Rênica Alves de Morais Rocha

Resumo:

A espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é uma técnica experimental poderosa para a obtenção de estruturas tridimensionais de moléculas complexas, principalmente para a análise das configurações relativas e absolutas de compostos orgânicos. Por esta razão, esta se tornou uma das ferramentas mais promissoras no campo da química. Do ponto de vista teórico, protocolos computacionais avançados foram desenvolvidos para o cálculo de RMN, principalmente de 1H e 13C, parâmetros de moléculas isoladas, em que os efeitos do meio ambiente são negligenciados. Estes efeitos são predominantemente relacionados com o tamanho inerentemente elevado de tais sistemas, tornando teorias convencionais ab initio computacionalmente muito exigentes ou mesmo inviáveis. Apesar dos recentes avanços em técnicas espectroscópicas, casos de revisão de estruturas de produtos naturais erroneamente estabelecidas ainda são encontrados na literatura. Portanto, é necessário o desenvolvimento de protocolos de cálculos quânticos que possam auxiliar na determinação estrutural correta destes compostos. Neste trabalho buscou-se gerar um fator de escalonamento universal, baseado em uma regressão linear, para o cálculo de deslocamentos químicos de RMN de 13C, para moléculas rígidas, com baixo custo computacional e grande acurácia para auxiliar na determinação estrutural de produtos naturais. Para tal, 22 pequenas moléculas, cujos deslocamentos químicos foram obtidos experimentalmente, foram selecionadas e submetidas a buscas conformacionais estocásticas utilizando o método de Monte Carlo e o campo de forças MMFF. As conformações de menor energia de cada molécula foram selecionadas para a etapa de otimização de geometria, realizada no nível PM7, seguido por cálculos de frequência vibracional em mesmo nível. Os deslocamentos químicos de 13C foram calculados utilizando o nível de teoria GIAO-mPW1PW91/3-21G. Já os deslocamentos químicos escalonados (δesc) foram obtidos de acordo com a relação δesc = 1,14 δcal – 4,71. A robustez do novo protocolo e sua aplicabilidade a problemas práticos foi avaliada através do cálculo de deslocamentos químicos para dois compostos naturais com interesse biológico e terapêutico: triptantrina e loliolida. De maneira a testar a aplicação do fator de escalonamento criado a problemas relacionados à estereoquímica investigou-se a sua capacidade em diferenciar triterpenos pentacíclicos regioisômeros. Assim os deslocamentos químicos de RMN de 13C das moléculas de α-amirina, β-amirina, glutinol, acetato de α-amirina, acetato de β-amirin e acetato de glutinila, foram calculados e escalonados. Os resultados mostram que o nível de teoria GIAO-mPW1PW91/3-21G//PM7 aplicado para os cálculos, juntamente com a utilização do fator de escalonamento se mostra uma ferramenta eficaz e de baixo custo como uma alternativa para abordagens de exigência computacional, que são usualmente aplicados para a obtenção de cálculo de deslocamentos químicos de RMN de 13C.

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