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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.2016.tde-15122016-105928
Documento
Autor
Nome completo
Herbert de Castro Georg
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2002
Orientador
Banca examinadora
Coutinho, Kaline Rabelo (Presidente)
Freitas, Luiz Carlos Gomide
Henriques, Vera Bohomoletz
Título em português
Estudo teórico da estabilidade estrutural e solvatação hidrofílica da alfa-ciclodextrina
Palavras-chave em português
FÍSICA DO ESTADO LÍQUIDO (SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL)
MECÂNICA QUÂNTICA
Resumo em português
Fizemos um estudo teórico sistemático e criterioso para entender o papael das moléculas de água na estabilização da geometria de alfa-ciclodextrina (alfa-CD) em solução aquosa. Adicionalmente, analisamos a confiabilidade dos campos de força clássicos amplamente utilizados e a aplicabilidade de geometrias otimizadas com cálculos quânticos, através de comparação com resultados experimentais. Inicialmente realizamos otimizações de geometria da alfa-CD isolada utilizando os métodos clássicos AMBER, OPLS e MM2 e os métodos quânticos Hartree-Fock (HF), AM1 e PM3. Dentre as 42 geometrias encontradas, identificamos a mais estável obtida com métodos clássicos (AMBER) e com método quântico (HF). Através de comparação de propriedades estruturais dessas duas geometrias com os dados experimentais, observamos que elas são muito próximas e que diferem basicamente pelo tamanho da cavidade, abertura do cone e conformação das hidroxilas primárias. Na geometria AMBER essas hidroxilas são todas (-)gauche enquanto que na HF há duas hidroxilas na conformação trans provocadas pela formação de ligações de hidrogênio intramoleculares e com isso dando uma estabilidade maior para essa geometria de cerca de 2 kcal/mol. Utilizando simulações computacionais com método de Monte Carlo, analisamos a solvatação dessas duas geometrias em água. Verificamos que a geometria AMBER, embora tendo um dipolo menor, interage mais fortemente com a água por cerca de 21 kcal/mol. Isso é decorrência de 6 ligações de hidrogênio a mais que essa geometria faz com a água em comparação com a geometria HF. Analisamos também o caráter hidrofóbico da cavidade e calculamos a densidade interna na geometria HF e 0.33 g/cm POT.3 enquanto que na cavidade da geometria AMBER essa densidade é 0.46 g/cm POT.3. O efeito hidrofóbico provocado pela cavidade em ambas as geometrias é bastante forte, sendo na geometria HF um pouco maior. Para finalizar nossa análise, ) realizamos simulações com Teoria de Perturbação Termodinâmica (PT) e calculamos a variação de energia livre entre essas duas geometrias em solução aquosa. Encontramos que a geometria AMBER é mais estável em água por cerca de 20 kcal/mol. Como a entropia é dada por ( alfaF-alfaE)/T, temos que a variação da entropia entre os dois estados é desprezível. Assim verificamos que dentre os métodos teóricos utilizados para otimização de geometria, o campo de força clássico AMBER foi o que melhor descreveu a geometria da alfa-CD
Título em inglês
Theoretical study of the structural stability and hydrophilic solvation of 'alpha'-cyclodextrin
Palavras-chave em inglês
COMPUTATIONAL SIMULATION
Quantum mechanics
Solid state physics
Resumo em inglês
Theoretical study of the structural stability and hydrophilic solvation of 'alpha'-cyclodextrin
 
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herbertGEORG.pdf (7.97 Mbytes)
Data de Publicação
2016-12-19
 
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  • GEORG, Herbert de Castro, COUTINHO, K., and CANUTO, S. A look inside the cavity of hydrated a-cyclodextrin: A computer simulation study [doi:10.1016/j.cplett.2005.07.036]. Chemical Physics Letters [online], 2005, vol. 413, p. 16-21.
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