Cálculos de deslocamento químico de RMN de 13C de terpenos ão... ·...

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    UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

    REGIONAL JATAÍ

    PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM

    CIÊNCIAS APLICADA À SAÚDE

    Leandro Leal Rocha de Oliveira

    Cálculos de deslocamento químico de RMN de 13C de terpenos

    utilizando funcionais de densidade híbridos e conjunto de funções de

    base de Pople

    JATAÍ GOIÁS

    2019

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    UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

    REGIONAL JATAÍ

    PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM

    CIÊNCIAS APLICADA À SAÚDE

    Leandro Leal Rocha de Oliveira

    Cálculos de deslocamento químico de RMN de 13C de terpenos

    utilizando funcionais de densidade híbridos e conjunto de funções de

    base de Pople

    Dissertação de Mestrado apresentado ao Programa

    de Pós-Graduação em Ciências Aplicadas à Saúde,

    da Regional Jataí - Universidade Federal de Goiás,

    para obtenção do título de Mestre em Ciências

    Aplicadas à Saúde.

    Orientador:

    Prof. Dr. Fabio Luiz Paranhos Costa

    JATAÍ-GO

  • 4

    FICHA CATALOGRÁFICA

    RESUMO

    Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor, através do Programa de Geração Automática do Sistema de Bibliotecas da UFG. CDU 54 LEAL ROCHA DE OLIVEIRA, LEANDRO

    Cálculos de deslocamento químico de RMN de 13C de terpenos utilizando funcionais de densidade híbridos e conjunto de funções de base de Pople [manuscrito] / LEANDRO LEAL ROCHA DE OLIVEIRA, FABIO Luiz Paranhos Costa. - 2019. CVII, 107 f.: il. Orientador: Prof. Dr. Fabio Luiz Paranhos Costa. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Goiás, Unidade Acadêmica Especial de Ciências da Saúde, Programa de Pós Graduação em Ciências Aplicadas à Saúde, Jataí, 2019. Bibliografia. Apêndice. Inclui fotografias, abreviaturas, gráfico, tabelas, lista de figuras, lista de tabelas. 1. Sesquiterpenos. 2. Química. 3. Computacional. 4. Modelagem. 5. Molecular. I. Luiz Paranhos Costa, FABIO. II. Luiz Paranhos Costa,

    Fabio , orient. III. Título.

  • 5

  • 6

    RESUMO

    Atualmente, existe uma grande necessidade de analisar e identificar compostos

    orgânicos no âmbito da pesquisa científica para obter resultados confiáveis. Uma técnica

    poderosa usada para determinar a estrutura, organização e configuração tridimensional é a

    ressonância magnética nuclear. A química computacional tem surgimento para auxiliar nos

    cálculos de deslocamento químico. Os cálculos de deslocamento químico ajudam a desvendar

    e desmiuçar as estruturas moleculares, sendo útil na obtenção de calculos precisos para

    estudos. Os sesquiterpenos são moléculas orgânicas que vem sendo usadas no âmbito da

    medicina para sintetizar novos fármacos. O objetivo dessa dissertação é avaliar 10 funcionais

    híbridos, junto com três pares de bases usando programas computacionais para se averiguar

    quais são mais fidedignos com o resultado experimental para se analisar posteriormente a

    melhor metodologia computacional para se estudar compostos orgânicos. Os resultados foram

    comparados entre o MAD e RMS das moléculas após terem sido realizados as regressões

    lineares, sendo que o menor número padrão entre o calculado e o experimental foi tido como

    o melhor resultado. Depois das análises feitas, concluiu-se que o funcional PBEO nas pares de

    bases 6-31G e 6-31(g,d) foram os melhores para utilização em sesquiterpenos.

    Palavras-chave: Sesquiterpenos, Funcionais híbridos, Química computacional.

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    ABSTRACT

    Currently, there is a great need to analyze and value organic compounds within

    scientific research to obtain reliable results on them. A powerful technique used to determine

    three-dimensional structure, organization and configuration is nuclear magnetic resonance.

    Computational chemistry has emerged to assist in the calculations of chemical displacement.

    Chemical displacement calculations help unravel and degrade molecular structures and are

    useful in obtaining accurate calculations for studies. Sesquiterpenes are organic molecules

    that have been used in medicine to obtain new drugs. The objective of this dissertation is to

    evaluate 10 hybrid functionalities, along with three base pairs using computational programs

    to find out which ones are more reliable with the experimental result to later analyze the best

    computational methodology to study organic compounds. The results were compared between

    the MAD and RMS of the molecules, and the smallest number between calculated and

    experimental was the best result.

    Keywords: Sesquiterpenes, computational chemistry, Hybrid functionalities

  • 8

    SUMÁRIO

    1 Introdução ----------------------------------------------------------------------------12

    2 Fundamentação teórica ------------------------------------------------------------28

    3 Objetivos ------------------------------------------------------------------------------40

    4 Metodologia --------------------------------------------------------------------------41

    5 Resultados ----------------------------------------------------------------------------44

    6 Discussão ------------------------------------------------------------------------------60

    7 Conclusão -----------------------------------------------------------------------------72

    8 Referências ---------------------------------------------------------------------------73

    9 Apêndices ----------------------------------------------------------------------------78

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    LISTA DE ABREVIATURAS E

    SÍMBOLOS

    COSY – Espectroscopia de correlação (do inglês,

    Correlated Spectroscopy)

    DC – Dicroísmo Circular

    DFT – Teoria do Funcional de Densidade (do

    inglês, Density Functional Theory)

    EM – Espectrometria de Massa

    Exc – Funcional de energia de troca-correlação

    GGA – Aproximações de gradiente generalizado

    (do inglês, Generalized Gradient

    Approximation)

    GIAO - Orbital Atômico Gauge Independente ( do

    inglês, Gauge-Independent Atomic

    Orbitals)

    GTO – Orbitais do tipo gaussianos (do inglês,

    Gaussian Type Orbitals)

    HMBC - Espectroscopia de correlação heteronuclear

    através de múltiplas ligações (do inglês,

    Heteronuclear Multiple Bond Correlation)

    HF – Hartree-Fock

    HSQC - Espectroscopia de correlação heteronuclear

    de quantum simples ou unitário (do inglês,

    Heteronuclear Single Quantum

    Correlation)

    IGLO - Orbital Localizado Gauge Individual (do

    inglês, Individual Gauge for Localized

    Orbitals)

    IV – Infravermelho

    LDA – Aproximação de densidade local (do inglês,

    Local Density Approximation)

    LSDA – Aproximação de densidade-spin local (do

    inglês, Local Spin Density Approximation)

    MAD – MAD – Desvio médio absoluto (do inglês,

    Mean Square Deviation)

    MC – Monte Carlo

    MGGA – Funcionais meta-GGA

    MMFF –

    TMS

    Campo de forças molecular da Merck (do

    inglês, Merck Molecular Force Field)

    Tetrametilsilano

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    LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 Ressonância magnética nuclear ------------------------------------------------------------12

    Figura 2 Estrutura original Vannusal B --------------------------------------------------------------14

    Figura 3 Estrutura revisada do Vannusal B -------------------------------------------------------- 14

    Figura 4 Estrutura original representada pela letra (a) e revisada (b) do hexaciclinol --------16

    Figura 5 Representação estrutural da molécula corante utilizada no artigo --------------------17

    Figura 6 Representação do Hexaciclinol revisada -------------------------------------------------20

    Figura 7 Artemisina-------------------------------------------------------------------------------------23

    Figura 8 Sesquiterpenos analisados-------------------------------------------------------------------37

    Figura 9 Equações estatísticas-------------------------------------------------------------------------38

    Figura 10 Caulerpinol---------------------------------------------------------------------------------- 40

    Figura 11 Heliespirona A ------------------------------------------------------------------------------42

    Figura 12 Ekinopinia-----------------------------------------------------------------------------------44

    Figura 13 Artemisina ----------------------------------------------------------------------------------45

    Figura 14 14-hidroxi-5-desoxi-iludosina-------------------------------------------------------------47

    Figura 15 Correlação Linear PBEO-------------------------------------------------------------------60

    Figura 16 Cor