CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Neste trabalho, foram feitos estudos eletroquÃmicos e analÃticos, utilizando voltametria cÃclica e voltametria de onda quadrada, e de modelagem computacional, utilizando o software DMOL3 e forcite, para as molÃculas de dietilestilbestrol (DES) e metildopa (MDP). Os estudos eletroquimicos e analÃticos foram feitos sobre superficie de carbono vÃtreo e utilizando tampÃo BR como eletrÃlito suporte. Para o DES, estudos preliminares mostraram um pico anÃdico e um catÃdico, em torno de 0,450 V e 0,021 V, respectivamente. O potencial de pico do DES deslocou-se para valores mais negativos com o aumento do pH e a corrente de pico apresentou um valor mÃximo em pH 7. O processo redox foi controlado por adsorÃÃo e caracterizou-se como catalÃtico com transferÃncia irreversÃvel de carga. Modelos computacionais mostraram que as densidades eletrÃnicas dos orbitais HOMO se localizam principalmente sobre os oxigÃnios dos grupos fenÃis e apresentaram cargas de Mulliken de -0,507, sendo os provÃveis sÃtios de oxidaÃÃo do DES. CÃlculos de adsorÃÃo indicaram adsorÃÃo fÃsica do DES com valores de energia variando de -30 a -33 kcal mol-1. Por fim, o mecanismo calculado mostrou-se de acordo com a proposta obtida eletroquimicamente, com a formaÃÃo de uma quinona. Para a determinaÃÃo analÃtica os parÃmetros da VOQ otimizados foram f = 80 Hz, a = 30 mV, E = 4 mV. Curvas analÃticas foram feitas, e calculados o LD = 5,58 x 10-8 mol L-1(14,9 ppb) e LQ = 1,89 x 10-7 mol L-1 (49,9 ppb). A repetibilidade e reprodutibilidade foram avaliadas atravÃs do RSD, obtendo-se valores de 1,64% e 3,47%, respectivamente. A metodologia foi aplicada em formulaÃÃo farmacÃutica, Ãgua natural e urina sintÃtica, obtendo-se recuperaÃÃes de 94,32%, 77,85%, 89,00%, respectivamente. Para a MDP os estudos voltamÃtricos mostraram um processo anÃdico e um catÃdico em pH 2 e 3 e apresentou dois picos anÃdicos e um catÃdico em pHs maiores que 3. Foi observada uma dependÃncia dos potencias de pico que se deslocaram para valores mais negativos como aumento do pH. Estudos de velocidade de varredura mostraram que o processo à controlado por adsorÃÃo e aplicando os critÃrios de Nicholson-Shain o processo redox foi classificado como catalÃtico com transferÃncia irreversÃvel de carga. Em pHs acima de 3 foi observado um processo irreversÃvel com formaÃÃo de filme polimÃrico na superfÃcie do eletrodo. Em pH abaixo de 3 o processo apresentou um carÃter reversÃvel. CÃlculos quÃnticos e de carga de Mulliken mostraram que a densidade eletrÃnica dos orbitais HOMO e LUMO estÃo principalmente sobre os oxigÃnios fenÃlicos e uma possÃvel rota reacional com formaÃÃo de dÃmeros, e possÃvel polimerizaÃÃo, à energeticamente viÃvel confirmando o mecanismo proposto. A metodologia eletroanalÃtica foi desenvolvida tambÃm utilizando VOQ em meio de tampÃo BR pH 2 e os parÃmetros otimizados foram: f = 20 Hz, a = 20 mV, E = 2 mV. Curvas analÃticas foram obtidas e a partir destas calculados o LD e LQ de 6,32 x 10-9 (1,33 ppb) e 2,10 x 10-8 (4,43 ppb), respectivamente. A repetibilidade e reprodutibilidade foram avaliadas atravÃs do RSD, obtendo-se valores de 3,01% e 4,96%, respectivamente. A metodologia foi aplicada em formulaÃÃo farmacÃutica, Ãgua natural e urina sintÃtica, obtendo-se recuperaÃÃes de 93,32%, 97,03%, 91,29%, respectivamente. Sendo assim, as metodologias propostas mostraram-se adequadas para determinaÃÃo dos fÃrmacos estudados. / In this work, electrochemical and analytical studies were performed, using cyclic voltammetry, square wave voltammetry, and computational modeling using the software DMOL3 and forcite, for diethylstilbestrol (DES) and methyldopa (MDP) molecules. The electrochemical and analytical studies was carried out on the glassy carbon surface and using BR buffer as electrolyte. For DES preliminary studies showed a anodic and cathodic peak about 0,450 V and 0,021 V, respectively. The DESâs peak potential shifted to more negative values with pH increasing and the peak current showed maximum at pH 7. The redox process presented an adsorptive control and was characterized as catalytic with irreversible charge transfer . Computer models showed that electron densities of the HOMO orbital is mainly located on the oxygens phenols groups and presented Mulliken charges of -0.507, thus, these are probable DES oxidation sites. Calculations indicate physical adsorption of DES with energy values shifted from -30 to -33 kcal mol-1. Finally, the theoretical mechanism was shown to be in accordance with the proposal electrochemically, with the formation of a quinone. For the analytical determination the VOQ parameters were optimized: f = 80 Hz, = 30 mV, E = 4 mV. Curves were made, and the calculated LD = 5.58 x 10-8 mol L-1 (14.9 ppb) and LQ = 1.89 x 10-7 mol L-1 (49.9 ppb). The repeatability and reproducibility were evaluated by the RSD, giving values of 1.64% and 3.47%, respectively. The methodology was applied in pharmaceutical formulation, natural water and synthetic urine, resulting in recoveries of 94.32%, 77.85%, 89.00%, respectively. For MDP voltammetric studies showed an anodic and cathodic process at pH 2 and 3. At pH values larger than 3 showed two anodic peaks and a cathodic. Was observed a dependence of peak potentials that have shifted to more negative values with increasing the pH. Sweep speed studies showed that the process is controlled by adsorption and applying the Nicholson-Shain criteria redox process was classified as catalytic irreversible charge transfer. At pHs above 3 was observed an irreversible process with formation of polymeric film on the electrode surface. At pH below 3 the process showed a reversible character. And quantum chemical calculations showed that Mulliken charge density of the electron orbitals HOMO and LUMO are primarily on the phenolic oxygens and one possible reaction route with dimer formation and possible polymerization is energetically possible, confirming the mechanism proposal. The electroanalytical methodology had also been developed using VOQ, and BR buffer pH 2 as electrolyte and VOQ parameters were optimized: f = 20 Hz, = 20 mV,  E = 2 mV. Curves were obtained, and calculated LD and LQ of 6.32 x 10-9 (1.33 ppb) and 2.10 x 10-8 (4.43 ppb), respectively. The repeatability and reproducibility were evaluated by the RSD, giving values of 3.01% and 4.96%, respectively. The methodology was applied in pharmaceutical formulation, natural water and synthetic urine, resulting in recoveries of 93.32%, 97.03%, 91.29%, respectively. Thus, this methodology can be employed with success for pharmaceutical formulation determination

Molecular electrochemistry has proved to be very useful for characterizing redox reactions and deciphering chemical reaction mechanisms that are associated with electron transfer. It correlates strongly with redox-based medicine. In this study, we investigated the electrochemical behavior of pterocarpanquinones and selenoquinones, in protic and aprotic media, in the absence and presence of oxygen, in order to obtain data regarding their reduction mechanisms, reactivity with oxygen, the analysis of the stability of the electrogenerated intermediates and interactions with biological targets, like DNA. In typical measurements, CVs were recorded in aprotic medium (DMF + TBAPF6) to resemble the cell membrane environment. On the other hand, protic medium mimics the hydrophilic regions of the biological matrixes. This work shows cases of successful pharmacoelectrochemical investigations. In the first case, we investigate the electrochemical behavior of LQB-118, a pterocarpanquinone, which is anticancer and parasiticidal, with biological mechanisms of action related to the formation of ROS and interaction with DNA, among others. The cyclic voltammogram (VC) for LQB-118 in aprotic medium exhibits, at least, four waves. The first two are related to the usual reduction of quinones. The presence of additional waves suggests the clivage of the heterocyclic rings and the generation of additional reducible systems. A spectroelectrochemical investigation revealed the appearance of new absorption bands, which suggest the formation of the transient quinonamethide (QM). The QM was captured with thiophenol. In addition, electrochemical experiments were performed in the presence and absence of oxygen to verify the reactivity with oxygen, after the reduction of LQB-118 and its derivatives, with positive results. Studies with the ssDNA biosensor in solution showed positive interaction with LQB-118 and its electrogenerated products. The interaction of LQB-118 with CT-DNA was also evidenced by the fluorescence quenching technique. In the second case, CV was used to investigate the electrochemical behaviour of the antitumor selenoquinones. The obtained profiles confirmed the presence of two individual redox centres. All the compounds had shown electrochemical activity in the cathodic and anodic portions of the CVs. We also studied the behaviour of the compounds in protic medium. Electrochemical methods do well to predict the mechanism for adduct formation, structural rearrangement, generation of reactive oxigen species of pterocarpanquinones and appear well-adapted to explore redox pathways of all the compounds in vitro to be correlated to in vivo studies. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A eletroquímica molecular tem se mostrado muito útil para caracterizar reações redox e decifrar mecanismos reacionais associados à transferência de elétrons. Relaciona-se fortemente com a medicina redox. Neste estudo, investigou-se o comportamento eletroquímico de quinonas híbridas, tais como pterocarpanoquinonas e selenoquinonas, em meios prótico e aprótico, na ausência e presença de oxigênio, a fim de obter dados sobre seus mecanismos de redução e oxidação, reatividade com oxigênio, análise da estabilidade dos intermediários eletrogerados e interações com alvos biológicos importantes, como os tióis e o DNA. Em medidas típicas, os voltamogramas cíclicos (VCs) foram registrados em meio aprótico (DMF + TBABF6), para se assemelhar ao ambiente lipofílico, típico de membranas celulares. Por outro lado, o meio prótico mimetiza regiões hidrofílicas das matrizes biológicas. Este trabalho descreve dois casos de investigações farmacoeletroquímicas bem-sucedidas. No primeiro caso, investigou-se o comportamento eletroquímico da LQB-118, uma pterocarpanoquinona antitumoral e parasiticida, com mecanismos de ação relacionados à formação de espécies reativas de oxigênio (EROs) e interação com DNA, entre outros. Estudou-se também as pterocarpanoquinonas derivadas da LQB-118, mais precisamente seus derivados clorado, bromado e nitrado. O voltamograma cíclico (VC) para a LQB-118, em meio aprótico, exibe, pelo menos, quatro ondas catódicas. As duas primeiras são relacionadas com a redução habitual de quinonas. A presença de ondas adicionais sugere a quebra de anel heterocíclico e a geração de sistemas redutíveis adicionais. Investigação espectroeletroquímica revelou o surgimento de novas bandas de absorção, as quais sugerem a formação do quinonametídeo (QM) transiente. O QM foi capturado com tiofenol. Além disso, experimentos eletroquímicos foram realizados na presença e na ausência de oxigênio para verificar a reatividade com oxigênio, após a redução de LQB-118 e seus derivados, com resultados positivos. Estudos com o sensor de ssDNA, em solução, mostrou interação positiva com LQB-118 e seus produtos eletrogerados. A interação de LQB-118 com CT-DNA também foi evidenciada através da técnica de quenching de fluorescência. No segundo caso, a voltametria cíclica foi utilizada para investigar o comportamento eletroquímico de selenoquinonas antitumorais. Os perfis obtidos confirmam a presença de dois centros redox individuais. Todos os compostos mostraram atividade eletroquímica nas regiões anódica e catódica dos VCs. Estudou-se também o comportamento dos compostos em meio prótico e foi observada a formação de selenóxidos. Métodos eletroquímicos se mostraram adequados para prever rearranjos estruturais, formação de adutos, geração de espécies reativas de oxigênio, no caso de pterocarpanquinonas e para explorar caminhos redox in vitro das outras séries, correlacionando-se aos estudos in vivo.