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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Estudo espectroscópico da solubilização do 5,7-dimetoxicumarina em solventes hidrofóbicos, hidrofílicos e micelares usando a espectroscopia de emissão a 77 K e cálculos TD-DFT
???metadata.dc.creator???: Silva, Thayná Borges da 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Marques, Alberto dos Santos
???metadata.dc.contributor.referee1???: Teotônio, Ercules Epaminondas de Sousa
???metadata.dc.contributor.referee2???: Passo, Joel Aparecido
???metadata.dc.description.resumo???: O 5,7-dimetoxicumarina (DMC) é um composto derivado da família das cumarinas, o qual está presente em plantas e no alimento como o limão da espécie citrus e o mamão da espécie carica papaya. As cumarinas destacam-se pelas suas propriedades biológicas que inclui ação antimutagênica contra as aminas heterocíclicas aromáticas (AHA), compostos mutagênicos produzidos durante o cozimento de proteína animal, como: o 2-amino-3-metilimidazo [4,5-f]quinolina (IQ). Com o intuito de compreender a ação farmacológica e o comportamento químico do DMC em biomembranas, foi realizado o estudo espectroscópico da solubilização do DMC em solventes hidrofóbicos, hidrofílicos e micelares a 77K usando as espectroscopias de emissão a 77K, absorção UV/Visível e cálculos teóricos no nível TD-DFT e semiempirícos para a determinação de suas espécies nos seguintes solventes: metilciclohexano (MCH), etanol e 2,2,2-trifluoroetanol (TFE) e solução tampão com pH sob condições fisiológicas e força iônica controlada. As espécies encontradas foram: (i) em MCH, agregado molecular via ligação de hidrogênio intramolecular (AM-H) e o monômero (M); (ii) em etanol: e o monômero do complexo ligado por ligação de hidrogênio entre o DMC e o etanol (M-H); (iii) em TFE: o monômero do complexo de ligação de hidrogênio forte (M-Hforte) entre o DMC e o TFE; (iv) solução tampão: agregado molecular hidrofóbico forte. Cada uma espécie mostrou propriedades fotofísicas distintas entre si e podem ser usadas como sondas fluorescentes diretas para investigar qual é a espécie que está solubilizada no interior das micelas neutra, aniônica e catiônica, preparadas em condições fisiológica. Por exemplo: a espécie ativa no solvente MCH (meio hidrofóbico) é o monômero do DMC, ele emite fluorescência através do estado eletrônico excitado de menor energia singlete S1 formado via conversão interna e assinalado como (π,π*), o máximo da banda está em 388 nm. A fosforescência é emitida pelo estado eletrônico excitado de menor energia triplete T1 (π,π*), formado através de acoplamento spin-orbital do tipo: S1 (π,π*)↔ T2 (n,π*)↔ T1 (π,π*), ela apresenta um espectro com a banda 0-0 situada em 470nm, originário da dupla ligação C3=C4 do anel da pirona. Para a micela neutra é a espécie ativa no interior da micela é o DMC-H que fica ancorado na região aquosa com a dupla ligação etilênica do anel da pirona, impedindo a progressão vibracional omitindo a fosforescência e formando ligação de hidrogênio com a água através da carbonila da pirona. O grupo di-metoxi-benzeno do DMC fica na região hidrofóbica. As espécies determinadas no interior das micelas foram usadas para simular a inibição da mutagênese do IQ e alguns de seus derivados mais carcinógenos, inicialmente usando cálculos semiempirícos PM3. Os resultados de cálculos de calor de formação (ΔHf ) indicaram que a energia do mutagênico IQ diminuiu 131% ao formar ligação de hidrogênio com o antimutagênico DMC, indicando que a inibição do mutagênico IQ pelo DMC pode ser via interação entre o grupo amina do IQ e a carbonila do DMC através de ligação de hidrogênio intermolecular. Esses resultados podem ajudar a entender o mecanismo de transporte através de membranas demonstrando que a espectroscopia de emissão a 77K é uma técnica muito sensível, capaz de fazer uma sondagem direta no interior da micela, usando sondas fluorescentes e contribuem para o entendimento do mecanismo de inibição da mutagênese do IQ e derivados pelas espécies do DMC.
Abstract: The 5,7-dimethoxycoumarin (DMC) is a compound derived from the coumarin family, which is present in plants and in food such as lemon of the citrus species and papaya of the carica papaya species. Coumarins stand out for their biological properties that include antimutagenic action against aromatic heterocyclic amines (AHA), mutagenic compounds produced during the cooking of animal protein, such as 2-amino-3-methylimidazo[4,5-f]quinoline (IQ). In order to understand the pharmacological action and chemical behavior of DMC in bio membranes, a spectroscopic study of the solubilization of DMC in hydrophobic, hydrophilic and micellar solvents at 77K was performed using 77K emission spectroscopy, UV/Visible absorption and theoretical calculations at the TD-DFT level and semi empirics for the determination of their species in the following solvents: methylcyclohexane (MCH), ethanol and 2,2,2-trifluoroethanol (TFE) and buffer solution with pH under physiological conditions and controlled ionic strength. The species found were: (i) in MCH, molecular aggregate via intramolecular hydrogen bonding (AM-H) and the monomer (M); (ii) in ethanol: and the monomer of the complex linked by hydrogen bonding between DMC and ethanol (M-H); (iii) in TFE: the monomer of the strong hydrogen bonding complex (strong M-H) between DMC and TFE; (iv) buffer solution: strong hydrophobic molecular aggregate (AHF). Each species showed distinct photophysical properties and can be used as direct fluorescent probes to investigate which species is solubilized inside the neutral, anionic and cationic micelles, prepared under physiological conditions. For instance, the active species in the MCH solvent (hydrophobic medium), is the DMC monomer, it emits fluorescence through the excited electronic state of lower singlet energy S1 formed via internal conversion and marked as (π, π*), the maximum of band is at 388 nm. Phosphorescence is emitted by the excited electronic state of the lowest triplet energy T1 (π, π *), formed through spin-orbital coupling of the type: S1 (π, π *) ↔ T2 (n, π *) ↔ T1 (π, π *), it presents a spectrum with the 0-0 band located at 470nm, originating from the double bond C3 = C4 of the ring of the pyrone. For the neutral micelle, the active species inside the micelle is DMC-H, which is anchored in the aqueous region with the double ethylene bond of the pyrone ring and forms a hydrogen bond with water through the pyrone carbonyl. The DMC's di-methoxy-benzene group is in the hydrophobic region. The species determined inside the micelles were used to simulate the inhibition of IQ mutagenesis and some of its more potent derivatives, initially using PM3 semi-empirical calculations. The results of formation heat calculations (ΔHf) indicated that the energy of the mutagenic IQ decreased 131% when forming a hydrogen bond with the antimutagenic DMC, indicating that the inhibition of the mutagenic IQ by DMC may be via interaction between the amine group of the IQ and DMC carbonyl through intermolecular hydrogen bonding. These results can help to understand the transport mechanism through membranes and demonstrate that 77K emission spectroscopy is a very sensitive technique, capable of probing directly inside the micelle, using fluorescent probes and contributing to the understanding of the mechanism of inhibition of mutagenesis of IQ and derivatives by DMC species.
Keywords: Carica papaya
Cumarinas
Ação antimutagênica
Aminas heterocíclicas aromáticas
Inibição da mutagênese
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
???metadata.dc.subject.user???: 5,7-dimetoxicumarina
Propriedades fotofísicas
Espectroscopia de emissão
TD-DFT
Micelas
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Química
Citation: SILVA, Thayná Borges da. Estudo espectroscópico da solubilização do 5,7-dimetoxicumarina em solventes hidrofóbicos, hidrofílicos e micelares usando a espectroscopia de emissão a 77 K e cálculos TD-DFT. 2020. 89 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2020.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8085
Issue Date: 30-Oct-2020
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