Produção de derivados aminados

Abstract

Resumo: Algas verdes (Chlorophyta) sintetizam uma grande variedade de polissacarídeos sulfatados com atividades biológicas. Modificações químicas de polissacarídeos sulfatados podem alterar ou potencializar a atividade biológica desses polímeros trazendo novas perspectivas de aplicação biotecnológica. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar e modificar quimicamente as heteroramnanas sulfatadas obtidas da clorófita Gayralia brasiliensis por meio de reação de O-alquilação para inserção de grupos amina. A alga seca e moída foi submetida a extrações aquosas sequenciais (80 °C, 5h) originando as frações GBR1 e GBR2 (18,2 e 6,5 % de rendimento, respectivamente). A fração de maior rendimento (GBR1) foi selecionada para caracterização e modificações químicas. GBR1 apresentou-se sulfatada (25,2 %), contendo ácidos urônicos (10,2 %) e baixos teores proteínas (2,9 %). GBR1 é constituída principalmente por unidades de ramnose, com menores porcentagens de xilose, glucose, galactose, arabinose e manose. Análises espectroscópicas (RMN mono- e bidimensional) permitiram determinar que GBR1 é constituída por unidades de a-L-ramnose 3- e 2-ligadas monossulfatadas, dissulfatadas ou não substituídas por grupos O-sulfato. A fração GBR1 foi submetida a reação de O-alquilação com o reagente 3-cloropropilamina, variando condições de tempo e quantidade de reagente, originando frações insolúveis. Análises colorimétricas (ninhidrina), de infravermelho e de RMN de 13C em estado sólido sugerem que houve reação pela presença de grupos aminas livres, bandas características de estiramento N-H (1450 cm-1, 35003300 cm-1) e sinais novos na região de 52,1-22,3 ppm, respectivamente. Adicionalmente, para obtenção de um derivado aminado solúvel em meio aquoso foi realizada a degradação controlada de Smith previamente à reação de O-alquilação resultando na fração GBR-S. Análises de HPSEC demostraram que GBR-S apresenta menor massa molecular que a fração de origem. GBR-S foi submetida ao mesmo processo de O-alquilação realizado para a fração GBR1 gerando a fração GBR-SN. Esta fração apresentou-se solúvel em meio aquoso, com 26,4 % de grupos O-sulfato. Análises de RMN de 1H e de HSQC demostraram a presença de grupos amina livre ligados no polissacarídeo pela presença de novas correlações observadas no espectro de GBR-SN, tanto na região anomérica (100,1/5,08, 100,6/5,05 e 97,4/5,40 ppm) quanto na região de CH2 da cadeia alquílica inserida (52,5-51,6/3,35-3,26, 38,1/3,17 e 24,5/2,18 ppm). Portanto, no presente trabalho heteroramnanas sulfatadas obtida de G. brasiliensis, caracterizadas quimicamente e por espectroscopia, foram modificadas por O-alquilação obtendo-se frações polissacarídicas aminadas inéditas com potencial aplicação biotecnológica.

Abstract: Green seaweed (Chlorophyta) synthesize a large variety of sulfated polysaccharides with biological activities. Chemical modifications of sulfated polysaccharides could modify enhance the biological activity of these polymers bringing new perspectives of biotechnological application. The goals of the present study were characterize and modify the chemical structure of sulfated heterorhamnan obtained from the chlorophyte G. brasiliensis through O-alkylation reaction to add amine groups to the molecule. The dried and milled seaweed was subjected to sequential aqueous extractions (80 °C, 5h) resulting the fractions GBR1 and GBR2 (18.2 and 6.5% yield, respectively). The highest yield fraction (GBR1) was selected for characterization and chemical modifications. GBR1 is sulfated (25.2 %), contains uronic acids (10.2 %) and low proteins content (2.9 %). GBR1 consists mainly of rhamnose units, with lower percentages of xylose, glucose, galactose, arabinose and mannose. 1H and 13C NMR analyzes indicated that GBR1 consists of 3- and 2-linked a-L-rhamnose units which are monosulfated, disulfated or unsubstituted by O-sulfate groups. GBR1 fraction was subjected to O-alkylation reaction using 3-chloropropylamine, varying conditions as time and amount of reagent, resulting in insoluble fractions. Colorimetric (ninhydrin), infrared and solid-state 13C NMR analyzes suggest the presence of free amine groups, characteristic N-H stretching bands (1450 cm-1, 3500-3300 cm-1) and new signals at 52.1-22.3 ppm, respectively. Additionally, in order to obtain a water soluble amino derivative it was performed the controlled Smith degradation prior to the O-alkylation reaction resulting in the GBR-S fraction. HPSEC analyzes show that GBR-S has lower molecular weight than the GBR1 fraction. GBR-S fraction was subjected to the same amination process, yielding a water soluble fraction (GBR-SN) containing 26.4 % of O-sulfate groups. 1H NMR and HSQC analyzes suggest the presence of free amine groups linked to the polysaccharide chain by the presence of new correlations observed at GBR-SN spectrum, at the anomeric region (100.1/5.08, 100.6/5,05 and 97.4/5.40 ppm) as well as at the CH2 region of the inserted alkyl chain (52.5-51.6/3.353.26, 38.1/3.17 and 24.5/2,18 ppm). Therefore, in the present study sulfated heteroramnans obtained from G. brasiliensis, characterized chemically and by spectroscopy, were modified by O-alkylation. Unpublished aminated polysaccharides fractions with potential biotechnological application were obtained.