62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 1. Físico-Química

QUÍMICA SUPRAMOLECULAR: COMPLEXOS DE INCLUSÃO À BASE DE Ciclodextrinas E Porfirinas TETRASUBSTITUÍDAS

Silvando Vieira dos Santos 1 George Ricardo Santana Andrade 1 Iara de Fátima Gimenez 1 Nivan Bezerra da Costa Junior 1

1. Universidadde Federal de Sergipe

INTRODUÇÃO:

Química Supramolecular é a área que nos convida a olhar para a Química não somente como uma ciência de moléculas individuais, mas também da investigação de como as moléculas se agrupam e interagem em grupos, em pares, em pequenos agregados ou vastas populações. A essência da Química Supramolecular surge da maneira especial com que diferentes moléculas interagem, trocando informação e criando estruturas organizadas. A inclusão de moléculas dentro da cavidade das ciclodextrinas (CD) pode protegê-las do meio externo podendo ser usadas para aumentar a estabilidade das moléculas susceptíveis à degradação e aumentar a solubilidade em solventes aquosos. Os complexos de inclusão são estabilizados por várias forças intermoleculares, tais como: Van der Waals, interações de hidrogênio e interações dipolo-dipolo. O objetivo de nosso trabalho foi realizar cálculos termodinâmicos a fim de verificar se o complexo de inclusão obtido estava localizado em um mínimo de energia e conhecer o comportamento energético envolvido na formação de complexos de inclusão usando os métodos semi-empíricos disponíveis no programa MOPAC2007.

METODOLOGIA:

Inicialmente foram escolhidas as estruturas da α e β-CD no Cambridge Crystallographic Database (CCD) System. A construção da estrutura das porfirinas também se iniciou com estruturas obtidas do banco de dados supracitado e modificações na estrutura foram realizadas no CAChe WorkSytem Pro Versão 6.01. Primeiramente estas estruturas foram otimizadas utilizando cálculos de Mecânica Molecular 3 (MM3) e, em seguida, utilizando cálculos semi-empíricos, no vácuo e em meio aquoso. Estruturas supramoleculares do tipo hospedeiro/convidado foram construídas e otimizadas de acordo com o procedimento realizado para suas espécies isoladas. Cálculos termodinâmicos foram realizados com os métodos semi-empíricos disponíveis no programa MOPAC2007, são eles AM1 (Austin Model 1), PM3 (Parametric Method 3), PM6 (Parametric Method 6) e RM1 (Recife Model 1), a fim de verificar se a estrutura obtida estava localizada realmente em um mínimo e para conhecer o comportamento energético envolvido na formação dos complexos de inclusão.

RESULTADOS:

Para o sistema porfirina adamantano, os cálculos foram realizados somente no vácuo, utilizando-se os métodos semiempíricos: AM1, PM3, PM6 e RM1. Para verificar a estabilidade dos complexos de inclusão, a entalpia de reação foi obtida pela diferença entre o calor de formação do complexo e das espécies hospedeira e convidada isoladas. Por esta análise, quanto menor for a energia de ligação, mais estável será o complexo formado e maior será a sua contribuição para processos espontâneos. Adicionalmente, calcularam-se a energia de deformação, parâmetros eletrônicos como cargas finais das espécies e parâmetros estruturais como a distância entre os centróides das espécies a fim de se comparar o grau de penetração na cavidade. As cargas finais das espécies mostram que há uma ligeira separação de cargas apontando a contribuição de interações eletrostáticas para a formação dos complexos. Na maioria dos casos, as cargas migram da porfirina para as ciclodextrinas. Para o sistema porfirina ferroceno, só foi utilizado o método PM6, pois este é o único que apresenta parâmetros para o átomo de ferro. Também, foi realizado um estudo do efeito do meio, realizando-se os cálculos em fase gasosa (vácuo) e em um meio contínuo com constante dielétrica igual a da água.

CONCLUSÃO:

Verificou-se a estabilidade dos complexos de inclusão pela diferença entre o calor de formação do complexo e das espécies hospedeira e convidada isoladas. Assim através dos resultados obtidos pode-se afirmar que quanto menor for a energia de ligação mais estável será o complexo formado e maior será a sua contribuição para processos espontâneos. Observou-se para a α-CD que a formação de complexos com estequiometrias 1:1 e 1:2 (Porfirina:CD) é espontânea, tanto com base em variação de entropia quanto variação de energia livre de Gibbs, ao contrário do observado para a β-CD. Quanto às energias de deformação, quanto mais negativo o valor, maior a demanda energética.

Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Palavras-chave: Porfirinas, Ciclodextrinas, Complexos de inclusão.