Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:01:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285073.pdf: 5161525 bytes, checksum: 13212d26db2b77dc17c54cab839094ca (MD5) / Uma das áreas de ação para os químicos sintéticos em bioinorgânica é o projeto, síntese e caracterização de moléculas inorgânicas de baixa massa molar que apresentem propriedades que mimetizem enzimas de interesse, tais como metalohidrolases binucleares e da anidrase carbônica, por exemplo. Com base nestas informações, o presente trabalho teve como objetivo a síntese e caracterização de novos ligantes bioinspirados e seus complexos metálicos de valência mista do tipo FeIIIMII (onde MII é Zn, Cu, Cd e Hg) como modelos biomiméticos para o sítio ativo de metalohidrolases e como fixadores de CO2 atmosférico. Partindo-se do ligante H2bpbpmp, foram sintetizados quatro novos complexos de valência mista os quais foram caracterizados através de diversas técnicas instrumentais. Com os ligantes inéditos H2L1 e H2L2 foram sintetizados seis novos complexos que também tiveram suas propriedades físico-químicas determinadas. As propriedades ácido/base e eletroquímicas dos complexos sintetizados com estes ligantes se revelaram fortemente influenciadas pelo macrociclo tacniPr2 ligado aos centros divalentes. Os testes de atividade frente ao substrato 2,4-bdnpp assistidos pelos complexos cataliticamente ativos revelaram que estes podem atuar como catalisadores na reação de hidrólise deste substrato, com acelerações entre 2360 e 5780 vezes, se comparados à reação não catalisada, sendo o complexo 1 o mais efetivo na conversão do substrato a produtos. O complexo 3 apresentou tanto a habilidade de fixar o CO2 atmosférico como ainda ser capaz de atuar na hidrólise de ésteres fosfóricos "in vitro", o que o enquadra como um composto cataliticamente promíscuo inédito por atuar nestes dois tipos de processos químicos específicos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T18:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 230074.pdf: 2278286 bytes, checksum: 566304e98f55e0e1a2b3ede6927d6cf0 (MD5) / A natureza aprendeu a utilizar propriedades especiais dos metais para realizar uma ampla variedade de funções associadas aos sistemas vivos. Metaloproteínas que realizam funções catalíticas são denominadas de metaloenzimas, constituindo então uma classe especial de compostos bioinorgânicos. Neste contexto, as fosfatases ácidas púrpuras (PAPs), metaloenzimas pertencentes à classe das hidrolases, catalisam a hidrólise de ésteres e anidridos do ácido fosfórico em uma faixa de pH de 4 a 7. A característica cor púrpura dessa subclasse de fosfatases ácidas é resultado de um de transferência de carga do tipo ligante metal (OTyr?FeIII) em torno de 560 nm. Os complexos modelos tiveram papel fundamental no entendimento das propriedades físicos-químicas das PAPs, antes da resolução das estruturas cristalinas das mesmas. Assim, através do estudo estrutural, espectroscópico e de testes de reatividade, busca-se esclarecer o mecanismo através do qual ocorre o processo catalítico em complexos modelos para que estes possam auxiliar na elucidação do mecanismo pelo qual a enzima nativa atua. Neste trabalho foram sintetizados e caracterizados por análise elementar de CHN; medidas de condutividade; espectroscopias no infravermelho, eletrônica e Mössbauer; eletroquímica e titulação potenciométrica dois novos complexos de ferro(III)cobalto(II) e gálio(III)cobalto(II) empregando-se o ligante H2BPBPMP76, já descrito na literatura. Os complexos 1 - [FeIIICoII(BPBPMP)(µ-OAc)2]ClO4 . 0,25 H2O e 2 - [GaIIICoII(BPBPMP)(µ-OAc)2]ClO4 . H2O tiveram suas estruturas cristalinas resolvidas apresentando-se isoestruturais entre si, sendo ainda apontados como modelos estruturais para as PAPs metalo-substituídas, pois mimetizam os resíduos de aminoácidos presentes no sítio ativo das PAPs e simulam a distância intermetálica presente nas mesmas. Os estudos realizados frente à hidrólise do substrato modelo 2,4-bisdinitrofenilfosfato (2,4-BDNPP) resultaram em fatores de aceleração de 19,2 e 21,2 mil vezes, espectivamente, em relação à reação não catalisada sendo o complexo 2 (GaIIICoII) o que se apresentou mais efetivo na conversão do substrato a produtos. Estudos inibitórios (por íons OAc- e HPO4 2-) para a reação do 2,4-BDNPP mostraram que os íons acetato à baixas concentrações não influenciam significativamente o processo catalítico, porém, íons fosfato devido a sua alta constante de associação podem comprometer a catálise mesmo em concentrações reduzidas. A partir dos dados estruturais, espectroscópicos, eletroquímicos, cinéticos e de titulação potenciométrica foi possível propor um ciclo catalítico para a hidrólise do 2,4-BDNPP, mediada pelos complexos 1 e 2 compatível com outros já descritos na literatura.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:16:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2010. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:04:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320911.pdf: 2768339 bytes, checksum: 45ddacef31b14dfae19f52b38c1bf956 (MD5) Previous issue date: 2010 / Desde a descoberta da atuação de íons metálicos para o correto funcionamento de inúmeras enzimas, os químicos de coordenação têm sintetizado e caracterizado compostos que possam mimetizar tanto a estrutura quanto a função dessas enzimas. Neste trabalho foram sintetizados dois novos complexos binucleares com o ligante 2-[N-bis-(2-piridilmetil) aminometil]-4-metil-6-[N-(2-hidroxi-3-formil-5-metilbenzil)(2-piridilmetil)aminometil]fenol (H2py3mff), [(H2O)FeIII(u-OH)ZnII(py3mff)](ClO4)2 (1) e [(H2O)FeIII(u-OH)ZnII(py3mff)](ClO4)2 (2). O novo ligante foi caracterizado por espectroscopias na região do infravermelho e de ressonância magnética nuclear de hidrogênio. Os complexos 1 e 2 foram caracterizados por várias técnicas incluindo, espectroscopia no infravermelho, espectroscopia eletrônica, eletroquímica, titulação potenciométrica e difração de raios X em monocristal. Os dados estruturais levaram a considerar os complexos 1 como modelo estrutural para o sítio ativo da fosfatase ácida púrpura de feijão vermelho, com a unidade [(H2O)FeIII(u-OH)ZnII]. Os complexos também foram testados na atividade de fosfatase, frente à hidrólise do substrato bis(2,4-dinitrofenil)fosfato (2,4-bdnpp). Estes estudos revelaram que os complexos podem ser considerados como modelos funcionais das fosfatases com fatores catalíticos de cerca de 5 mil e 10 mil vezes a reação não catalisada, respectivamente. Destaca-se ainda que o ligante H2py3mff possui um grupo aldeído como substituinte, o que permite o ancoramento em suportes sólidos ou ainda em peptídeos.Uma propriedade importante que algumas enzimas apresentam é a promiscuidade catalítica, que é a capacidade de catalisar mais de um tipo de reação química. A promiscuidade catalítica apresenta um papel fundamental na evolução e acredita-se que esteja envolvida na biosíntese de metabólitos secundários.Devido a dificuldade em se obter grandes quantidades e cristais adequados dessas metaloenzimas e metaloproteínas, o uso de compostos modelos de baixa massa molar que sejam miméticos estruturais e/ou funcionais para estas biomoléculas tem contribuído na elucidação das suas propriedades físico-químicas e mecanismos de reação.Tendo em vista que o conteúdo metálico dos complexos é muito mais exposto que o das enzimas acredita-se que os mesmos possam apresentar promiscuidade catalítica, podendo então ter seu uso de particularmente aumentado.Assim, foi testada a promiscuidade catalítica de compostos já sintetizados e caracterizados [FeIII(?-OAc)2FeII(bpbpmp)](ClO4)2 (3), [FeIII(u-OAc)2FeIII(bpbpmp)](ClO4)3 (4), que mostraram ser promíscuos na catálise de hidrólise do substrato bis(2,4-dinitrofenil)fosfato e na oxidação do substrato 3,5-di-tercbutilcatecol. Foi testada ainda a promiscuidade dos complexos [(H2O)FeIII(u-OH)CuII(bpbpmp)](ClO4)2 (5) e [(H2O)FeIII(u-OH)CuII(bpbpmp-CH3)](ClO4)2 (6). Estes dois últimos complexos já haviam sido testados na hidrólise do substrato bis(2,4-dinitrofenil)fosfato e no presente trabalho foi testada a atividade de oxidação do substrato 3,5-di-tercbutilcatecol. O complexo 6 foi mais reativo que o complexo 5, mostrando que quanto menor a diferença entre os potenciais redox dos dois centros metálicos maior a atividade catalítica do mesmo.São abertas, através do presente trabalho, novas perspectivas de pesquisa, que a partir da derivatização de ligantes pode possibilitar outras aplicações, seja pelo ancoramento de compostos em sílica, nanopartículas magnéticas e nanopartículas de ouro, seja pela utilização de compostos previamente desenhados para certo tipo de atividade catalítica em outras reações, frente a outros substratos de interesse. <br> / Abstract : Enzymes are protein molecules with a three-dimensional globular shape. Their main functions are to accelerate chemical reactions in cells, and for that reason are often called biological catalysts. About a third of the enzymes and proteins with known structure have at least one metal ion in its constitution. An important property is that some enzymes show catalytic promiscuity, which is the ability to catalyze more than one type of chemical reaction. Promiscuity has a catalytic role in the evolution and is believed to be involved in the biosynthesis of secondary metabolites. Due to difficulty in obtaining suitable crystals and large amounts of these metalloenzymes and metalloproteins, the use of model complexes of low molecular weight that are structural and / or functional mimetics for these biomolecules has contributed to the elucidation of their physical-chemical properties and reaction mechanisms . Moreover, these compounds can be used as bioinspired catalysts of great interest in Medicine and Biotechnology. This work describes the synthesis, characterization and study of catalytic promiscuity bioinspired complex in hydrolytic enzymes. Thus, we synthesized two new complexes with the ligand H2py3mff (2-[N-bis-(2-piridilmetil)aminomethyl]-4-methyl-6-[N-(2- hydroxy-3-formyl-5-methylbenzyl) (2-piridilmetil) aminomethyl] phenol) FeIII(µ-OH)ZnII(py3mff) (H2O)] (ClO4)2 - complex 1 and FeIII(µ-OH)CuII(py3mff)(H2O)](ClO4)2 - complex 2. Both complexes had their X-ray structure determined showing that they are isostructural. The new complexes were characterized by electrochemical and spectroscopic techniques. pKa values for the coordinated water molecules were obtained by potentiometric titration. Trying to evaluate the catalytic promiscuity of binuclear complexes, the phosphatase and catecholase activities of complexes 1 and 2, and other complexes described in the literature FeIIIFeIIbpbpmp (complex 3), FeIIIFeIIIbpbpmp (complex 4), FeIII(µ-OH)CuII bpbpmp (complex 5), FeIII(µ-OH)CuII bpbpmp-CH3 (complex 6) were studied using the substrates 2,4-bdnpp and 3,5-dtbc.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-20T13:23:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Novos compostos de coordenação heterobinucleares de FeIIINiII e GaIIINiII como modelos para as fosfatases ácidas púrpuras.