63ª Reunião Anual da SBPC

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

ESTUDO TEÓRICO E COMPUTACIONAL DA TRANSFERÊNCIA DE HIDROGÊNIO NO CONFÔRMERO DA BENZOFENONA-3

Jorgiano Souza Oliveira 1 Ivanildo Rodrigues 2 Freddy Fernandes Guimarães 3

1. Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás (UFG), Campus II, CP 131 - CEP 74001-970, Goiânia - GO. 2. Dr. Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás (UFG), Campus II, CP 131 - CEP 74001-970, Goiânia - GO. 3. Prof. Dr./Orientador Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás (UFG), Campus II, CP 131 - CEP 74001-970, Goiânia - GO.

INTRODUÇÃO:

O câncer de pele especialmente sua forma mais agressiva, o melanoma, tem aumentado nos últimos anos e se acredita que a forma mais importante de contrair e pela exposição solar. A radiação solar esta na escala de comprimento de onda entre 290 a 400 nanômetro e o perigo aumenta quanto menor for o comprimento de onda. A Benzofenona-3 (2-hidroxi-4-metoxibenzofenona) é um agente ativo de muitos protetores solares para pele. Sua estrutura (C14O3H12) possui dois confôrmeros, um capaz de absorver radiação ultravioleta, UV, e outra que não, mas podendo agir como um sensibilizador. Quando a molécula absorve radiação UV sofre uma transição para o primeiro estado excitado singleto, onde o hidrogênio do grupo fenol é transferido para o oxigênio do grupo cetona. O intermediário é muito instável e volta à estrutura original librando calor. O objetivo deste trabalho é estudar, por meio de cálculos teóricos e computacionais, o mecanismo de transferência de hidrogênio do oxigênio de um grupo para o oxigênio de outro grupo e entender os fatores que contribui para o mecanismo desta classe de protetores solares.

METODOLOGIA:

A partir de cálculos semi-empíricos de primeiros princípios constrói-se a curva de energia potencial eletrônico da transferência de hidrogênio resolvendo a equação de Schrödinger independente do tempo através de cálculos de estrutura eletrônica utilizando, para este trabalho, o programa GAMESS (General Atomic and Molecular Electronic Structure System). Aqui as metodologias semi-empíricas, AM1 e PM3, as de primeiros princípios, RHF e UHF, e a teoria do funcional de densidade, DFT, e do funcional de densidade dependente do tempo, TDDFT, e as bases DZV, TZV e CCD são utilizadas. Encontrou-se a estrutura otimizada no estado fundamental e excitado, partir desta, calculou-se a curvas de potencial no estado fundamental e excitado. A curva de potencial foi calculada aumentando o tamanho da ligação hidrogênio-oxigênio e otimizando o restante da molécula. Depois dos cálculos prontos comparou a diferentes curvas para chegar se eram coerentes.

RESULTADOS:

As estruturas de otimização de menor energia dos estados fundamental e excitado foram caracterizadas junto com o estado de transição. A curva de potencial é uma curva com um mínimo no estado fundamental e dois mínimos no primeiro estado excitado. Os resultados dos cálculos mostraram que há apenas um isômero no estado fundamental da Benzofenona-3 (2-hidroxi-4-metoxibenzofenona) e este isômero possui dois confôrmeros que tem o equilíbrio deslocado para a estrutura que faz ligação de hidrogênio intramolecular. O resultado mostra que podemos calcular a dinâmica com apenas um confôrmero já que no estado fundamental o equilíbrio está muito deslocado, fazendo que o outro confôrmero tenha influência desprezível. As curvas de potenciais mostraram boa concordância com espectro de ultravioleta visível o que garante um razoável potencial de energia.

CONCLUSÃO:

Calculou-se a curva de potencial da reação de transferência de hidrogênio caracterizando todos os intermediários e estados de transição da reação. Mostrou-se que a teoria do funcional de densidade consegue reproduzir os resultados do espectro UV-VIS. Conseguiu-se propor um mecanismo de absorção da luz pela Bezofenona-3 onde a molécula age em ciclos: (1) absorve a luz; (2) sofre transição para o estado excitado; (3) o hidrogênio transfere de um oxigênio para o outro; (4) ocorre a emissão luz voltando para estado fundamental e (5) a estrutura da molécula relaxa, regenerando a estrutura inicial. Este trabalho serve como base para futuros cálculos usando dinâmica clássica e quântica.

Palavras-chave: Benzofenona, Femtoquímica, Estrutura Eletrônica.