Terpenos

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A melhor forma de explicar Terpeno é exemplificar o que acontece com a natureza.

Numa floresta existem diversas e constantes situações de decomposição: folhas, cascas, árvores, frutos, flores e animais mortos. Apesar de tudo isso, ainda podemos sentir o ar da floresta leve e com agradável sensação de conforto, o solo natural e sem aspecto poluído ou gorduroso.

Tecnologia de Terpenos e suas Aplicações
Aspectos Gerais

Terpenos (ou isoprenóides, ou terpenóides), formam uma subdivisão de classe dos prenil-lipídios (terpenos, prenilquinonas, e esteróis), representando o grupo mais antigo de produtos de pequenas moléculas sintetizado por plantas e provavelmente o grupo mais difundido de produtos naturais.
Terpenóides pode ser descrito como terpenos modificados onde são movidos ou removidos grupos metila, ou são adicionados átomos de oxigênio. Inversamente, alguns autores usam o termo “terpenos”, mais amplamente para incluir o terpenóides.

Durante século XIX, trabalhos químicos com terebintina acabaram por levar à denominação de “terpene” os hidrocarbonetos com a fórmula geral C10H16. Estes terpenos são frequentemente encontrados em óleos essenciais das plantas e contém sua quintessência, a fragrância de planta.
Eles estão universalmente presentes em pequenas quantidades em organismo vivos, onde desempenham numerosos papéis vitais na fisiologia das plantas bem como funções importantes nas membranas celulares. Por outro lado, eles também são em muitos casos acumulados, apresentando extraordinária variedade de estruturas, possivelmente devido a um papel de comunicação, defesa ou mesmo evolucionário, nos vegetais.
Eles podem ser definidos como um grupo de moléculas cuja estrutura está baseada em um número definido de unidades de isoprênicas (metil-buta-1,3-dieno, com 5 átomos de carbono).

Estrutura do Terpeno

Terpenóides apresentam grande diversidade, mas todos se originam pela condensação do isopentenil-difosfato (IPP) como o dimentil-alil-difosfato (DMAPP) produzindo o geranil-pirofosfato (GPP).
Uma classificação racional dos terpenos foi estabelecida, baseada no número de unidades isopreno incorporadas no esqueleto molecular básico, o que a tabela abaixo apresenta.

Reação de Produção do GPP

Classificação de Terpenos

Muitos terpenos são hidrocarbonetos, mas estruturadas contendo oxigênio como álcoois, aldeídos ou cetonas, também são encontradas. Estes derivados freqüentemente são denominados terpenóides.
Mono e sesquiterpenos são os principais componentes dos óleos essenciais, enquanto os outros terpenos são componentes de bálsamos, resinas, ceras e borrachas.

Também são encontradas unidades isoprênicas dentro de estruturas de outras moléculas naturais. Assim, alcalóides indólicos, várias quinonas (vitamina K, E), vitamina A obtida a parti do β-caroteno, fenóis, álcoois (também conhecidos como terpenóis ou poliprenóis), também contém fragmentos terpênicos.
De acordo com Bohlmann J et al. (PNAS 1998, 95, 4126) há mais de 1.000 monoterpenos, mais de 7.000 sesquiterpenos e mais de 3.000 diterpenos.
Dependendo da família, os óleos voláteis, cujos constituintes são na sua maioria os terpenos, podemos ocorrer em estruturas secretoras especializadas, tais como em pêlos glandulares, células parenquimáticas diferenciadas, canais oleíferos ou em bolsas lisígenas.

Podem estar estocados em certos órgãos, como nas flores, folhas ou ainda nas cascas dos caules, madeiras, raízes, rizomas, frutos ou sementes. Embora todos os órgãos de uma planta possam acumular óleos, sua composição pode variar segundo a localização.
Óleos voláteis obtidos de diferentes órgãos de uma mesma planta podem apresentar composição química, caracteres físico-químicos e odores bem distintos. Cabe lembrar que a com posição química de um óleo volátil, extraído de um mesmo órgão de uma mesma espécie vegetal, pode variar significativamente, de acordo com a época, condições climáticas e solo.

As substâncias odoríferas em plantas, na sua grande maioria terpenos, foram consideradas por muito tempo como “desperdício fisiológico”, ou mesmo produtos de desintoxicação, como eram vistos os produtos do metabolismo secundário. Atualmente, considera-se a existência de funções ecológicas, especialmente como inibidores da germinação, na proteção contra predadores, na atração de polinizadores, na proteção contra a perda de água e aumento da temperatura, entre outras.

Existem trabalhos demonstrando que a toxidade de alguns componentes dos óleos voláteis constitui uma proteção contra predadores e infestantes. Mentol e mentona, por exemplo, são inibidores do crescimento de vários tipos de larvas. Também existem evidências de que alguns insetos utilizam óleos voláteis seqüestrados de plantas para defenderem-se de seus predadores. Assim, os vapores de certas substâncias como citronelal (utilizado por formigas) e α-pineno (utilizado por cupins) podem causar irritação suficiente em um predador para fazê-lo desistir de um ataque. Trabalhos de pesquisa indicam a existência de funções diversificadas para óleos voláteis, devido aos seus componentes terpênicos, em parte determinadas pelas relações como o meio, o que sugere ampla variação, de acordo com o ambiente.

Os métodos de extração de terpenos, que necessariamente implicam a extração de óleos essenciais, voláteis, variam conforme a localização do óleo na planta e com a proposta de utilização do mesmo. Os mais comuns estão sumarizado a seguir.
Enfloração (Enfleurage): Esse método já foi muito utilizado, mas atualmente é empregado apenas por algumas indústrias de perfumes, no caso de plantas com baixo teor de óleo, mas de alto valor comercial. É empregado para extrair óleo volátil de pétalas de flores (laranjeiras, rosas); as pétalas são depositadas, a temperatura ambiente, sobre uma camada de gordura, durante certo período de tempo. Em seguida, estas pétalas esgotadas são substituídas por novas até a saturação total, quando a gordura é tratada com álcool. Para se obter o óleo volátil, o álcool é destilado à baixa temperatura e o produto assim obtido possui alto valor comercial. Pouco se aplica, no entanto à produção de terpenos isolados ou concentrados a partir do óleo essencial.

Arraste por vapor de água: Os óleos voláteis possuem pressão de vapor mais elevada que a da água, sendo por isso arrastados pelo vapor. Em pequena escala emprega-se o aparelho de Clevenger. O óleo volátil obtido, após separar-se da água, deve ser seco com Na2SO4 anidro. Preferencialmente, esse método mais utilizado para extrair óleos de plantas frescas. Sem dúvida o método mais utilizado na indústria, que permite a obtenção de terpenos.

Extração com solventes orgânicos: Os óleos voláteis, quando extraídos por solvente, exigem solvente apolares (éter, éter de petróleo ou diclorometano) que, entretanto, extraem outros compostos lipofílicos também. Por isso os produtos assim obtidos raramente possuem alto valor comercial. Quando o objetivo não é o óleo essencial a ser comercializado in natura, mas para posterior processamento e obtenção de derivados terpenóides, o método não encontra restrições.

Prensagem: Esse método é empregado para a extração dos óleos voláteis de frutos críticos. Os pericarpos desses frutos são prensados e a camada que contém o óleo volátil é então separada. Posteriormente, óleo é separado da emulsão formada com água através de decantação, centrifugação ou destilação fracionada. Grande parte dos terpenos utilizados industrialmente, na produção de derivados químicos, vem de fontes críticas através deste processo.
CO2 Supercrítico: Um dos métodos mais modernos de extração, ainda apresenta custo e investimentos significativamente superiores aos métodos concorrentes, mas suas vantagens na conservação de certos compostos, apontam para o uso cada vez maior.

Algumas Estruturas de Terpenos

Propriedades e Atividades
A grande variedade de estruturas químicas que os terpenos apresentam, assim com as diversas funções biológicas que desempenham, apontam para um considerável número de propriedades e atividades biológicas a serem consideradas. Em princípio, podem ser divididas em propriedades físico-químicas e atividades biológicas.

A principal propriedade físico-química de interesse é a sua solvência. Terpenos em geral são excelentes solventes, apresentando constante dielétrica 2,2 e 6,8.
As atividades biológicas de terpenos distribuem-se dentro de vários grupos. Devem ser citadas: bactericida bacteriostática, fungicida, antiviral, antiparasitária, inseticida, analgésica, entre muitas outras importantes.
Os terpenos são responsáveis pelas características aromáticas da grande maioria dos produtos naturais. Toda a ciência de aromas está baseada no conhecimento desta atividade dos terpenos.

Importância Científica

Abstraindo das aplicações diretas dos terpenos, modificados ou não, histórica e atualmente eles apresentam grande importância científica, mormente como estruturas guias para a síntese de novos produtos farmacêuticos. Também o esclarecimento dos mecanismos de ação dos terpenos na fisiologia e na ecologia, vem dando significativa contribuição para o desenvolvimento de novas drogas e processos.
Aplicações

Das propriedades e atividades anteriormente citadas derivam as principais aplicações dos terpenos. Da sua propriedade de solvência vem sua aplicação na produção de solventes, seja para reação ou processo, seja para dissolução ou remoção de outros produtos. Aqui podem ser citados como exemplo os removedores e desengraxantes em todos os seus usos em limpeza de superfícies, industriais ou não. Assim a área de solventes desponta como a primeira e mais simples, das aplicações de terpenos.
Das suas propriedades aromáticas, vêm as aplicações como aromas e fragrâncias, na aromatização de alimentos, de cosméticos e na perfumaria, sendo estas as suas mais tradicionais áreas de aplicação e com maior representação em volume, dentre todas as áreas de aplicação de terpenos. Ainda fruto das propriedades aromáticas dos terpenos está a aplicação em neutralização de odor, hoje em franca expansão.

Seguem-se, decorrentes das atividades biológicas, as aplicações como drogas para a indústria farmacêutica, humana e veterinária. Não só a indústria de fitoterápicos utiliza cada vez mais compostos naturais, mas também a indústria farmoquímica usa terpenos como matéria-prima para os seus processos de síntese.
Ainda como conseqüência da atividade biológica dos terpenos, está sua aplicação em produtos de uso sanitário, industriais ou não. A indústria de fungicidas e antimicrobianos em geral utiliza terpenos, tanto como matéria-prima para a fabricação de semi-sintéticos, como diretamente.
Como uma necessária combinação da atividade biológica e das propriedades aromáticas dos terpenos, está sua aplicação no combate às pragas, seja na agricultura ou na área urbana. A indústria de defensivos agrícolas, que no seu início utilizava produtos naturais, volta a interessar-se por eles, devido à sua baixa toxicidade e sua compatibilidade ambiental.

Tecnologia de Terpenos Ativos

Terpenos Ativos e Tecnologia TERPENE VR

Desde o nascimento da química farmacêutica sintética, que começou pela modificação de produtos naturais, são buscadas novas estruturas que atendam melhor seus propósitos, de propriedade e atividade, sem provocar efeitos indesejáveis. Isto se aplica tanto na área farmacêutica como na industrial. Produtos químicos derivados de substâncias naturais, que obedeçam aos critérios acima, sempre foram pesquisados.

Assim, o desenvolvimento de produtos para uso como defensivos agrícolas, inseticidas de caráter geral, produtos e outros, busca hoje atender critérios de eficiência e custo, mas também de compatibilidade ambiental e baixa toxicidade.

A pesquisa pelo desenvolvimento dos produtos de base terpênica, cuja tecnologia hoje é denominada TERPENE VR, começou em 1987, pela observação que processos naturais, ocorridos nas plantas e no ambiente, produziam substâncias mais ativas para algumas funções, pela modificação estrutural de estruturas terpenóides. O próximo passo, para dar viabilidade econômica, foi produzir em reatores aqueles mesmos processos, somente com mais velocidade e seletividade.

Respeitando estes princípios, uma série de produtos foi desenvolvida, de forma a atingir um determinado grupo de atividades e propriedades físicas. A figura abaixo mostra a metodologia de desenvolvimento aplicada.

Metodologia P&D

Aplicação de Tecnologia TERPENE VR – Áreas

A principal propriedade física buscada em primeiro lugar foi a solvência. Foram então desenvolvidas várias estruturas modificadas de terpenos, onde a variação da constante dielétrica permite a obtenção de solventes que atendem desde a faixa do hexano até o clorofórmio.

Não explorando o campo de aromas e fragrâncias, o próximo objetivo foi a neutralização de odores, fato já bem observado na própria natureza. Sem aprofundas a questão do mecanismo da atividade, que exigiria a exposição com maior rigor científico, o que não cabe neste trabalho, pode-se dizer que poucas iniciativas até hoje obtiveram sucesso nesta aplicação. Foram desenvolvidas estruturas que atendem a grande maioria dos casos onde a neutralização de odores é necessária e aplicável.

A próxima atividade explorada foi a inseticida, aqui incluindo larvicida. Um pequeno grupo de insetos foi alvo de testes com diferentes produtos terpênicos desenvolvidos, apresentando resultados positivos, podendo-se citar mosquitos de forma geral, moscas, formigas e alguns tipos de cupins.

Finalmente as atividades antimicrobianas, antibacteriana e fungicida foram estudadas, levando ao desenvolvimento de um grupo de produtos de alto desempenho. Tanto nesta área quanto na inseticida, ainda muito há que ser feito. A figura abaixo mostra esquematicamente as áreas de aplicação da tecnologia TERPEN VR.

TERPENE VR - Atividades e Propriedades

Fonte: Terpenoil

Posted in: Ciencia - Pesquisa