Nitrofurazone and its nitroheterocyclic analogues: a study of the electrochemical behavior in aqueous medium

Abstract

The biological action of drugs with potential antichagasic activities can be better understood by knowing their reduction mechanism. For this proposal, the electrochemical reduction of nitrofurazone (NF) and its analogues, nitrofurfurilidene thiosemicarbazone (NFS), nitrothiophene semicarbazone (NT), nitrothiophene thiosemicarbazone (NTS), was studied by differential pulse and cyclic voltammetries and chronoamperometry in aqueous medium by using a glassy carbon electrode. Those three synthetic analogues have oxygen and sulfur atoms arranged between the nitroheterocyclic ring (furan and thiophene, respectively) and the carbonyl group (semicarbazone and thiosemicarbazone, respectively). The respective hydroxylamine derivatives are the main products formed in acidic medium, being its formation linearly pH dependent. Although chronoamperometric data show that this reduction involves 4 electrons, its corresponding reduction voltammetric wave, in alkaline medium, is unfolded and a reversible reduction peak at a more positive potential appears. This peak is characterized as a nitro anion radical formation, whose decay is caused by a disproportionation reaction. Its kinetic stability was studied by the current ratio values of the R - NO2/R - NO2•- redox couple and the second-order constant (k2) was determined, being NTS the analogue that registered the highest stability.

A compreensão do mecanismo de redução de compostos com potencial atividade antichagásica pode contribuir para o melhor entendimento de sua ação biológica. Com este objetivo, a redução eletroquímica de nitrofural (nitrofurazona, NF) e seus análogos, nitrofurfurilideno tiossemicarbazona (NFS), nitrotiofeno semicarbazona (NT), nitrotiofeno tiossemicarbazona (NTS), foi estudada pelas voltametrias de pulso diferencial, cíclica e cronoamperometria em meio aquoso, utilizando eletrodo de carbono vítreo. Esses três análogos sintéticos apresentam átomos de oxigênio e de enxofre distribuídos no anel heterocíclico (furano e tiofeno, respectivamente) e no grupo carbonila (semicarbazona e tiossemicarbazona, respectivamente). A hidroxilamina é o principal produto formado em meio ácido, sendo sua formação linearmente dependente do pH. A cronoamperometria mostrou que esta redução envolve 4 elétrons. Entretanto, em meio alcalino, esta onda de redução é desdobrada e um pico reversível a potencial mais positivo foi registrado, correspondendo à formação nitro ânion radical. O nitro ânion radical sofre desproporcionamento e sua estabilidade cinética foi avaliada aplicando a razão de corrente correspondente ao par reversível R - NO2/R - NO2•- e as constantes de segunda ordem (k2) foram determinadas. A partir dos valores de k2 observou-se que o análogo NTS registrou a maior estabilidade.