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Previous issue date: 2008-11-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Lanthanide macrocyclic complexes, especially containing Gd(III)
ions, are largely used as contrast agents in the medical diagnostic
technique named Magnetic Resonance Imaging (MRI). Theoretical
investigation of these compounds by molecular modeling methods is an
emerging research area today.
In this work we have performed a conformational study of the
following supramolecular compounds: the macrocyclic ligands 1,4,7,10-
tetraazacyclododecane (DOTA) and 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-
1,4,7,10-tetraacetic acid (H4DOTA) and the macrocyclic complexes
[Gd(DOTA).H2O]- and Gd(PhenHDO3A).H2O, where PhenHDO3A is (rel-10-
[(5R,6R)-5,6-dihydro-6-hydroxy-1,10-Phenanthroline-5-yl)-1,4,7,10-
tetraazacyclododecane-1,4,7-triacetic acid).
For this, we have developed and carried out a procedure that
involves: (1) the sampling of the conformation space of these compounds
through some short molecular dynamics at different temperatures and (2)
full geometry optimization in the geometries obtained in the previous
stage using semi-empirical AM1 method for the macrocyclic ligands and
Sparkle/AM1 model for the macrocyclic lanthanide complexes.
Our results revealed that the high flexibility of non-coordinated
macrocyclic ligands DOTA and H4DOTA, helped us to test the ability of our
methodology to sample different regions of conformation space of these
compounds.
For the [Gd(DOTA).H2O]- complex, we were capable to find the
same conformational isomers which were reported in published works as
well as to comprehend relevant details about the mobility of the
coordinated water molecule. Furthermore, we also were capable to
identify some intermediate local minima related to the dynamics of
rotation of the coordinated acetate groups in the studied complexes as
well as to the dynamics of ring inversion of the coordinated
tetraazadodecane moiety in the Gd(PhenHDO3A).H2O.
In conclusion, we possess now an interesting strategy to conduct the
search for conformational isomers of these compounds. This knowledge is
very important to be applied in the rational design of new molecules to act
as contrast agent in MRI. / Complexos macrocíclicos de lantanídeos, em especial com o íon
Gd(III), são cada vez mais utilizados como agentes de contrastes na
técnica médica de diagnóstico, imagem por ressonância magnética nuclear
(MRI). O estudo teórico de novos agentes de contrastes através de
modelagem molecular é uma área de pesquisa em grande expansão.
No nosso trabalho fizemos um estudo conformacional dos seguintes
compostos supramoleculares: os ligantes macrocíclicos 1,4,7,10-
tetraazaciclododecano (DOTA) e ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-
1,4,7,10-tetraacético (H4DOTA), o complexo macrocíclico
[Gd(DOTA)H2O]- e o complexo macrocíclico Gd(PhenHDO3A).H2O, onde
PhenHDO3A é (rel-10-[(5R,6R)-5,6-dihidro-6-hidroxi-1,10-fenantrolina-5-
il)-1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7-ácido triacético).
Para isso, elaboramos e executamos um procedimento que envolve
o mapeamento ou amostragem do espaço conformacional desses
compostos através de dinâmicas moleculares curtas em diferentes
temperaturas para em seguida, essas geometrias serem usadas como
pontos de partida para otimização de geometria usando tanto o método
semi-empírico AM1 quanto o modelo Sparkle/AM1.
Como resultado, podemos citar que a elevada flexibilidade dos
ligantes macrocíclicos não coordenados DOTA e H4DOTA, serviu para
testar a capacidade da nossa metodologia de visitar regiões distintas do
espaço conformacional.
Para o complexo [Gd(DOTA)H2O]-, conseguimos encontrar os
mesmos isômeros conformacionais que já são reportados em outros
estudos, bem como revelar detalhes relativos à mobilidade da molécula de
água coordenada. Além disso, conseguimos identificar mínimos locais
intermediários que estão relacionados com a dinâmica de rotação dos
grupos acetato em ambos os complexos e a dinâmica de inversão do anel
tetraazadodecano no complexo Gd(PhenHDO3A).H2O.
A relevância desse trabalho está apoiada no fato de que agora
temos uma estratégia interessante para realizar a busca de isômeros
conformacionais desses compostos, sendo essas informações, muito
importantes quando se deseja projetar uma nova molécula para atuar
como agente de contraste em MRI.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/7061 |
| Date | 13 November 2008 |
| Creators | Oliveira, Maria Weruska Pereira de |
| Contributors | Rocha, Gerd Bruno da |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Química, UFPB, BR, Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1435648362225100898, 600, 600, 600, 600, 9054006085480167889, 1571700325303117195, 2075167498588264571 |
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