Coeficientes de actividade de aminoácidos em solução aquosa

• Autor(a) principal: Alves, Simão André Pinto Ferreira
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/3038
• topic: Engenharia química; Actividade catalítica; Equilíbrio químico; Soluções aquosas; Aminoácidos

O objectivo deste trabalho foi desenvolver um modelo para coeficientes de actividade de aminoácidos/peptídeos em solução aquosa que exiba uma boa capacidade de correlação e de previsão. O modelo proposto compreende quatro aspectos fundamentais: (i) calcula o equilíbrio químico do aminoácido (AA) em solução aquosa, que dá origem às espécies AA± (zeuterião), AA+, AA–, H+ e OH–; (ii) calcula os desvios à idealidade das interacções de curto alcance entre as espécies em solução, utilizando o método de contribuições de grupo de UNIFAC; (iii) as interacções de longo alcance, de natureza electrostática, são também quantificadas com a inclusão de um termo de Debye-Hückel (DH); (iv) o zeuterião é considerado uma molécula contendo dois grupos distintos carregados electricamente. Por este motivo também contribui para os desvios à idealidade calculados por DH. Com o objectivo de optimizar os parâmetros de interacção energética de UNIFAC foi compilada uma base de dados com 14 aminoácidos/peptídeos e desenvolvido um programa em Matlab. Foram também efectuadas previsões. A qualidade dos resultados foi medida pelo rmsd (root mean square deviation). De forma a interpretar correctamente os dados experimentais de aminoácidos de cadeia aberta contendo substituintes alquilo no carbono-a foi definido um grupo CH3 modificado (mCH3). Globalmente foram optimizados 17 parâmetros de interacção energética. O modelo apresentado correlacionou com precisão os dados experimentais de oito aminoácidos/peptídeos, fornecendo rmsdcorrel = 0,90%. A previsão de seis sistemas foi efectuada com um rmsdprev = 5,65%. Estes resultados são muito bons quando comparados com outros trabalhos baseados no método de UNIFAC, como o de Gupta e Heidemann (1990) (rmsdcorrel = 3,74% e rmsdprev = 14,94%) e o de Pinho et al. (1994) (rmsdcorrel = 0,80% e rmsdprev = 20,17%). ABSTRACT: The purpose of this work was the development of a model for the activity coefficients of amino acids/peptides in aqueous solution with good correlation and prediction capabilities. The proposed model comprises four aspects: (i) the chemical equilibrium calculation of the amino acid (AA) in aqueous solution, which originates species AA± (zwitterion), AA+, AA-, H+ and OH-, (ii) the deviations from the ideal solution behaviour due to the short-range interactions between species in solution are taken into account by the UNIFAC group contribution method, (iii) the longrange interactions, owing to electrostatic forces, are accounted for a Debye- Hückel (DH) term, (iv) the zwitterion is assumed to be a molecule with two distinct groups electrically charged, which contribute to additional deviations from ideal behaviour. In order to optimize the interaction parameters of the UNIFAC model, a database containing 14 amino acids/peptides was compiled and a Matlab program was developed. Predictions were also accomplished for the activity coefficients. The accuracy of the results for both correlation and prediction was measured via rmsd (root mean square deviation). A mCH3 (modified CH3) group was introduced to interpret the experimental data of amino acids containing alkyl groups on its alpha-carbon. Altogether 17 interaction parameters were fitted. The proposed model correlated accurately the experimental data of 8 amino acids/peptides, providing rmsdcorrel = 0.90%. The predictions achieved for the remaining 6 systems gave rise to rmsdpred = 5.65%. These results are very good in comparison with other UNIFAC based models, such as those by Gupta and Heidemann (1990) (rmsdcorrel = 3.74% and rmsdpred = 14.94%) and Pinho et al. (1994) (rmsdcorrel = 0.80% and rmsdpred = 20.17%).