Propriedades espectroscópicas do ácido orto-aminobenzóico: estudo computacional e experimental de efeitos de pH

• Autor(a) principal: Olivier, Danilo da Silva
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-24052012-105337/
• topic: Ácido orto-aminobenzóico; DFT; DFT; Dinâmica Molecular; Electronic Spectra; Espectros Eletrônicos; Estrutura Eletrônica; Molecular Dynamics; Ortho-Aminobenzoic Acid

A molécula de ácido orto-aminobenzóico tem sido intensamente empregada como sonda fluorescente no estudo de peptídeos e membranas e o entendimento dos efeitos de solvente sobre suas propriedades espectroscópicas apresenta grande interesse científico. Neste trabalho realizamos um estudo experimental e cálculos DFT sobre alterações nos espectros de absorção e emissão da sonda em solução aquosa, em função do pH do meio. Examinamos também o seu derivado 2-amino-N-metil benzamida (o-Abz-NHCH3) e as mudanças espectrais na interação com micelas de SDS. Resultados de experimentos de titulação mostraram-se coerentes com a existência de três estados de protonação para o-Abz à medida em que o pH torna-se ácido, resultantes da protonação dos grupos amino e carboxila, de modo semelhante ao que ocorre com aminoácidos. Para cada estado de protonação, realizamos cálculos de otimização de geometria e verificação de mínima energia com a teoria DFT utilizando diferentes funcionais e conjuntos de bases para orbitais atômicos. Partindo das geometrias de menor energia, com a teoria TD-DFT (B3LYP/311++G(d,p)) fizemos cálculos das transições eletrônicas. A melhor concordância com os resultados experimentais foi obtida com a molécula na forma aniônica. Na comparação dos resultados da posição espectral da transição de mais baixa energia, no processo de absorção ótica, observamos uma diferença relativa de 0,6%. Para a fluorescência otimizamos e verificamos a geometria do estado excitado e obtivemos as energias de transição vertical com o método TD-DFT (B3LYP/Def2-TZVP) com o qual tivemos um resultado de lambda = 407nm considerado satisfatório quando comparado com o valor experimental lambda= 394nm. Nas formas neutra e catiônica, as diferenças relativas entre os cálculos e os experimentos foram maiores, chegando a 11% na posição da banda de fluorescência da molécula neutra. Usando simulações de Dinâmica Molecular conseguimos estimar quantas moléculas de água se distribuem em torno do o-Abz. Os resultados mostram que, embora exista um número parecido de moléculas de água solvatando a molécula nas formas aniônica e catiônica, há uma redução na quantidade de ligações de hidrogênio realizadas pela protonação catiônica em relação à aniônica. O modelo utilizado para simular o o-Abz-NH(CH3) em micelas de SDS apresentou resultados satisfatórios com erro relativo entre 0,7\\% e 0,9%, no entanto são necessárias outras abordagens computacionais e experimentais para indicar em qual região a molécula se encontra na micela, dando assim mais confiabilidade e uma melhor interpretação aos resultados.