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Tipo do documento: Tese
Título: Cristais de cloridrato de éster metílico de L-tirosina e L-cisteína: estudo DFT, caracterização térmica, eletrônica, estrutural e vibracional sob diferentes pressões
Título(s) alternativo(s): L-tyrosine and L-cysteine methyl ester hydrochloride crystals: DFT study, thermal, electronic, structural and vibrational characterization under different pressures
Autor: SILVA, Ronaldo 
Primeiro orientador: FAÇANHA FILHO, Pedro de Freitas
Primeiro membro da banca: FAÇANHA FILHO, Pedro de Freitas
Segundo membro da banca: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Terceiro membro da banca: LIMA JÚNIOR, José Alves de
Quarto membro da banca: SILVA FILHO, José Gadelha da
Quinto membro da banca: FREIRE, Paulo de Tarso Cavalcante
Resumo: Aminoácidos proteinogênicos constituem proteínas por meio de ligações peptídicas. Modificações pós-traducionais das proteínas (tais como a metilação) é um mecanismo de variabilidade do código genético e de regulação da fisiologia celular. Assim, o objetivo deste trabalho foi: estudar, por meio de algumas caracterizações (eletrônica, espectroscópica, estrutural, térmica e vibracional), os seguintes cristais de aminoácidos metilados: Cloridratos de Éster Metílico de L-cisteína (CEM-cisteína) e de L-tirosina (CEM-tirosina), em função da pressão e/ou temperatura; com ênfase nos resultados de Espectroscopia Raman. Para tanto, foram realizadas as seguintes caracterizações: estrutural, por Difração de Raios X pelo Método do Pó e Refinamento Rietveld; espectroscópica e vibracional, por Espectroscopia Raman (em função da pressão de 0,0 a 9,0 GPa) e Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), em condições ambiente (298 K e 1 atm); eletrônica (Cálculo dos Orbitais Moleculares de fronteira – Orbital de mais alta energia ocupado (HOMO) e de mais baixa energia desocupado (LUMO), determinação dos índices de reatividade química e das Superfícies de Hirshfeld, de, di, dNorm. e 2D-fingerprint); bem como, caracterização térmica, por Termogravimetria (TG), Termogravimetria Derivada (DTG), Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). De modo complementar, foram realizados cálculos computacionais baseados em Teoria do Funcional da Densidade (DFT): com funcionais cam-B3LYP e wB97x-D3 e conjunto de funções de base Def2-TZVP (cálculos referentes às moléculas) ou funcional LDA-PZ (cálculo para a Célula unitária). Cristais de CEM-cisteína e CEM-tirosina foram obtidos com sistemas cristalinos ortorrômbico e monoclínico e grupos espaciais P212121 (D2 4 ) e P21 (C2 2 ); os parâmetros Rp, Rwp e S para a CEM-cisteína foram 6,88%, 9,33% e 1,27 enquanto, para a CEM-tirosina, foram 6,65%, 9,5% e 1,48. A Espectroscopia Raman em função da pressão indicou que a CEM-cisteína e a CEM-tirosina, possivelmente, sofrem modificações conformacionais contínuas reversíveis, entre: 0,0-0,7 GPa e 0,7- 4,2 GPa para a CEM-cisteína; 0,3-1,3 GPa e 2,8-6,0 GPa para a CEM-tirosina (com possíveis transições de fase entre 0,5 - 0,7 GPa e 3,8 – 4,2 GPa e por volta de 1,0 e de 6,0 GPa, respectivamente). Os resultados sugerem que os aminoácidos metilados em estudo indicam ter maior flexibilidade e menor estabilidade estrutural que seus análogos não metilados, devido, provavelmente, à influência da metilação, do anel aromático e do grupo tiol nas interações químicas da CEM-tirosina e CEM-cisteína.
Abstract: Proteinogenic amino acids constitute proteins via peptide bonds. Post-translational modifications of proteins, such as methylation, are a mechanism for genetic code variability and cellular physiology regulation. Thus, the main purpose of this work was to study, using various characterizations (electronic, spectroscopic, structural, thermal, and vibrational), the hydrochlorides of methylated amino acids: L-Cysteine Methyl Ester Hydrochloride (LCMEHCl) and L-Tyrosine Methyl Ester Hydrochloride (LTMEHCl), as a function of pressure and/or temperature, with emphasis on Raman Spectroscopy results. For this objective, the following characterizations were performed: structural by X-Ray Diffraction using the Powder Method and Rietveld Refinement; spectroscopic and vibrational by Raman Spectroscopy (as a function of pressure from 0.0 to 9.0 GPa) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) under room conditions (298 K and 1 atm); electronic (Calculation of Frontier Molecular Orbitals – Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) and Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO), determination of chemical reactivity indices and Hirshfeld Surfaces, de, di, dNorm. and 2D-fingerprint); thermal characterization by Thermogravimetric Analysis (TGA), Derivative Thermogravimetric Analysis (DTG), Differential Thermal Analysis (DTA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Computational calculations based on Density Functional Theory (DFT) were performed: with cam-B3LYP and wB97x-D3 functionals and Def2-TZVP basis set (to calculations for the molecules) or LDA-PZ functional (to calculation for the unit cell). Crystals of LCMEHCl and LTMEHCl were obtained with orthorhombic and monoclinic crystal systems and space groups P212121 (D2 4 ) and P21 (C2 2 ), respectively. Additionally, the parameters Rp, Rwp, and S for LCMEHCl were 6.88%, 9.33%, and 1.27, while, for LTMEHCl, they were 6.65%, 9.5%, and 1.48. High-pressure Raman spectroscopy results indicated that LCMEHCl and LTMEHCl possibly undergo continuous reversible conformational modifications within the pressure ranges: 0.0-0.7 GPa and 0.7-4.2 GPa for LCMEHCl, and 0.3-1.3 GPa and 2.8-6.0 GPa for LTMEHCl (with possibly phase transitions between 0.5-0.7 GPa and 3.8-4.2 GPa for LCMEHCl; around 1.0 and 6.0 GPa for LTMEHCl). The results suggest that the methylated amino acids, in this study, seem to have greater flexibility and lower stability than their non- methylated analogues, probably due to the influence of methylation, the aromatic ring, and the thiol group on the chemical interactions of LCMEHCl and LTMEHCl.
Palavras-chave: CEM-cisteína;
CEM-tirosina;
Espectroscopia Raman;
estudo DFT;
pressão.
DFT studies;
LCMEHCl;
pressure;
Raman Spectroscopy.
Área(s) do CNPq: Espectroscopia
Química
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS - DCAA
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: SILVA, Ronaldo. Cristais de cloridrato de éster metílico de L-tirosina e L-cisteína: estudo DFT, caracterização térmica, eletrônica, estrutural e vibracional sob diferentes pressões. 2024. 191 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/5826
Data de defesa: 23-Dez-2024
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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