e a unidade glicosídica foi desprotegida. Estudos de geração de oxigénio singuleto mostraram que os compostos obtidos são bons geradores dessa espécie citotóxica. Foram também realizados estudos de avaliação da actividade fotodinâmica em células humanas tumorais HeLa e em células humanas saudáveis HaCaT. Estudos de viabilidade celular, após tratamento fotodinâmico, mostraram que as glicoclorinas são mais eficazes na fotoinactivação das células tumorais. Apenas o derivado da clorina com a unidade de galactose mostrou selectividade para a linha celular tumoral, inibindo o crescimento desta e não causando efeito significativo na linha celular saudável. Este fotossensibilizador não foi tóxico na ausência de luz e depois do tratamento fotodinâmico e em condições sub-letais, provocou vacuolização citoplasmática e retracção pronunciada nas células tumorais, enquanto que nas células saudáveis os danos sofridos foram escassos. Nos estudos de localização celular este fotossensibilizador localizou-se na membrana citoplasmática e nos lisossomas tanto nas células HeLa como nas HaCaT. Na terceira parte deste trabalho são descritos os resultados obtidos nos estudos de funcionalização de porfirinas através da reacção de Suzuki-Miyaura. O complexo 2-(4,4,5,5,-tetrametil-1,3,2-dioxaborolan-2-il)-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II) foi o composto escolhido como reagente de partida. Usando a reacção de Suzuki foi possível sintetizar complexos β-bromoarilporfirínicos em bons rendimentos. Estes complexos foram sujeitos à reacção de Suzuki com pinacolborano, tendo sido possível obter os produtos de acoplamento esperados e ainda derivados diméricos de complexos porfirínicos ligados por unidades fenileno. Esta metodologia reacional, catalisada por paládio, permitiu ainda sintetizar novos derivados quinolona-porfirina através da reacção do complexo porfirínico β-borilado anteriormente referido com bromo-quinolonas Nsubstiuídas com grupos alquílicos e glicosídicos. Deste modo foram obtidos derivados quinolona-porfirina em bons rendimentos. Com vista a realizar estudos de potencial aplicação em PACT, foram hidrolisados os grupos éster da unidade de quinolona e clivados os grupos protectores das unidades glicosídicas desses derivados. No estudo por MS Tandem (MS/MS) foi possível verificar que os isómeros dos derivados quinolona-porfirina sofrem as mesmas vias de fragmentação, confirmando as suas estruturas análogas. Foi possível ainda distinguir os derivados em que a unidade de porfirina está ligada à quinolona através da posição C-6 da quinolona daqueles em que a unidade de porfirina está ligada à quinolona através da sua posição C-7. Os estudos de geração de oxigénio singuleto mostraram que as porfirinas β- substituídas com unidades de quinolona são melhores geradoras desta espécie citotóxica do que a tetrafenilporfirina e que a eficiência que têm em gerar essa espécie é afectada pela posição da ligação entre a porfirina e a quinolona, assim como com o tipo do N-substituinte da quinolona. As bases livres dos conjugados quinolona-porfirinatos foram testadas como fotossensibilizadores em PACT em células do parasita Leishmania Braziliensis, tendo-se observado que estes compostos têm capacidade para fotoinactivar este parasita. Na quarta parte deste trabalho são descritos os resultados dos estudos de funcionalização de porfirinas através da reacção de metátese com catalisador de Grubbs, visando a obtenção de novos macrociclos com grupos triazolilo. Verificouse que a eficiência da reacção de metátese cruzada entre 2-vinil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II) e 4-vinil-1,2,3-triazóis N-substituídos dependia das condições reaccionais e do triazol usado em cada caso. Foi possível ainda concluir que o impedimento estéreo das espécies envolvidas é um dos responsáveis pelo ciclo catalítico prosseguir por uma via secundária, originando uma espécie de ruténio pouco eficiente como catalisador. Este estudo foi estendido à reacção dos 4-vinil-1,2,3-triazois seleccionados com 2-butadienil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatoniquel(II); em cada caso foi possível obter uma mistura de isómeros dos derivados triazol-porfirina, geralmente em maiores rendimentos globais do que na reacção com 2-vinil-5,10,15,20-tetrafenilporfirinatozinco(II). Este facto será indicativo de que a reacção de metátase com esse derivado porfirínico segue, predominantemente, a via mais eficiente.

Síntese e potencialidades de aplicação de novos derivados porfirínicos

A presente dissertação colige os resultados obtidos em estudos de funcionalização de porfirinas, nomeadamente de derivados da 5,10,15,20- tetrafenilporfirina. Nestes estudos foram estabelecidas novas rotas sintéticas para a preparação de moléculas adequadamente funcionalizadas e com possíveis aplicações em química medicinal ou em sistemas supramoleculares. Esta dissertação encontra-se dividida em quatro partes: Após uma breve introdução às porfirinas, descrita na primeira parte, segue-se uma segunda parte centrada em reacções em dominó envolvendo 2-aminomeso- tetra-arilporfirinas, meso-(p-aminofenil)porfirinas e éteres enólicos cíclicos. Os resultados obtidos demonstram que porfirinas reagem como heterodienos com dienófilos ricos em electrões tais como os éteres enólicos cíclicos 3,4-di-hidro-2H-pirano e 2,3-di-hidrofurano na presença de triflato de lantânio. Os produtos formados são pirido[2,3-b] porfirinas e meso-quinolin-6- ilporfirinas com dois grupos hidroxilos terminais. A terceira parte desta dissertação é dedicada a estudos de funcionalização da posição β-pirrólica da 5,10,15,20-tetrafenilporfirina com um éter coroa segundo reacções de metátese, reacções de Heck e reacções de ciclo-adição 1,3- dipolar. Nas reacções de ciclo-adição obtiveram-se apenas produtos resultantes do acoplamento de porfirinas ao aminoácido. Para culminar estes estudos usou-se a 2-formil-5,10,15,20-tetra-arilporfirina e diversos aminoácidos como precursores de iletos de azometino porfirínicos. Segundo esta abordagem, verificou-se que a cadeia lateral do aminoácido influencia o tipo de produto formado, tendo-se obtido novas clorinas, β-imidoporfirinas e porfirinas funcionalizadas na posição β-pirrólica com grupos amino. A estrutura dos compostos sintetizados foi estabelecida recorrendo a Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 1H, 13C, COSY, HSQC, HMBC e NOESY), Espectrometria de Massa em MALDI, UV-Vis e, em alguns casos, Difractometria de raios-X. Já na quarta parte desta dissertação, o leitor é introduzido ao conceito de química supramolecular e à utilização de meso-(p-carboxifenil)porfirinas em sistemas auto-organizados. É descrita a formação de agregados J distintos a partir dos isómeros 5,10-bis-(4-carboxifenil)-15,20-difenilporfirina e 5,15-bis-(4- carboxifenil)-10,20-difenilporfirina e comprova-se que o tipo de arquitectura e a extensão deste sistema são impostas pela estrutura do cromóforo. A avaliação da formação destes sistemas foi efectuada recorrendo a técnicas de UV-vis, Fluorescência, CD, RLS e FLIM.