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INTRODUÇÃO

As naftoquinonas são as substâncias com maior ocorrência entre as quinonas na natureza e representam uma família diversa de metabólitos secundários que ocorrem naturalmente em plantas, líquens e vários micro-organismos.^1,2,3,4 O lapachol (1) é uma naftoquinona de origem natural que foi isolado pela primeira vez em 1858 (Figura 1). Essa substância tem desempenhado um papel significativo em sínteses de diversos derivados e análogos,⁵ visando a descoberta de novos derivados biologicamente mais ativos. Ele pode ser extraído de várias espécies pertencentes às famílias Bignoniaceae, Verbenaceae e Proteaceae.

 

 

Existem vários fármacos sintéticos disponíveis no arsenal terapêutico que utilizaram o lapachol (1) como inspiração estrutural. A cadeia lateral modificada do lapachol levou à obtenção da atovaquona (2), que é utilizada como fármaco no tratamento ou prevenção de casos leves de infecção por Plasmodium vivae (em combinação com proguanil),^6,7,8 buparvaquona (3) e parvaquona (4) que são utilizados como medicamentos veterinários para o tratamento da theileriose bovina, causada pela infecção por Theileria annulata.⁹

O lapachol (1) pode ser extraído do caule lenhoso de diversas espécies das famílias Bignoniaceae, Verbenaceae e Proteaceae. A família Bignoniaceae tem aproximadamente oitocentas espécies em cento e dez gêneros. Os dois gêneros mais importantes são o Tabebuia e o Tecoma. Eles são típicos de áreas tropicais e subtropicais, sendo que algumas espécies do gênero Tabebuia são encontradas na América Central e do Sul. Sua madeira é dura e resistente a cupins e, portanto, muito útil para a construção naval e civil. Não menos importante são seus usos na medicina tradicional para diversos fins. O lapachol (1), dentre outras quinonas, é uma das substâncias presentes no cerne destas árvores. No Brasil ele é encontrado em grandes quantidades na espécie Tabebuia impetiginosa (ipê-roxo, ipê-rosa, lapacho-rosado, lapacho), facilmente encontradas nas regiões norte e nordeste. Sua forma de isolamento tradicional é pelo método químico de extração ácido-base onde se explora a acidez característica da hidroxila fenólica da posição C-2.¹⁰

O lapachol (1) se tornou conhecido desde que apresentou significativa atividade contra o carcinoma de Walker-256 em estudos realizados pelo CCNSC (Cancer Chemotherapy National Service Center).⁵ Ele foi comercializado pelo Laboratório Farmacêutico de Pernambuco (LAFEPE) para o tratamento de tumores, mas saiu do mercado devido sua toxicidade. Porém, ele ainda desperta interesse científico e comercial. O mercado global de lapachol (1) foi avaliado em milhões de dólares em 2020 e que terá crescimento exponencial no setor industrial durante o período compreendido entre 2020-2030,¹¹ principalmente por ser o material de partida para outra importante substância que é a β-lapachona (5) (Figura 1). Essa substância também é de origem natural, mas ocorre como componente minoritário e pode ser facilmente obtida a partir do lapachol (1) por semi-síntese.^12,13 As atividades farmacológicas β-lapachona (5) são bem conhecidas e diversificadas. Tem forte atividade contra células cancerosas (linhagens de células humanas malignas de pulmão, mama, colorretal, próstata, melanoma e leucemia)^14,15,16 e conta com vinte e um estudos clínicos no FDA (Food and Drug Administration). Também é bastante ativa contra o Tripanosoma cruzi, causador da doença de Chagas.¹⁷ Entretanto, devido à sua alta citotoxidade, ela não pode ser utilizada no tratamento da doença de Chagas, mas sua estrutura tem servido de inspiração para os químicos medicinais, que buscam estruturas análogas com o anel quinonoídico intacto, no que diz respeito ao desenvolvimento de substâncias mais seletivas contra o parasita.

A extração do lapachol (1) é comumente realizada utilizando uma metodologia baseada em seu caráter ácido. Nessa abordagem, é possível obter o lapachol (1) a partir da matriz vegetal quando esta entra em contato com uma solução básica. O método convencional de extração do lapachol, no qual segundo a literatura os rendimentos variam entre 1 e 7% em massa, isto dependendo da espécie do ipê e de fatores como a região e a sazonalidade.¹⁸ O lapachol (1) apresenta coloração amarela e é muito pouco solúvel em água. No entanto, seu sal sódico, por exemplo, torna-se solúvel em solução aquosa, adquirindo uma coloração avermelhada. Assim, uma solução básica, como a solução de Na₂CO₃ ou NaHCO₃, pode ser prontamente utilizada para realizar a extração. O Esquema 1 apresenta de forma detalhada todas as etapas e operações unitárias envolvidas na extração ácido-base do lapachol (1) da serragem do ipê.¹⁰

 

 

O objetivo deste estudo foi investigar uma nova estratégia aprimorada para a obtenção do lapachol (1) a partir da serragem do ipê, visando reduzir o número de etapas e aumentar o rendimento do isolamento do produto natural. Para alcançar esse objetivo, foi desenvolvido um processo de isolamento do lapachol (1) diretamente da matriz vegetal do ipê utilizando um extrator de Soxhlet e hexano como solvente. Essa abordagem elimina a necessidade das etapas de extração ácido-base e várias filtrações, simplificando o processo de obtenção do lapachol (1) de forma mais eficiente.

 

PARTE EXPERIMENTAL

O solvente hexano (mistura de isômeros) foi adquirido da BioScie Indústria (Anápolis, GO, Brasil) e foi usado sem purificação adicional. A extração foi realizada em extrator de Soxhlet (RL New, Rio de Janeiro, RJ, Brasil) e as destilações a pressão reduzida em rotaevaporador IKA modelo RV-10 Basic (Campinas, SP, Brasil). Os pontos de fusão foram obtidos em aparelho Thermo Scientific 9100 (Waltham, EUA) e não foram corrigidos. Os espectros de RMN de ¹H (1D e 2D) foram registrados à temperatura ambiente usando espectrômetro Bruker Advanced NEO 500 MHz (Fällanden, Suíca), em CDCl₃. Os deslocamentos químicos foram relatados em unidades de δ (ppm) e o solvente foi usado como padrão interno; e as constantes de acoplamento (J) são relatadas em Hertz e referem-se a multiplicidades de pico aparentes.

Um cartucho de celulose contendo 200 g de serragem de ipê foi depositado em um extrator de Soxhlet equipado com um balão de 2 L contendo 800 mL de hexano. Após dois ciclos de extração, o solvente foi evaporado e os cristais obtidos foram recristalizados a frio em hexano, em freezer por 24 h. O lapachol (1) foi filtrado e obtido na forma de cristais dourados em 7,4% de rendimento em massa (14,7 g, ponto de fusão: 139-140 ºC, ponto de fusão literatura: 139-140 ºC).

2-Hidroxi-3-(3-metilbut-2-en-1-il)naftalen-1,4-diona (1)

Cristais amarelos; rendimento em massa de 7,4% (14,7 g); pf 139-140 ºC; ¹H RMN (500,00 MHz, CDCl₃) δ 8,03 (dd, J 0,94 e 7,67 Hz, 1H), 7,66 (1H, td, J 1,38 e 7,67 Hz, 1H), 7,58 (1H, td, J 1,25 e 7,55 Hz, 1H), 7,98 (1H, dd, J 1,06 e 7,55 Hz, 1H), 3,23 (d, J 7,38 Hz, 2H), 5,13 (m, 1H), 1,71 (s, 3H), 1,61 (s, 3H), 7,27 (s, 1H).

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Inicialmente, o material vegetal, rejeito de mataria de madeireiras, proveniente do cerne do lenho de árvores de espécies de ipê (Tabebuia spp., Bignoniaceae) foi cuidadosamente seco ao ar e livre de umidade. Em seguida, esse material foi triturado em pequenas lascas e peneirado para obter uma forma mais finamente dividida. Cerca de 200 g de serragem de ipê foram colocados em um cartucho de celulose (papel de filtro) e a extração foi realizada em um extrator de Soxhlet equipado com um balão de fundo redondo de 2000 mL contendo 800 mL de hexano (Esquema 2) e após dois ciclos de extração, o extrato obtido foi evaporado a pressão reduzida em rotaevaporador onde o solvente coletado foi reaproveitado para uma nova etapa de extração. Vale ressaltar que um processo com mais de dois ciclos de extração leva ao arraste de taninos e outros componentes mais polares presentes no material vegetal e, ainda, a submissão prolongada do extrato ao aquecimento promove a oxidação e/ou degradação do extrato de lapachol tornando a solução mais escura. Desta forma, o lapachol (1) foi obtido como cristais amarelos devendo ser armazenado ao abrigo da luz. Em seguida, o processo foi repetido até que não fosse mais observada a coloração amarela no extrato, indicando que o lapachol (1) foi extraído em quase toda totalidade. Por fim, após cristalização de hexano a frio e acondicionamento em freezer por 24 h, o lapachol (1) foi filtrado e obtido na forma de cristais dourados em 7,4% de rendimento em massa (14,7 g, ponto de fusão 139-140 ºC, ponto de fusão literatura 139-140 ºC) e sua estrutura foi confirmada através de espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio ¹H (Figura 2), (Tabela 1)¹⁹ e ¹H-¹H-COSY (Figura 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

CONCLUSÃO

O novo método de extração do lapachol (1) oferece uma alternativa mais eficaz e menos laboriosa do que o processo convencional de extração ácido-base. A utilização do extrator de Soxhlet apresenta várias vantagens significativas como o reaproveitamento do solvente a cada ciclo de extração reduzindo o consumo minimizando o volume de resíduos. Além disso, o método elimina a necessidade de purificação adicional, simplificando ainda mais o processo e tornando-o mais sustentável. Esses fatores tornam possível o desenvolvimento de uma química mais limpa no processo de extração do lapachol (1), em concordância com os princípios da Química Verde. Sendo assim, foi possível obter o lapachol (1) com elevado grau de pureza em excelente rendimento de 7,4% (14,737 g) quando comparado com a metodologia tradicional de extração ácido-base do lapachol (1) em rendimentos que variam de 1 a 3%.

 

REFERÊNCIAS

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2. Patai, S.; The Chemistry of the Quinoid Compounds, 99^th ed.; John Wiley & Sons: London, 1974.

3. Patai, S.; Rappoport, Z.; The Chemistry of the Functional Groups, 1^st ed.; John Wiley & Sons: New York, 1988.

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