Cálculo de potenciais de redução em meio aprótico (dmf) de adutos da reação de Morita-Baylis-Hillman com potencialidades biológicas anti-leishmania

• Main Author: Silva, Amauri Francisco da
• Other Authors: Santana, Otávio Luís de
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal da Paraíba 2017
• Subjects: Adutos de Morita-Baylis-Hillman; Atividade biológica; Potenciais de redução; Química medicinal; Química computacional; Morita-Baylis-Hillman Adducts; Biological activity; Reduction potential; Medicinal chemistry; Computational chemistry; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Online Access: http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/9221

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES ([e-mail]) on 2017-08-04T17:21:10Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 15443881 bytes, checksum: a81c2afaef7e1fccdeb2543bc340d5a1 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-08-04T17:21:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 15443881 bytes, checksum: a81c2afaef7e1fccdeb2543bc340d5a1 (MD5) Previous issue date: 2015-08-10 === Nitroaromatic compounds derived from Morita-Baylis-Hillman reaction (RMBH) have been tested in the treatment of most neglected diseases such as malaria, Chagas disease and leishmaniasis. An important experimental observation is the relation between biological activity (measured by IC50) and reduction potential of these compounds (estimated by the cathodic and anodic peak potentials determined by electroanalytical techniques), the latter directly connected to the reduction of the nitro group (-NO2 ). For this reason, electrochemical methods have been used in order to mimic the enzymatic bioreduction of these compounds, as reported by Vasconcellos et al. (J. Braz. Chem. Soc. 23:894, 2012). The objective of this work was to develop a computational protocol to predict the reduction potential in aprotic media to support the molecular modeling of new compounds with desired pharmacological activity. The developed direct protocol (for aprotic solvents) consists of performing DFT calculations with B98, PBE1PBE or M06-2X functionals with 6-31+G(d,p) basis set and C-PCM solvation method (with standard cavitation method UFF/VdW). The results show that it is possible to predict the experimental variation of the reduction potential of at least 70 % of confidence (in a range of experimental data of only 140 mV) with absolute average errors less than 45 mV (much less than the experimental uncertainty of the absolute reaction potential of hydrogen electrode, approximately 400 mV) and standard deviation of about 35 mV (inferior to 1,0 kcal/mol). The application of direct protocol for a series of 65 uncorrelated molecules, whose reduction potentials vary in a range of more than 6 V, provided a model with more than 99% of predictive power. From the application of the protocol to a series of 40 molecules, for which experimental results are not available, it was possible to predict that some of these structures may have more favorable potentials to bioreduction process than the systems used in the calibration step, which makes them candidates for new drugs. === Compostos nitroaromáticos derivados da reação de Morita-Baylis-Hillman (RMBH) vêm sendo testados no tratamento de doenças extremamente negligenciadas, tais como malária, doença de Chagas e leishmanioses. Uma importante observação experimental consiste na relação entre a atividade biológica (medida pelo IC50) e o potencial de redução (estimado pelos potencias de pico anódico e catódico determinados por técnicas eletroanalíticas) destes compostos, este último diretamente ligado à redução do grupo nitro (-NO2). Por esta razão, métodos eletroquímicos têm sido utilizados com o intuito de simular a biorredução enzimática destes compostos, como reportado por Vasconcellos e colaboradores (J. Braz. Chem. Soc. 23:894, 2012). O objetivo deste trabalho foi o de desenvolver um protocolo computacional para a predição de potenciais de redução em meio aprótico para auxiliar a modelagem molecular de novos compostos com a atividade farmacológica desejada. O protocolo direto desenvolvido (para solventes apróticos) consiste na realização de cálculos DFT com os funcionais B98, PBE1PBE ou M06-2X, com o conjunto de funções de base 6-31+G(d,p) e método de solvatação C-PCM (com o método de cavitação padrão UFF/VdW). Os resultados mostram que é possível prever a variação experimental do potencial de redução com pelo menos 70 % de confiança (em uma faixa de valores experimentais de apenas 140 mV) e erros médios absolutos inferiores a 45 mV (muito inferior à incerteza experimental do potencial de redução absoluto do eletrodo de hidrogênio, que é de cerca de 400 mV) e desvio-padrão de cerca de 35 mV (inferior a 1,0 kcal/mol). A aplicação do protocolo direto a uma série de 65 moléculas não-correlacionadas, cujos potenciais de redução variam em uma faixa de mais de 6 V, forneceu um modelo com mais de 99 % de poder preditivo. A partir da aplicação do protocolo a uma série de 40 moléculas, para as quais ainda não estão disponíveis resultados experimentais, foi possível prever que algumas destas estruturas podem possuir potenciais mais favoráveis ao processo de biorredução que os estudados na etapa de calibração, o que as tornam candidatos à novos fármacos.