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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.1998.tde-09122015-123428
Document
Author
Full name
Francimeiry Cavalcante de Oliveira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1998
Supervisor
Committee
Ferraz, Helena Maria Carvalho (President)
Rezende, Daisy de Brito
Rodrigues, Gilberto do Vale
Title in Portuguese
Um sistema especialista em determinação estrutural de sesquiterpenos com base em dados de RMN 13C
Keywords in Portuguese
Produtos naturais
Abstract in Portuguese
Este trabalho descreve a utilização dos programas do sistema especialista denominado SISTEMAT, avaliando a sua eficiência para auxiliar os pesquisadores da área de Produtos Naturais no processo de determinação estrutural de sesquiterpenos, a partir de dados de RMN 13C. Os principais sistemas especialistas em determinação estrutural operam, basicamente, combinando fragmentos estruturais, chamados "restrições estruturais", obtidos a partir de dados espectroscópicos. Ocorre que para moléculas complexas (com mais do que 15 átomos), o número de propostas estruturais geradas é muito grande, sendo necessária a ajuda do químico para eliminar estruturas improváveis. Este fato demonstra a necessidade de grandes restrições estruturais para o bom funcionamento do programa gerador, como por exemplo, a definição de classe e esqueleto, que foram utilizadas no desenvolvimento do SISTEMAT. O SISTEMAT foi criado especificamente para determinação estrutural de substâncias de origem natural, sendo desenvolvidas técnicas para obtenção de regras heurísticas, a partir de dados de RMN13C, que permitam a identificação de esqueletos de produtos naturais. Estes serão usados como grandes restrições pelo gerador de estruturas, evitando-se, assim, a explosão combinatória e a geração de propostas estruturais incompatíveis. Para a realização deste trabalho foi criado um banco de dados contendo os deslocamentos químicos e multiplicidades de 2306 espectros de sesquiterpenos, distribuídos entre substâncias pertencentes a 288 tipos de esqueletos. Estes dados são analisados pelos vários programas aplicativos do SISTEMAT, sendo fornecidos os esqueletos mais prováveis para uma substância-problema e grandes subestruturas compatíveis com o espectro analisado. Para avaliar o desempenho do sistema foram realizados testes com dados de RMN 13C de 60 sesquiterpenos. A aplicação do SISTEMAT na identificação de sesquiterpenos em misturas, como por exemplo, em óleos essenciais, também foi investigada pela primeira vez, com resultados promissores.
Title in English
An expert system in structural determination of sesquiterpenes based on data RMN13C
Keywords in English
Natural products
Abstract in English
The present work describes the use of the expert system programs called SISTEMAT, evaluating their efficacy at helping Natural Products researchers to determine the structure of sesquiterpenes, using 13C-NMR spectroscopy data. The major expert systems for structural determination operate by combining structural fragments called "structural restrictions", obtained from spectroscopic data. For complex molecules (bearing more than 15 atoms), the number of proposed structures becomes too large, hence the imposition of external chemical knowledge is required, in order to exclude improbable structures. This fact demonstrates the need of large structural restrictions to be imposed to get acceptable results output by the generator program. The definition of class and skeleton, which were used during the development of SISTEMAT, are examples of such restrictions. SISTEMAT was created specially for natural products structural determination and methods were developed to obtain heuristic rules, mainly from 13C-NMR data, which allow the identification of natural products skeletal types. These will be used as large restrictions by the generator of structures, in order to avoid a combinatory explosion process at the generation step of the system. To reach the purpose of this work a data base was created with 2306 13C-NMR spectra of sesquiterpenes, distributed in 288 skeletal types. Those data are used by the set of SISTEMAT programs which propose the most probable skeleton for the unknown sesquiterpene together with some large substructures compatible with the analysed spectrum. To evaluate the efficacy of the system, tests were carried out with the RMN 13C data from 60 sesquiterpenes. The application of SISTEMAT in the identification of sesquiterpenes in neat essential oils was also investigated for the first time with promising results.
 
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Publishing Date
2015-12-09
 
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