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http://hdl.handle.net/11422/28064
| Type: | Dissertação |
| Title: | Síntese de novos isoxazóis 3,5-dissubstituídos como potenciais inibidores da enzima urease |
| Author(s)/Inventor(s): | Silva, Clara Maria Lima da |
| Advisor: | Gonçalves, Raoni Schroeder Borges |
| Abstract: | A urease é uma metaloenzima dependente de níquel, amplamente distribuída na natureza, cuja atividade está associada tanto ao metabolismo do nitrogênio em plantas quanto à patogenicidade de microrganismos, como Helicobacter pylori. Devido à sua relevância clínica e agrícola, a busca por inibidores eficazes de urease representa uma área de intenso interesse científico. Neste trabalho, estudos de docagem molecular realizados frente à urease de Canavalia ensiformis (Jack Bean Urease, JBU), evidenciaram que os compostos sintetizados apresentaram atividade inibitória promissora permitindo avaliar as interações dos derivados isoxazólicos com o sítio ativo da enzima, destacando a contribuição de ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas para a estabilização do complexo enzima-ligante. Foram sintetizados e caracterizados 14 derivados isoxazólicos funcionalizados, dos quais 13 representam novas estruturas químicas não descritas na literatura e com o objetivo de avaliar seu potencial como inibidores de urease. Foram empregadas metodologias clássicas de síntese orgânica, tendo como etapa-chave a reação de cicloadição [3+2] 1,3-dipolar, responsável pela construção do núcleo isoxazólico. O reagente de iodo hipervalente [bis(trifluoroacetoxi)iodo]benzeno (PIFA) foi utilizado como agente oxidante sustentável e livre de metais. Sua utilização apresenta vantagens significativas em relação a protocolos tradicionais baseados em metais, como maior estabilidade ao ar e umidade, ampla tolerância a grupos funcionais e eficiência econômica. A caracterização dos compostos foi realizada por RMN ¹H, ¹³C e COSY, além de espectroscopia no infravermelho (IV) e espectrometria de massas de alta resolução (HRMS), confirmando a identidade estrutural das moléculas sintetizadas. Com o objetivo de avaliar o potencial biológico dos compostos sintetizados, foram realizados ensaios de inibição enzimática frente à urease de Canavalia ensiformis. Os resultados indicaram que parte dos derivados apresentou atividade inibitória de 97,5 %, evidenciando o potencial dessa classe de compostos como ponto de partida para o desenvolvimento de novos inibidores de urease. Os resultados obtidos demonstram que modificações estruturais no núcleo isoxazólico podem modular a atividade inibitória, reforçando o potencial desse sistema heterocíclico como arcabouço promissor para o desenvolvimento de novos possíveis candidatos a fármacos inibidores de urease. Além disso, a combinação de abordagens sintéticas, espectroscópicas e computacionais mostrou-se uma estratégia eficaz para a identificação de candidatos com potencial de aplicação tanto na área de química medicinal, voltada ao combate de infecções bacterianas relacionadas à urease, quanto na agrícola, visando reduzir perdas de nitrogênio em solos fertilizados com ureia. Assim, esta dissertação contribui para o avanço do conhecimento sobre a química de derivados isoxazólicos e sua aplicação como inibidores de urease, fornecendo subsídios para futuros estudos voltados à otimização estrutural, avaliação biológica ampliada e exploração de possíveis aplicações práticas em saúde e agricultura. |
| Abstract: | Urease is a nickel-dependent metalloenzyme widely distributed in nature, whose activity is associated both with nitrogen metabolism in plants and with the pathogenicity of microorganisms such as Helicobacter pylori. Due to its clinical and agricultural relevance, the search for effective urease inhibitors represents an area of intense scientific interest. In this work, fourteen functionalized isoxazole derivatives were synthesized and characterized, thirteen of which represent novel chemical structures not previously described in the literature, with the aim of evaluating their potential as urease inhibitors. Classical organic synthesis methodologies were employed, having as the key step the 1,3-dipolar [3+2] cycloaddition reaction, responsible for constructing the isoxazole core. The hypervalent iodine reagent [bis(trifluoroacetoxy)iodo]benzene (PIFA) was used as a sustainable and metal-free oxidizing agent. Its use offers significant advantages over traditional metal-based protocols, such as greater stability to air and humidity, broad tolerance to functional groups, and economic efficiency. The synthesized compounds were characterized by ¹H and ¹³C NMR, COSY, infrared spectroscopy (IR), and high-resolution mass spectrometry (HRMS), confirming their proposed molecular structures. Molecular docking studies performed against Canavalia ensiformis urease (Jack Bean Urease, JBU) revealed that several of the synthesized compounds exhibited promising inhibitory profiles, allowing the evaluation of the interactions of the isoxazole derivatives with the enzyme active site. The results highlighted the role of hydrogen bonds and hydrophobic contacts in stabilizing the enzyme–ligand complex. To experimentally assess the biological potential of the synthesized compounds, enzyme inhibition assays against C. ensiformis urease were performed. The results indicated that some derivatives exhibited significant inhibitory activity, supporting the potential of this class of compounds as a starting point for the development of new urease inhibitors. The findings demonstrate that structural modifications on the isoxazole scaffold can modulate inhibitory activity, reinforcing the potential of this heterocyclic framework as a promising platform for designing new urease inhibitor candidates. Furthermore, the integration of synthetic, spectroscopic, and computational approaches proved to be an effective strategy for identifying molecules with potential applications in both medicinal chemistry, aimed at combating urease-related bacterial infections, and agrochemistry, focused on reducing nitrogen losses in urea-fertilized soils. Thus, this dissertation contributes to advancing the understanding of isoxazole-based chemistry and its application as urease inhibitors, providing a foundation for future studies directed toward structural optimization, expanded biological evaluation, and exploration of potential practical applications in health and agriculture. |
| Keywords: | Isoxazol Ccicloadição Urease Enzimas Inibidores |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::SINTESE ORGANICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 30-Oct-2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | SILVA, Clara Maria Lima da. Síntese de novos isoxazóis 3,5-dissubstituídos como potenciais inibidores da enzima urease. 2025. 151 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025. |
| Appears in Collections: | Química |
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