Síntese e Propriedades Vibracionais do Aminoácido Racêmico da Metionina

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Materiais

Autores

Santos, J. (UESPI) ; Gusmão, S. (IFCE) ; Cavalcante, L. (UESPI) ; Silva, T. (UESPI) ; Lira, B. (UESPI) ; Melo, F. (UFC) ; Freire, P. (UFC) ; Teixeira, A. (URCA) ; Bento, R. (UFMT) ; Gusmão, G. (UESPI)

Resumo

Neste trabalho, relatamos a síntese para obtenção do cristal racêmico da metionina. Em seguida os cristais de DL-metionina (C5H11NO2S) foram investigados através de espectroscopia vibracional e cálculos DFT. Medidas de espalhamento Raman foram realizadas no aminoácido DL-metionina na forma beta à temperatura ambiente na região espectral entre 40 e 3200 cm-1. Posteriormente foram computados os modos vibracionais e os números de onda da molécula isolada da DL- metionina através de cálculos de teoria do funcional de densidade (DFT),implementando o funcional de troca e correlação B3LYP e a função de base 6-31 G(d,p) com o auxílio do programa Gaussian 03. Ainda para a molécula de DL- metionina foram realizados cálculos de distribuição de energia potencial PED,para fazer a classificação.

Palavras chaves

Aminoácido; DL-metionina; DFT

Introdução

Os aminoácidos são os blocos de construção fundamentais das proteínas que estão presentes em nosso organismo. Por isso, são indispensáveis à vida. Embora as reações dos aminoácidos e proteínas existentes nos organismo vivos ocorram em solução, estes podem ser cristalizados e assim as propriedades vibracionais e de conformação podem ser investigadas por diversas técnicas. Geralmente estas moléculas cristalizam-se com várias unidades por célula unitária, então várias ligações de hidrogênio poderão ser formadas. Estas ligações de hidrogênio desempenham papéis importantes na estabilidade da estrutura cristalina, pois submetendo o cristal de aminoácido à variação de algum parâmetro termodinâmico tal como temperatura ou pressão, fará com que as moléculas modifiquem suas posições, afetando em consequência, as ligações de hidrogênio. Eventualmente estas modificações induzem a ocorrência de uma transição de fase e o material assume uma nova simetria cristalina. Além disso, a possibilidade de produzir os polimorfos sob diferentes condições externas é uma questão de importância fundamental na indústria farmacêutica devido a diferentes polimorfos do mesmo composto de fármaco poderem ter propriedades físicas e químicas muito diferentes que afetam a biodisponibilidade, o processamento, a velocidade de dissolução, e estabilidade, entre outros (DATTA,BRANDSTATTE e HENCK) O objetivo deste trabalho é estudar as propriedades vibracionais do cristal de DL- metionina através da espectroscopia Raman e cálculos DFT. Dessa forma, contribuindo para ampliar o rico quadro de fases apresentado pelos aminoácidos cristalinos.

Material e métodos

Os cristais de DL-metionina foram obtidos pelo método de evaporação lenta do solvente, que consiste em dissolver certa quantidade de reagente p.a. (DL- metionina) em uma determinada quantidade de água destilada, baseando-se na curva de solubilidade do reagente, para garantir que a solução fique supersaturada. Em seguida a solução é filtrada e posta em um becker que é tampado com um plástico PVC onde são feitos pequenos orifícios para facilitar a evaporação da água. A solução preparada é posta em repouso em um ambiente com temperatura controlada de 275 K. Após aproximadamente quatro semanas verifica-se a formação dos primeiros cristais. Os cristais obtidos por este método tinham a forma de placa fina alongada. A estrutura cristalina da amostra utilizada foi confirmada através de difração de raios-X do cristal macerado da DL-Metionina no Laboratório de Raios-X do Departamento de Física da UFC. Os espectros Raman dos cristais de DL-metionina foram obtidos utilizando um sistema micro-Raman usando a geometria de retro-espalhamento. Nas medidas em temperatura ambiente foi utilizado ainda um laser de argônio da marca Cohrent modelo 70c emitindo na linha 514,5 nm com potências entre 200 e 300 mW. Os cálculos ab initio foram executados utilizando pacote de programas Gaussian 03 fornecidos pela Inc Gauss. 2003. Os cálculos foram realizados utilizando uma molécula isolada de C5H11NO2S. Esta estrutura foi otimizada e os números de onda vibracionais foram calculados. O funcional B3LYP foi usado em conjunto com a série de base 6-31 G(d,p). O arquivo de saída continha a estrutura otimizada, as frequências vibracionais harmônica, e os deslocamentos atômicos para cada modo. Ainda para a molécula de DL-metionina foram realizados PED, o que possibilitou a classificação dos modos.

Resultado e discussão

A Figura 1 (a) mostra a estrutura molecular da DL-metionina bem como a numeração de seus átomos que será utilizada na classificação dos modos normais de vibração, (b) Espectro Raman experimental e o calculado do aminoácido DL- metionina à temperatura ambiente. Um resumo dos resultados obtidos para os modos de vibração observados por espectroscopia à temperatura ambiente do aminoácido DL-metionina encontra-se na Tabela 1. Nesta tabela são apresentadas as frequências calculadas (ωcalc) e as frequências que foram multiplicadas por um fator de escala de 0.943 (ωscal) e as frequências experimentais (ωRaman) em centímetros a menos um, dos modos normais de vibração, observadas à temperatura ambiente, com as respectivas identificações que foram classificadas usando o PED. Apenas PED com valores superiores a 10% foram considerados.

(a)Estrutura molecular do aminoácido DL-metionina (b) Espectro experimental e teórico do aminoácido DL-metionina.


Número de onda calculado, número de onda escalonado, posições das bandas Raman em unidades por centímetro e a classificação para os modos vibracionais

Conclusões

Medidas de espalhamento Raman foram realizadas no aminoácido DL-metionina à temperatura ambiente. Em seguida foram computados os modos vibracionais e os números de onda da molécula deste composto através de cálculos DFT, implementando o funcional de troca e correlação B3LYP e a série de base 6-31 G(d,p) com o auxílio do programa Gaussian 03. Os cálculos computacionais reproduziram as características do material em boa concordância com o espectro experimental. Com base neste acordo, foi possível fazer a classificação dos modos normais de vibração usando o PED.

Agradecimentos

UESPI,UFC,UFMT,URCA, CAPES E CENAPAD-SP.

Referências

DATTA, S.; GRANT, D. J. W. Nature Reviews Drug Discovery 3, v. 3, p. 42, 2004.
BRANDSTATTE, K. M.; ULMER, R. Microchimica Acta, v. 62, p. 927, 197.
HENCK, J. O.; BRANDSTATTE, K. M. J. Pharmacol. Sci., v. 88, p. 103., 1999.