ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Influência das Energias dos Orbitais de Fronteira na Reatividade Química de Substâncias Bioativas
AUTORES: HONÓRIO, K. M. (EACH-USP) ; HOMEM DE MELLO, P. (UFABC) ; VARELA, H. (IQSC-USP) ; SILVA, A.B.F. (IQSC-USP)
RESUMO: O presente trabalho tem como objetivo central estudar a influência das energias dos orbitais de fronteira na reatividade química de substâncias bioativas, fornecendo indícios sobre possíveis interações entre estas substâncias e um determinado receptor biológico. Sendo assim, foi utilizado o método de cálculo baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com o funcional B3LYP e a base 6-311G*, com o intuito de calcular as energias dos orbitais de fronteira (EHOMO e ELUMO) e correlacioná-las com a reatividade química dos compostos em estudo. A partir dos valores obtidos de EHOMO e ELUMO foi possível obter uma escala de reatividade química que poderá ser utilizada em estudos onde se deseja conhecer o cárater elétron-doador ou elétron-aceitador de uma determinada substância química.
PALAVRAS CHAVES: energia dos orbitais de fronteira, reatividade química, dft
INTRODUÇÃO: As energias dos orbitais de fronteira são descritores muito utilizados em diversos processos químicos e farmacológicos, como por exemplo, em estudos da relação estrutura-atividade (SAR). A razão para isto está relacionada ao fato destas propriedades fornecerem informações sobre o caráter elétron-doador e/ou elétron-aceitador de um composto e, conseqüentemente, a formação de um complexo de transferência de carga (CTC). A energia do orbital molecular mais alto ocupado (EHOMO) mede o caráter elétron-doador de um composto e a energia do orbital molecular mais baixo desocupado (ELUMO) mede o caráter elétron-aceitador. Destas definições, duas características importantes podem ser observadas: (a) quanto maior EHOMO, maior a capacidade elétron-doadora, e (b) quanto menor ELUMO, menor será a resistência para aceitar elétrons. Os descritores EHOMO e ELUMO têm sido muito utilizados como índices de reatividade química.
MATERIAL E MÉTODOS: Compostos considerados elétron-doadores ou elétron-aceitadores encontrados na literatura foram utilizados neste estudo com o objetivo de obter uma escala para caracterizar a reatividade química de substâncias químicas em geral, informação esta que pode ser utilizada em possíveis reações onde ocorra transferência de carga. A otimização da geometria e o cálculo das energias dos orbitais de fronteira (EHOMO e ELUMO) foram realizados empregando o método conhecido como Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com o funcional B3LYP e a base 6-311G*, em meio aquoso simulado pelo método IEF/PCM (implementado no pacote computacional Gaussian03).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os valores de EHOMO e ELUMO calculados são apresentados na Tabela 1 e, a partir destes valores, é possível observar algumas diferenças significativas: os valores de EHOMO variaram de –0,209 a –0,282 eV e os valores de ELUMO apresentaram valores em um intervalo entre –0,016 e -0,137 eV. Considerando os compostos que apresentaram maiores valores de EHOMO como sendo os mais elétron-doadores e os compostos que apresentaram os menores valores de ELUMO como sendo os mais elétron-aceitadores, pode-se classificar os compostos estudados da seguinte maneira: elétron-doadores (triptofano, ácido fólico, tirosina e adenina) e elétron-aceitadores (aloxana e dinitrofenol).
Tabela 1. Valores de EHOMO e ELUMO calculados
Composto EHOMO (eV) ELUMO (eV)
Adenina -0,228 -0,028
Aloxana -0,282 -0,137
Ácido Barbitúrico -0,277 -0,052
Citosina -0,240 -0,035
Dinitrofenol -0,275 -0,107
Ácido Fólico -0,215 -0,095
Tirosina -0,227 -0,016
Triptofano -0,209 -0,019
Figura 1: Mapas de contribuição dos orbitais HOMO (Triptofano) e LUMO (Aloxana).
CONCLUSÕES: A partir dos valores de EHOMO e ELUMO calculados é possível construir uma escala de reatividade química que pode ser empregada em estudos envolvendo reações de transferência de carga.
AGRADECIMENTOS: CNPq, FINEP.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:
