Licenciatura em Química (Sede)
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Item Cálculos de química quântica para funções orgânicas(2022-10-05) Silva, Yuri Antonio Fortunato da; Bastos, Cristiano Costa; http://lattes.cnpq.br/6385190604693576; http://lattes.cnpq.br/9340189446066073A físico-química orgânica é uma área que pode contribuir para o desenvolvimento de novos compostos e o entendimento de reações e processos químicos a partir de cálculos de química quântica. Um dos conceitos tratados nessa área é a relação estrutura-atividade de grupo funcional, um átomo ou agrupamento de átomos conectados de forma específica em uma molécula, proporcionando reatividade e propriedades químicas e físicas específicas. Com base nisso, esse trabalho tem como objetivo geral a classificação de funções orgânicas por meio de propriedades intrínsecas de grupos funcionais com o aumento da estrutura carbônica. Com o auxílio de modelos moleculares computacionais foram obtidas propriedades para as seguintes funções orgânicas, na tentativa de classificá-los: alcanos; alcenos; alcinos; ácidos carboxílicos; aldeídos; cetonas; ésteres; aminas e amidas. Algumas das propriedades calculadas foram: Energia eletrônica total; Volume molar; Energia dos orbitais HOMO e LUMO; gap HOMO-LUMO; Energia cinética dos orbitais HOMO e LUMO; Energia de Ionização; Eletroafinidade e Eletronegatividade. As propriedades Energia de Ionização; Eletroafinidade e Eletronegatividade foram obtidas de modo indireto a partir de outras propriedades. Foi observado que algumas propriedades são mais satisfatórias na classificação de algumas funções orgânicas. Além disso, foi possível estabelecer relações matemáticas que mostram um padrão para diferentes funções orgânicas: alcanos, ácidos carboxílicos, ésteres, aldeídos, cetonas e amidas. Entretanto, para alcenos, alcinos e aminas notou-se um outro padrão de comportamento. Além disso, a classificação das funções orgânicas é mais adequada utilizando as energias dos orbitais HOMO e LUMO. Ademais, outras propriedades também são boas candidatas, como Energia eletrônica, Energia de Ionização, Eletroafinidade e Eletronegatividade. Por fim, os alcenos, alcinos e aminas tiveram um destaque maior devido a terem comportamentos singulares para muitas propriedades calculadas.Item Estudo da absorção eletrônica do complexo de európio u(bzac)3.2H2O pelo método TDDFT com uso da aproximação da carga pontual para o íon Eu(III)(2022-06-08) Silva Neto, Nelson Cardoso da; Batista, Hélcio José; http://lattes.cnpq.br/1234630357325796; http://lattes.cnpq.br/5491959849189946Neste trabalho, foram estudadas propriedades espectroscópicas como absorção eletrônica na região do ultravioleta de compostos de coordenação com íons lantanídeos Ln(III), utilizando métodos de química quântica baseados na teoria do funcional da densidade (DFT); em particular, compostos tris-betadicetonatos com o íon Eu(III) com duas moléculas de água completando a esfera de coordenação com a fórmula geral Eu(bzac)3.2H2O (bzac=bezoilacetona), resultando em um número de coordenação igual a oito. As estruturas moleculares foram otimizadas pelo programa MOPAC 2016 com o método Sparkle/AM1. A aproximação utilizada no modelo Sparkle simula o íon lantanídeo por uma carga pontual, considerada adequada devido ao comportamento essencialmente iônico da ligação íon-ligante, resultante da blindagem dos orbitais de valência 4f pelas camadas cheias 5s e 5p. As estruturas foram submetidas ao método TDDFT (Time Dependent DFT) implementado no programa Orca 4.2.1, com o protocolo B3LYP/6-31G(d), para a obtenção dos estados excitados, localizados nos ligantes, de multiplicidade de spin singleto e tripleto. Nestes cálculos, o íon Eu(III) foi substituído por uma carga pontual a qual, baseando-se no modelo de Batista e Longo (2002), foi variada entre +3,0 e 3,5e. A partir das funções de onda dos estados excitados e forças de oscilador das transições, foram simulados espectros de absorção ajustados por perfil lorentziano, para a comparação com os dados experimentais disponíveis. Para a obtenção dos perfis espectrais foi utilizado o programa Avogadro. O cálculo TDDFT foi feito em dois níveis: full TDDFT e TDDFT-TDA (aproximação de Tamm-Dancoff), com 100 raízes, valor adequado à região espectral estudada e com um custo computacional moderado. As bandas de interesse na luminescência dos complexos são as de menor energia (low lying states) e para as mesmas o método full TDDFT forneceu melhor resultado em relação ao método TDA, quando comparadas aos dados experimentais. Quanto à aproximação da carga pontual, o valor de +3,0e, forneceu a melhor previsão do que valores maiores, ao contrário do que prevê o modelo de Batista e Longo com uso de métodos semiempíricos no lugar do DFT, indicando que esta metodologia não apresenta o mesmo comportamento que a aproximação INDO/S frente o aumento do valor da carga pontual, sugerindo estudos futuros mais aprofundados da natureza dos estados excitados descritos pelos métodos DFT para tais compostos. Todas as conclusões acerca dos resultados obtidos pelos métodos TDDFT full e TDA e a tendência dos deslocamentos das bandas conforme a variação da carga pontual, referentes ao composto modelo Eu(bzac)3.2H2O estão em linha com cálculos realizados para compostos análogos a este, com ligante betadicetona btfa (benzoilacetona) no lugar do bzac e com o ligante bipy (bipiridina) em substituição às duas moléculas de água na esfera de coordenação.Item Obtenção de modelos QSAR na plataforma livre de computação em nuvem OCHEM e uma aplicação para atividade acaricida de monoterpenos(2022-06-08) Silva, Esterfania Laís da; Batista, Hélcio José; http://lattes.cnpq.br/1234630357325796; http://lattes.cnpq.br/0889940460113959No presente trabalho é apresentado o uso dos recursos da plataforma da web de computação em nuvem OCHEM, do inglês Online Chemical Modeling Environment, de acesso livre e desenvolvida para armazenamento de dados, desenvolvimento de modelos e publicação de informação Química. Como exemplo de aplicação na plataforma, procuramos obter modelos QSAR – Relação Quantitativa Estrutura-Atividade para atividade inseticida sobre a espécie do ácaro rajado (Tetranychus Urticae), uma praga comum nas lavouras de agricultura familiar na Região Nordeste do Brasil, de uma série de compostos da classe de monoterpenos: α-pineno, p-cimeno, β-pineno, mentol, α-terpineol, geraniol, R-limoneno, 1-8-cineole, R-linalol, acetado de terpenila, e terpinoleno e 4-(S) ter-pineol. Para este fim, realizamos uma revisão bibliográfica do uso de monoterpenos no controle de pragas na agricultura, bem como uma revisão do método Relação, QSAR, do inglês Quantitative Structure-Activity Relation-ship. Para a aplicação da plataforma OCHEM na obtenção de modelos QSAR para a série de monoterpenos realizamos a modelagem molecular por métodos de Química Quântica da série, gerando as estruturas moleculares com o objetivo de alimentar a plataforma OCHEM, para cálculo dos descritores moleculares e obtenção de modelos QSAR. Fizemos a exploração de diferentes conjuntos de descritores bem como diferentes tipos de métodos de aprendizagem de máquina, como Regressão Linear Múltipla (MLR – Multiple Linear Regression), Mínimos Quadrados Parciais (PLS – Partial Least Squa-res) e Redes neurais (NN - Neural Networks). Os modelos obtidos para a série em estudo, no entanto, não tiveram qualidade estatística suficiente devido provavelmente, primeiro à quantidade muito pequena de compostos na série de treino do modelo com dados experimentais disponíveis e, também, ao provável grau de não linearidade presente na relação entre os descritores e a atividade.Item Estudo in silico de derivados naftoquinônicos potenciais inibidores da principal protease do SARS-CoV-2(2020-11-05) Alencar, Natanael Ferreira de; Camara, Celso de Amorim; http://lattes.cnpq.br/4500025814149366; http://lattes.cnpq.br/7715134143959483A COVID-19 é uma doença infecciosa que afeta principalmente os pulmões, foi identificada primeiramente na China e rapidamente se espalhou ao redor do globo se configurando numa grande pandemia. O agente causador da doença é um novo vírus da família coronaviridae, identificado como SARS-CoV-2. Diversos pesquisadores têm investigado modos de combater o vírus, fazendo uso da pesquisa in vitro, in vivo e in silico. Dentre as técnicas in silico a modelagem molecular é um forte aliado para a descoberta de novos fármacos e para a investigação dos modos como as moléculas interagem com os receptores biológicos, a principal e mais difundida dessas técnicas é o docking molecular e os métodos de otimização molecular por mecânica quântica. As naftoquinonas são um grupo químico encontrado em diversos grupos vegetais, dentre elas o lapachol, [alfa]-lapachona e [beta]-lapachona tem ganhado atenção por suas propriedades anticâncer, antiinflamatórias, bactericidas e até antiviral. Este trabalho tem como objetivo utilizar a modelagem molecular com 11 isômeros derivados da [alfa]-lapachona, [beta]-lapachona e o lapachol para verificar a eficácia inibitória frente à principal protease do SARS-CoV-2. Os métodos computacionais foram a modelagem das 11 moléculas por método semiempírico PM7 e a realização do docking molecular com a estrutura cristalográfica da enzima depositada no banco de dados PDB sob o código 6W79. Os resultados mostraram que os isômeros derivados da [alfa]-lapachona apresentaram menores energias de formação e total, melhores energias de afinidade frente a enzima. Os melhores ligantes foram os compostos que apresentam o grupo nitro e ácido sulfônico em suas estruturas, sendo o 1d, 2d, 1e e 2e obtiveram melhores energias de interação com a principal protease do SARS-CoV-2. 1d obteve -7,9 kcal.mol -1, o 2d obteve -7,8 kcal.mol -1, 1e obteve -8,1 kcal.mol -1 e o 2e obteve -8,5 kcal.mol -1 . Os resultados obtidos foram mais promissores do que resultados obtidos a partir da literatura com os principais medicamentos usados no tratamento da COVID-19 como a hidroxicloroquina e a azitromicina. Com isso, concluímos que as naftoquinonas são potenciais inibidores da principal protease do vírus SARS-CoV-2, desta forma este trabalho abre caminho para posteriores testes biológicos destas moléculas.