A new approach for predicting octanol-water partition coefficients (Log P) of linear perfluorinated compounds, making use of the limited experimental data available, previous observations and the consistent similarities observed between the experimental and calculated (with electronic structure methods and using EPI suite) slopes of the linear plots of Log P values with the number of carbon atoms (N = 2 to 11) is described here. Eight families of linear organic compounds were investigated: carboxylic acids, perfluorinated carboxylic acids, sulfonic acids and perfluorinated sulfonic acids, together with their corresponding conjugate bases. To the best of our knowledge, this work reports the first application of density functional theory methods to the calculation of Log P values of perfluorinated compounds. A second part of the thesis, describes the study of the thermodynamic stability of the PFOA family of 39 structural isomers with the M06-2X, LC-ωPBE, B97D and B3LYP functionals and with the PM6 method. The PM6 results closely resemble the M06-2X results for neutral PFOAs, but greatly disagree regarding anions. The four functionals applied behave similarly from a qualitative point of view, but quantitatively speaking, the LC-ωPBE and B97D results are between the M06-2X and B3LYP stability results. M06-2X ranks highly substituted isomers as more stable than did B3LYP, and ranks less-branched isomers quite low in relative stability compared to B3LYP. Various similarities with a former PFOSs study applying the M06-2X and B3LYP functionals have been identified. The degree of branching within structural isomers cannot always be precisely determined, and is not the only aspect that determines thermodynamic stability; the pattern of substitution seems to also play a significant role. / Graduate

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Para um composto químico exercer seu efeito bioativo é necessário que ele atravesse várias barreiras biológicas até alcançar seu sitio de ação. Propriedades farmacocinéticas insatisfatórias (como absorção, distribuição, metabolismo e excreção) são reconhecidamente as principais causas na descontinuidade de pesquisas na busca por novos fármacos. Neste trabalho, modelos biofísicos foram utilizados para o estudo de absorção de uma série de flavonóides naturais com atividade tripanossomicida. O coeficiente cromatográfico de partição, kw, foi determinado através da cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa, RP-HPLC, utilizando-se de colunas cromatográficas empacotadas com constituintes básicos da membrana biológica (fosfatidilcolina e colesterol). Os resultados obtidos demonstraram que nas colunas compostas por fosfatidilcolina a retenção de flavonóides hidroxilados é determinada por interações secundárias, além da partição, e no caso da coluna de colesterol, a partição é o principal mecanismo que rege a retenção. Uma série de descritores físico-químicos foi gerada pelos campos moleculares de interações (MIFs) entre os flavonóides naturais e algumas sondas químicas virtuais, utilizando o programa GRID. Os descritores físico-químicos gerados foram correlacionados com os log kw por análise dos mínimos múltiplos parciais (PLS), utilizando o programa VolSurf, com a finalidade de gerar um modelo quantitativo entre estrutura e propriedade (QSPR) para esta classe de compostos. O modelo produzido por este estudo, ao utilizar os dados de partição em colesterol, log kwCol, apresentou elevada consistência interna, com bom poder de correlação (R2 = 0, 97) e predição (Q2 = 0,86) para a partição destas moléculas / In order to a chemical compound exert its bioactive effect it is necessary that it crosses some biological barriers until reaching its site of action. Unfavorable pharmacokinetics properties (absorption, distribution, metabolism and excretion) are admittedly one of the main causes in the discontinuity of research in the search for new drugs. In this work, biophysics models were used for the study of absorption of a series of natural flavonoids with trypanocide activity. The chromatographic retention indices (log kw) were determined on immobilized artificial membranes columns (IAM.PC.DD, IAM.PC.DD2, Cholesteryl 10-Undecetonoato) obtained by the extrapolation method. The results demonstrated that in the composed columns for fosfatidilcolina the retention of hydroxil flavonoids is determined by secondary interactions, beyond the partition. In the case of the retention for the cholesterol column, the partition is the main mechanism that drives the retention. A series of physico-chemical descriptors were generated by the molecular interaction fields (MIF) between the flavonoids and some virtual chemical probes, using the program GRID. The descriptors were correlated with log kw by the partial least squares regression (PLS), using the VolSurf program, with the purpose to generate a quantitative model between the structure and the retention (QSRR) for this compounds class. The model produced for this study, when using the data of partition in cholesterol, log kwCol, presented high internal consistency, with good correlation power (R2 = 0, 97) and prediction (Q2 = 0,86) for the partition of these molecules

Para um composto químico exercer seu efeito bioativo é necessário que ele atravesse várias barreiras biológicas até alcançar seu sitio de ação. Propriedades farmacocinéticas insatisfatórias (como absorção, distribuição, metabolismo e excreção) são reconhecidamente as principais causas na descontinuidade de pesquisas na busca por novos fármacos. Neste trabalho, modelos biofísicos foram utilizados para o estudo de absorção de uma série de flavonóides naturais com atividade tripanossomicida. O coeficiente cromatográfico de partição, kw, foi determinado através da cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa, RP-HPLC, utilizando-se de colunas cromatográficas empacotadas com constituintes básicos da membrana biológica (fosfatidilcolina e colesterol). Os resultados obtidos demonstraram que nas colunas compostas por fosfatidilcolina a retenção de flavonóides hidroxilados é determinada por interações secundárias, além da partição, e no caso da coluna de colesterol, a partição é o principal mecanismo que rege a retenção. Uma série de descritores físico-químicos foi gerada pelos campos moleculares de interações (MIFs) entre os flavonóides naturais e algumas sondas químicas virtuais, utilizando o programa GRID. Os descritores físico-químicos gerados foram correlacionados com os log kw por análise dos mínimos múltiplos parciais (PLS), utilizando o programa VolSurf, com a finalidade de gerar um modelo quantitativo entre estrutura e propriedade (QSPR) para esta classe de compostos. O modelo produzido por este estudo, ao utilizar os dados de partição em colesterol, log kwCol, apresentou elevada consistência interna, com bom poder de correlação (R2 = 0, 97) e predição (Q2 = 0,86) para a partição destas moléculas / In order to a chemical compound exert its bioactive effect it is necessary that it crosses some biological barriers until reaching its site of action. Unfavorable pharmacokinetics properties (absorption, distribution, metabolism and excretion) are admittedly one of the main causes in the discontinuity of research in the search for new drugs. In this work, biophysics models were used for the study of absorption of a series of natural flavonoids with trypanocide activity. The chromatographic retention indices (log kw) were determined on immobilized artificial membranes columns (IAM.PC.DD, IAM.PC.DD2, Cholesteryl 10-Undecetonoato) obtained by the extrapolation method. The results demonstrated that in the composed columns for fosfatidilcolina the retention of hydroxil flavonoids is determined by secondary interactions, beyond the partition. In the case of the retention for the cholesterol column, the partition is the main mechanism that drives the retention. A series of physico-chemical descriptors were generated by the molecular interaction fields (MIF) between the flavonoids and some virtual chemical probes, using the program GRID. The descriptors were correlated with log kw by the partial least squares regression (PLS), using the VolSurf program, with the purpose to generate a quantitative model between the structure and the retention (QSRR) for this compounds class. The model produced for this study, when using the data of partition in cholesterol, log kwCol, presented high internal consistency, with good correlation power (R2 = 0, 97) and prediction (Q2 = 0,86) for the partition of these molecules

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