Análise computacional da solvatação do diclofenaco e interações da melatonina com radical hidroxila: abordagens via dinâmica molecular e teoria do funcional da densidade

dc.contributor.advisor1Oliveira, Heibbe Cristhian Benedito de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5995553993631378
dc.contributor.referee1Oliveira, Heibbe Cristhian Benedito de
dc.contributor.referee2Perez, Caridad Noda
dc.contributor.referee3Borges, Leonardo Luiz
dc.contributor.referee4Gargano, Ricardo
dc.contributor.referee5Lima, Igo Torres
dc.creatorRodrigues, Allane Catharina Carvalhaes
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3438980668143229
dc.date.accessioned2024-12-26T19:33:01Z
dc.date.available2024-12-26T19:33:01Z
dc.date.issued2024-11-14
dc.description.abstractComputational chemistry represents an understanding of chemistry as the manifestation of the behavior of atoms and molecules. This active research field, spanning over a decade, employs mathematical techniques and algorithms to model and simulate chemical influences. The application of computational chemistry is crucial in material design, drug development, and the comprehension of biological processes. Analyzing solute-solvent interactions underscores the importance of physicochemical properties in chemical research, whereas the investigation of free radical elimination is essential for physiological balance. Within this context, the proposed study aims to comprehend the mechanisms of hydroxyl radical removal by melatonin and evaluate the aqueous solvation process of diclofenac through molecular modeling, employing Car-Parrinello and Born-Oppenheimer molecular dynamics, in addition to Density Functional Theory. Results from the dynamics of reactions between the •OH radical and melatonin provide a detailed understanding of various involved conditions, emphasizing the crucial influence of variables such as speed, temperature, and attack direction. The reaction with the hydrogen bonded to the nitrogen of the indole group (called H22) is the more favorable. Energy profiles and rate constants support H22 as the most likely path, providing comprehensive insights into the kinetic and thermodynamic characteristics of the interactions. Our findings regarding diclofenac solubility in water highlight the formation of important intermolecular hydrogen bonds between the atoms of diclofenac with water molecules (OH⋯Owater and CO⋯Hwater). The OH⋯Owater bond is exceptionally strong, similar a covalent bond. Additionally, we observe intramolecular hydrogen bonds in the diclofenac molecule (NH⋯OH e NH⋯Cl) and weaker interactions involving CH⋯Cl. Remarkably, diclofenac protonation contributes to molecular rigidity, hindering future hydrogen bonds with adjacent water molecules, directly impacting molecule solubility. Advancements in this field promise to enrich fundamental chemistry understanding and drive practical advancements in various areas, such as pharmacology, molecular biology, and industrial chemistry.eng
dc.description.resumoA química computacional representa a compreensão da química como a manifestação do comportamento de átomos e moléculas. Esse campo de pesquisa ativo há mais de uma década utiliza técnicas matemáticas e algoritmos para modelar e simular influências químicas. A aplicação da química computacional é crucial no design de materiais, desenvolvimento de fármacos e compreensão de processos biológicos. A análise das interações soluto-solvente destaca a importância das propriedades físico-químicas na pesquisa química, enquanto que a investigação de eliminação de radicais livres é fundamental para o equilíbrio fisiológico. Dentro deste contexto, o estudo proposto visa entender os mecanismos de remoção do radical •OH pela melatonina, e avaliar o processo de solvatação aquosa do diclofenaco através de modelagem molecular, empregando as dinâmicas moleculares de Car-Parrinello e de Born-Oppenheimer, além da Teoria do Funcional da Densidade. Os resultados provenientes das dinâmicas das reações entre o radical •OH e a melatonina oferecem uma compreensão detalhada das diversas condições envolvidas, destacando a influência crucial de variáveis como velocidade, temperatura e direção do ataque. A reação com o hidrogênio ligado ao nitrogênio do grupo indol (chamado de H22) é a mais favorável. O perfil de energia e as constantes de taxa corroboram H22 como o caminho mais provável, fornecendo insights abrangentes sobre as características cinéticas e termodinâmicas das interações. Nossos resultados a cerca da solubilidade do diclofenaco em água, destacam a formação de ligações de hidrogênio intermoleculares importantes entre os átomos do diclofenaco com as moléculas de água (OH⋯Owater e CO⋯Hwater). A ligação em OH⋯Owater é excepcionalmente forte, similar a uma ligação covalente. Além disso, observamos ligações de hidrogênio intramoleculares na molécula de diclofenaco (NH⋯OH e NH⋯Cl) e interações mais fracas envolvendo CH⋯Cl. Notavelmente, a protonação do diclofenaco contribui para a rigidez molecular, dificultando futuras ligações de hidrogênio com moléculas de água adjacentes, afetando diretamente na solubilidade da molécula. Os avanços neste campo prometem a compreensão fundamental da química e impulsionar avanços práticos em diversas áreas, como farmacologia, biologia molecular e química industrial.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.identifier.citationRODRIGUES, A. C. C. Análise computacional da solvatação do diclofenaco e interações da melatonina com radical hidroxila: abordagens via dinâmica molecular e teoria do funcional da densidade. 2024. 104 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13765
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Química (IQ)
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectDinâmica molecularpor
dc.subjectRadicais livrespor
dc.subjectMelatoninapor
dc.subjectDiclofenacopor
dc.subjectSolvataçãopor
dc.subjectMolecular dynamicseng
dc.subjectFree radicalseng
dc.subjectMelatonineng
dc.subjectDiclofenaceng
dc.subjectSolvationeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
dc.titleAnálise computacional da solvatação do diclofenaco e interações da melatonina com radical hidroxila: abordagens via dinâmica molecular e teoria do funcional da densidade
dc.title.alternativeComputational analysis of diclofenac solvation and melatonin interactions with hydroxyl radical: approaches via molecular dynamics and density functional theoryeng
dc.typeTese

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