ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: ESTUDO TEÓRICO DA REATIVIDADE DA 6-[(E)-2-(4-HIDROXIFENIL)VINIL]-4-METOXI-2H-PIRAN-2-ONA VIA CÁLCULOS AB INITIO DFT
AUTORES: SILVA, S. C. DA – UFMT (PQ)
CERON, L. B. – UFMT (IC)
TEIXEIRA, D. A. – UFMT (PG)
RESUMO: As pironas têm sido bastante estudadas em virtude de sua atividade antioxidante no organismo, inibindo a oxidação de moléculas e a propagação de doenças crônica degenerativas como câncer, mal de Parkinson, mal de Alzheimer. Neste trabalho utilizou-se métodos ab initio DFT, para otimizar as geometrias de dois isômeros conformacionais da pirona 6-[(E)-2-(4-hidroxifenil)vinil]-4-metoxi-2H-piran-2-ona. Os cálculos mostram uma energia total semelhante, o que sugere um equilíbrio entre as duas formas. Foi feita a protonação de três possíveis centros reativos. Para o a protonação da carbonila, o cálculo de energia de ligação efetuado com o uso de coordenadas de reação forneceu uma energia de 120,0 Kcal/mol, sugerindo que em meio ácido a pirona seja fortemente reativa.
PALAVRAS CHAVES: pirona; modelagem molecular; cálculo dft.
INTRODUÇÃO: As pironas possuem função antioxidante no organismo (REZENDE, C.M.A.M, et al,1971) , podendo retardar ou inibir a oxidação de moléculas, e a propagação ou início de algumas doenças como câncer, mal de Parkinson, mal de Alzheimer, diabetes (MONTANARI, C.A., 2001). Estas doenças podem estar ligadas aos danos causados pelos radicais livres, que são principalmente sistemas contendo oxigênio com um elétron desemparelhado, sendo responsáveis pelo envelhecimento do corpo.
Com uso de modelagem molecular obtém-se um maior conhecimento sobre a molécula de pirona, através de seu mecanismo de reação, fornecendo as possíveis formas de neutralização dos radicais livres.
A pirona 6-[(E)-2-(4-hidroxifenil)vinil]-4-metoxi-2H-piran-2-ona (TREVISAN, T. C. 2002) foi estudada por simulação computacional, utilizando o método de cálculo quântico ab initio DFT(Foresman,J.B. 1996). Otimizou-se as geometrias de dois isômeros conformacionais que apresentavam energias bastante semelhantes. A partir da análise de orbitais moleculares e da localização dos últimos orbitais ocupados foram identificados possíveis centros doadores de elétrons e foi feito um estudo de reações de protonação nestes sítios.
MATERIAL E MÉTODOS: Os cálculos computacionais foram efetuados com o programa GAUSSIAN-03W, utilizando um microcomputador Pentium 4, com 1GB de memória RAM. Todos os cálculos de modelagem molecular foram efetuados com base nos cálculos quânticos ab initio com o método híbrido Hartree-Fock/ DFT, especificamente o método B3LYP, e o conjunto de funções de base 6-31G (YOUNG, C. D. 2001). Foram feitos cálculos de otimização de geometria para dois isômeros conformacionais da pirona.
Optou-se por fazer os cálculos de modelagem com o isômero 2 por este ter apresentado energia ligeiramente menor que o isômero 1 (aproximadamente 5 Kcal/mol),. Foram feitos cálculos de densidade orbital para os orbitais de fronteira, (HOMO, HOMO-1, HOMO-2; LUMO, LUMO+1, LUMO+2). Com base nestes cálculos fez-se a protonação no oxigênio da carbonila, no oxigênio fenólico e no carbono do grupo alceno ligado ao anel fenólico.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Otimização de geometria: Os isômeros conformacionais 1 e 2 analisados, apresentaram respectivamente energias de -841,336496 e -841,341264 Hartree, o que dá diferença em estabilidade (3,0 Kcal/mol) para o isômero 2, como mostrados nas figuras 1 e 2.
Optou-se por analisar o isômero 2. No cálculo de orbitais moleculares e, dos possíveis centros reativos, a molécula apresentou alta densidade eletrônica no oxigênio da carbonila, no oxigênio fenólico e no grupo alceno (figura3).
Com base nestes cálculos simulou-se reações de protonação nestes três átomos. Os cálculos de energia das espécies protonadas forneceram energias totais de -841.6417008 Hartree para a protonação no oxigênio fenólico, -841.6625455 Hartree para protonação no átomo alceno e -841.7112753 Hartree para protonação da carbonila, o que dá uma maior estabilidade para este último 30,58 Kcal/mol,
Calculou-se a energia de ligação do próton ao oxigênio da carbonila, fazendo-se a otimização da geometria da molécula à medida que se forçava o afastamento do próton. Os resultados destes cálculos são mostrados na figura 4.
CONCLUSÕES: Utilizando-se métodos ab initio DFT, otimizou-se as geometrias de dois isômeros conformacionais da pirona 6-[(E)-2-(4-hidroxifenil)vinil]-4-metoxi-2H-piran-2-ona. Os cálculos mostram uma energia total semelhante, o que sugere um equilíbrio entre as duas formas. Foi feita a protonação de três possíveis centros reativos. Para o centro reativo mais estável, uma carbonila, foi feito o cálculo de energia de ligação com o uso de coordenadas de reação. Este cálculo forneceu uma energia de 120,0 Kcal/mol para a ligação próton-carbonila, sugerindo que em meio ácido a pirona seja fortemente reativa.
AGRADECIMENTOS:CAPES, CnpQ.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:FORESMAN, J.B. e Frisch,A, exploring chemistry with Electronic Structure Methods, Gaussian,Inc, Pittsburgh, 1996.
MONTANARI,C.A. e S. Bolzani,V.S., Planejamento Racional de Fármacos Baseado em Produtos Naturais, Quim. Nova, Vol. 24, No. 1, 105-111, 2001.
REZENDE, C. M. A. da M., Von Bulow, M. V., Gottlieb, O. R., Pinho, S. L. V.
Constituição e fotoquímica de estiril-pironas da Aniba parviflora. Anais da Academia
Brasileira de Ciências, v. 43, p. 121-122, 1971.
TREVISAN, T.C. , Dissertação de mestrado, UFMT, 2002.
YOUNG, C. David. Computational Chemistry. WILEY-INTERSCIENCE (USA), 2001, 371p.