Semissíntese de O-tosil e N-alquil derivados de Kappacarragenana e avaliação das propriedades antimicrobianas dos derivados N-alquil

Abstract

Resumo: A Kappa-carragenana é um polissacarídeo aniônico, sulfatado, linear e de alto peso molecular, extraído principalmente de algas vermelhas do filo Rhodophyta como a alga Kappaphycus alvarezii. Tanto a Kappa-carragenana quanto outros polissacarídeos possuem uma estrutura química definida e dificilmente alcançável através da síntese orgânica, tornando-os alvos de modificações químicas. O objetivo deste trabalho foi extrair e caracterizar o polissacarídeo híbrido obtido da alga vermelha K. alvarezii e realizar a semissíntese dos derivados N-alquil, O-tosila, Azido, N-dietil e pirrolidina, além de testar as atividades antimicrobianas dos derivados N-alquil. A ?-carragenana extraída (KC) foi submetida a hidrólise ácida parcial utilizando ácido trifluoroacético (TFA) a fim de promover a quebra seletiva das ligações glicosídicas a-(1-3) entre a unidade 3,6-anidro-a-D-Galp e a B-D-Galp-4-sulfato. A fração KC foi hidrolisada e os seus terminais redutores foram submetidos a reação de aminação redutiva com a N-pentilamina (KAP), heptilamina (KAH), nonilamina (KAN e KAN1) e dodecilamina (KAD e KAD1). Estas frações foram testadas quanto à sua atividade antimicrobiana contra os microrganismos S. aureus (ATCC 6538), P. aeruginosa (ATCC 9027) e E. coli (ATCC 8738), onde as frações KAN1, KAD e KAD1 apresentaram atividade contra os microrganismos testados, sendo a fração KAD1 a mais ativa, principalmente contra a bactéria E. coli (CIM de 0,25 mg/mL e CBM de1.56 mg/mL) . Para a reação de tosilação a fração nativa (KC) foi hidrolisada gerando a fração (KCD) que foi submetida a tosilação (KCDT). Esta reação foi eficaz em solvente água/acetonitrila, atingindo DSsoma de 1.32 (KCDTP), com a substituição ocorrendo preferencialmente em C6 da unidade de B-D-Galp-4-sulfato. A fração tosilada (KCDT) foi submetida à reação de substituição com azida, dietilamina e pirrolidina, gerando as frações KDA, KDD e KDP, respectivamente, onde as substituições foram completas no C6 da unidade G4S.

Abstract: Kappa-carrageenan is an anionic, sulfated, linear, high molecular weight polysaccharide extracted from red algae (Rhodophyta), such as Kappaphycus alvarezii. Polysaccharides present an interesting chemical structure hardly obtained through chemical synthesis thus these biopolymers are used as a starting material for chemical modifications. The objective of this work was the semi-synthesis of N-alkyl, O-tosyl, Azido, N-diethyl and pyrrolidine derivatives of Kappa-carrageenan. In addition, the N-alkyl derivatives were tested for their antimicrobial activities. The ?-carrageenan extracted (KC) from K. alvarezii was submitted to partial acid hydrolysis with trifluoroacetic acid (TFA), to promote the selective cleavage of a-(1-3) glycosidic linkages between 3,6-anhydro-a-D-Galp and B-D-Galp-4-sulfate. The resulting products were submitted to reductive amination reaction with N-pentylamine (KAP), heptylamine (KAH), nonylamine (KAN and KAN1) and dodecylamine (KAD and KAD1) to yield six derivatives, and their antimicrobial properties were evaluated against S. aureus (ATCC 6538), P. aeruginosa (ATCC 9027) and E. coli (ATCC 8738), where KAN1, KAD and KAD1 showed activity against the microorganisms tested, being KAD1 the most active, especially against E. coli (MIC of 0.25 mg/ml and MBC of 1.56 mg/ml). In order to synthesize O-Tosyl derivatives, the native fraction (KC) was hydrolyzed to give KCD fraction, and then it was submitted to tosylation (KCDT). This reaction was effective in water/acetonitrile solvent, reaching DStotal equal to 1.32 (KCDTP). The modification was observed preferentially at C6 of B-D-Galp-4-sulfate units. The tosylated fraction (KCDT) was submitted to the substitution reaction with azide, N-diethylamine and pyrrolidine and these substitutions were complete at C6 of B- D-Galp-4-sulfate units.