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Estudo da viabilidade de complexação de piperidinas densamente funcionalizadas e xanteno com ciclodextrina

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Resumo

O processo de síntese multicomponente constitui uma metodologia altamente eficiente na construção de moléculas com estruturas variadas e diversas aplicações biológicas, alinhandose aos preceitos da química verde ao reduzir a formação de resíduos, uma vez que é realizada em uma única etapa. A maior inspiração química para a construção de bioativos é a natureza; as moléculas de piperidina e xanteno são estruturas químicas inspiradas em metabólitos secundários de vegetais. Essas estruturas podem apresentar inúmeras atividades biológicas, como potencial anticancerígeno, antiviral, antifúngico, antidiabético e inseticida, entre outros. Em contrapartida, destacam-se as ciclodextrinas, que são oligossacarídeos formados por monômeros de glicose ligados por ligações glicosídicas do tipo α-1,4. A formação de complexos de inclusão se dá através do encapsulamento de moléculas apolares na cavidade também apolar da ciclodextrina, estabelecendo interações intermoleculares, como forças de London. O exterior da ciclodextrina, que possui caráter polar, interage com o meio, possibilitando a solubilização de bioativos antes insolúveis, como a piperidina funcionalizada e o xanteno. A formação de complexos também se destaca por oferecer proteção química ao bioativo contra fatores externos como pH e temperatura, garantindo a integridade estrutural. Assim, a proposta do presente trabalho foi estudar a viabilidade da formação de complexos de inclusão entre a β-ciclodextrina e duas classes orgânicas distintas: as piperidinas e os xantenos. Unindo ambas as estratégias, foi observado que a formação de complexos com xantenos ocorreu de modo satisfatório e promoveu a integralidade da molécula, com estequiometria ideal de1:1. Já para as piperidinas, não foi observado resultado satisfatório, sendo levantada a hipótese de que a baixa solubilidade intrínseca da molécula interfere no equilíbrio químico entre as formas complexada e pura, ou que a β-ciclodextrina, por ter uma cavidade pequena, não comporta bem a molécula, o que sugere a necessidade de novas explorações. Dessa forma, a formação de complexos de inclusão pode viabilizar futuras aplicações de moléculas orgânicas no desenvolvimento de sistemas terapêuticos mais eficientes, com melhor desempenho farmacêutico e ampla aplicação dessas estruturas. Palavras-Chave: complexos de inclusão; piperidinas densamente funcionalizas; xantenos, síntese multicomponente; bioativos; ciclodextrina.

Abstract

The multicomponent synthesis process is a highly efficient methodology for constructing molecules with varied structures and diverse biological applications. It also adheres to the principles of green chemistry, as it reduces waste generation since the reaction is performed in a single step. The greatest chemical inspiration for the design of bioactive molecules comes from nature; piperidine and xanthene scaffolds are chemical structures inspired by plant secondary metabolites. These chemical structures exhibit a wide spectrum of biological activities, including anticancer, antiviral, antifungal, antidiabetic, and insecticidal properties, among others. In a distinct field, cyclodextrins stand out. These are cyclic oligosaccharides formed by glucose monomers linked by α-1,4 glycosidic bonds. The formation of inclusion complexes occurs through the encapsulation of apolar molecules (like hydrophobic bioactive) within the structural apolar cavity, establishing weak intermolecular interactions as London forces. The polar and hydrophilic CD exterior allows the interaction of molcules with the aqueous medium. This enables the solubilization of previously insoluble bioactives, such as functionalized piperidines and xanthenes. Furthermore, complexation offers chemical protection to the bioactive against external factors like pH and temperature, ensuring the structural integrity of the compound. The objective of this work was to study the feasibility of forming inclusion complexes between β-cyclodextrin and two different organic molecules classes: piperidines and xanthenes. Combining these strategies, it was observed that the complex formation with xanthenes was satisfactory, promoting the integrity of the molecule with an established ideal stoichiometry of 1:1 effectively. However, satisfactory results were not observed for the piperidines. Two hypotheses were raised: either the molecule's low intrinsic solubility interferes with the chemical equilibrium between the complexed and free forms, hindering the visualization of the solubilization effects provided by the cyclodextrin, or the β-cyclodextrin's small cavity may not properly accommodate the molecule, opening ways for new explorations. Thus, the formation of inclusion complexes is seen as a viable approach for the future application of these organic molecules, enabling the development of more efficient therapeutic systems with improved pharmaceutical performance and broader applicability of these structures. Keywords: inclusion complexes; densely functionalized piperidines; xanthenes; multicomponent synthesis; bioactives; cyclodextrin.

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PIRES, Adriene Simões. Estudo da viabilidade de complexação de piperidinas densamente funcionalizadas e xanteno com ciclodextrina. 2026. 101 p. Dissertação (Mestrado profissional em Agroquímica). - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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