Síntese e avaliação da fitotoxicidade de novas lactonas sesquiterpênicas | Synthesis and evaluation of the phytotoxicity of new sesquiterpe lactones

Lactonas sesquiterpênicas representam um importante grupo de metabólitos secundários da família Asteraceae. Como a disponibilidade de lactonas sesquiterpênicas naturais é muito limitada, sendo muitas vezes insuficiente para estudos detalhados de suas bioatividades, esse trabalho tem como objetivo a síntese de lactonas sesquiterpênicas derivadas da α-santonina, visando estudos sobre a correlação estrutura-atividade biológica e a descoberta de novos compostos com potencial atividade herbicida. Foram obtidos onze compostos [20] [30], dentre os quais cinco são inéditos. Esses compostos foram preparados através de diferentes tipos de reações (reação fotoquímica, reação de redução, de oxidação e de esterificação). Ao se irradiar a α-santonina [9] com lâmpada de mercúrio de alta pressão, utilizando-se ácido acético anidro como solvente e reator de borossilicato, foi obtido o 10α-acetoxi-3-oxo-1,7αH,6,11βH-guaia-4-en-6,12- olídeo [20], com 26% de rendimento. Ao se utilizar a mistura de solventes ácido acético/água 1:1, mantendo-se as demais condições, foram obtidos o ácido isofotossantônico [21] e o 10α-hidroxi-3-oxo-1,7αH,6,11βH-guaia-4-en-6,12-olídeo [22] com rendimentos de 44% e 32%, respectivamente. Quando a α-santonina foi submetida à reação fotoquímica em reator de quartzo, utilizando-se lâmpadas de mercúrio de baixa pressão como fonte de radiação de luz ultravioleta e acetonitrila como solvente, a lumissantonina [23] foi produzida com 83%. Os compostos [20] e [22] foram submetidos à reação de redução com boroidreto de sódio, sendo obtidos o 10α-acetoxi-3β-hidroxi-1,7αH,6,11βH-guaia-4-en-6,12-olídeo [28] e o 3β,10α-hidroxi-1,7αH,6,11βH-guaia-4-en-6,12-olídeo [30] com rendimentos de 86% e 72%, respectivamente. Para a obtenção do 10α-acetoxi-3β-crotonoil-1,7αH,6,11βH-guaia-4-en-6,12-olídeo [29] (63%), reagiu-se o composto [28] com cloreto de crotonoíla, em presença de piridina. O 3-oxo-7αH,6βH-eudesma-1,4,11-trien-6,12-olídeo [25], obtido com um rendimento de 72%, foi preparado pela reação inicial da α-santonina com cloreto de fenilselênio (PhSeCl) e posterior oxidação com peróxido de hidrogênio (H2O2). A lactona [25] foi então submetida à reação fotoquímica em reator de quartzo, utilizando-se ácido acético anidro como solvente, sendo obtidos os compostos 10α-acetoxi-3-oxo-1,7αH,6βH-guaia-4,11-dien-6,12-olídeo [26] e 11,13 deidrolumissantonina [27] com rendimentos de 4,5 % e 18%, respectivamente. Os compostos [20] [30] foram submetidos a ensaios biológicos para avaliar suas atividades sobre a germinação e o crescimento radicular de pepino (Cucumis sativus) e sorgo (Sorghum bicolor x Sorghum sudanensis). Dentre os compostos avaliados, o que apresentou maior atividade sobre o crescimento radicular das plântulas de pepino e sorgo foi o composto [20], sendo observadas inibições de 53,5% e 66,7%, respectivamente. Baixa ou nenhuma atividade inibitória sobre a germinação das sementes de pepino e sorgo foi observada.

Sesquiterpene lactones represent an important group of secondary metabolites of the Asteraceae family. As the availability of natural sesquiterpene lactones is very limited, being many times insufficient for detailed studies of their bioactivity, the present investigation had as objective the synthesis of sesquiterpene lactones derivatives from α-santonin, aiming studies about the biological structure-activity relationship and the discovery of new compounds with potential herbicide activity. In this present work eleven compounds were synthesized [20]-[30], five among them are unknown. These compounds were prepared by different types of reactions including photochemistry, reduction, oxidation and esterification reactions. When α-santonin [9] was irradiated with high pressure mercury lamp, using anhydrous acetic acid as solvent in borosilicate reactor, 10α- acetoxy-3-oxo-1,7αH,6,11βH-guai-4-en-6,12-olide [20] was obtained, in 26% yield. Using acetic acid/water mixture 1:1 v/v, keeping the other conditions, the iso-foto-santonic acid [21] and the 10α-hydroxy-3-oxo-1,7αH,6,11βH-guai-4-en-6,12-olide [22] were obtained in 44% and 32% yields, respectively. When the α-santonine was submitted to the photochemistry reaction in a quartz reactor, using low pressure mercury lamp as source of ultraviolet radiation and acetonitrile as solvent, the lumisantonin [23] was produced in 83% yield. The compounds [20] and [22] were submitted to the reduction reaction with sodium borohydride, obtaining 10α-acetoxy-3β-hidroxy-1,7αH,6,11βH-guai-4-en-6,12-olide [28] and the 3β,10α-hydroxy-1,7αH,6,11βH-guai-4-en-6,12-olide [30] in 86% and 72% yields, respectively. To obtain 10α-acetoxy-3β-crotonoil-1,7αH,6,11βH-guai-4-en-6,12-olide [29] (63%), the compound [28] reacted with crotonoil chloride, in the presence of pyridine. The 3-oxo-7αH,6βH-eudesma-1,4,11-trien-6,12-olide [25] was obtained in 72% yield and, it was prepared by the initial reaction of the α-santonine with phenyl selenium chloride (PhSeCl) and subsequent oxidation with hydrogen peroxide (H2O2). Then, the lactone [25] was submitted to the photochemistry reaction in a quartz reactor, using anhydrous acetic acid as solvent, and the compounds 10α-acetoxy-3-oxo-1,7αH,6βH-guai-4,11-dien-6,12-olide [26] and 11,13 deidrolumisantonin [27] were obtained in 4,5% and 18% yields, respectively. The compounds [20] and [30] were submitted to biological assays to evaluate their activities on the germination and on the radicular growth of cucumber (Cucumis sativus) and sorghum plants (Sorghum bicolor x Sorghum sudanensis). Amongst all evaluated compounds, the compound [20] was the one that presented higher activity on the radicular growth of the cucumber and sorghum plantules, being inhibitions of 53,5% and 66,7% observed, respectively. Low or no significant inhibitory activity was observed on the germination of the cucumber and sorghum seeds.

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