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Previous issue date: 2017-08-18 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / As quinoxalinas comp?em uma classe de compostos heteroc?clicos de nitrog?nio com um amplo espectro de aplica??es, em diversas ?reas. Neste contexto, destacam-se as atividades biol?gicas para diversos fins. Atualmente, os m?todos de qu?mica computacional tem se mostrado uma ferramenta de grande relev?ncia para realizar investiga??es de propriedades estruturais, eletr?nicas e termodin?micas de diversos compostos heteroc?clicos, incluindo derivados quinoxal?nicos. No presente trabalho, estas propriedades foram investigadas em tr?s abordagens distintas, tendo como base Teoria do Funcional de Densidade (DFT). Na primeira parte, foi realizada uma investiga??o acerca dos aspectos estruturais, eletr?nicos e energ?ticos do composto 6,7-dinitroquinoxalina-2,3-diona (DNQX), um importante antagonista do neuroreceptor glutamato iGluR2, o qual possui papel importante em processos relacionados ao aprendizado e mem?ria. Mais especificamente, foram avaliados os poss?veis taut?meros do DNQX, constatando que a forma dicarbonilada ? a de menor energia. Foi realizado um estudo dos valores de pKa associados ?s forma??es das esp?cies mono e diani?nicas, em fase gasosa e aquosa, a partir de diferentes metodologias. No cap?tulo seguinte, foram estudadas rea??es de substitui??o nucleof?lica arom?tica envolvendo 6,7-dicloroquinoxalina-2,3-diona (DCQX) e os amino?lcoois: etanolamina e dietanolamina, em DMF. Foram calculadas as varia??es de energia livre associadas ? forma??o dos poss?veis produtos de mono e dissubstitui??o, assim como os estados de transi??o para forma??o dos mesmos. Os resultados foram discutidos em termos de aspectos estruturais, como base em trabalhos previamente relatados na literatura, de onde foi poss?vel sugerir que estas rea??es ocorrem via mecanismos concertados para dupla substitui??o do cloro tanto por etanolamina, ambas por ataque nucleof?lico do nitrog?nio, quanto por dietanolamina, por ataque nucleof?lico do nitrog?nio e do oxig?nio. Ademais, as an?lises dos valores de ?G de rea??o e de ativa??o sugerem que a forma??o dos produtos ciclizados ? mais favorecida, para ambos os casos. Por fim, foram avaliadas as propriedades estruturais e termodin?micas de diversos complexos de cobre (II) com o quimiossensor N-(2-aminofenil)-3-[(1S,2S)-1,2,3-trihidroxi-propil]quinoxalina-2-carboxamida (AAQX), no intuito de entender a intera??o desta quinoxalina com o referido metal, via forma??o de um complexo metal-ligante 2:1. Devido ao tamanho dos complexos, os c?lculos foram realizados com a combina??o de m?todos DFT e semi-emp?rico, a fim de reduzir o custo computacional. Os resultados sugerem que complexos com estrutura tetra?drica s?o mais favor?veis e a substitui??o do ligante cloreto por ?gua n?o forma complexos est?veis. Com o desenvolvimento do trabalho, foram obtidos resultados satisfat?rios associados ao uso da DFT para o estudo de diferentes propriedades destes derivados quinoxal?nicos. / Quinoxaline are part of a family of heterocyclic compounds with a wide spectra of applications in many subjects, for instance biological activities. Nowadays, quantum chemistry methods has been proving of particular importance, in order to shed light on the electronic structure and the thermodynamics of many of such heterocyclic molecules, among them quinoxaline. In this work, we shall investigate such properties using three Density Functional Theory (DFT) based approaches. First, we have studied the geometries, electronic structure and energies of 6,7-dinitroquinoxaline-2,3-dione (DNQX), an important antagonist for the glutamate receptor iGluR2, deeply related with processes of learning and memory. In particular, from those possible DNQX investigated, the minima is found as being the diamide form. We have also carried out a study concerning the pKa of formation for both mono and dianionics, in gas phase and solution, by means of a few different methodologies. In the following chapter, we have investigated the nucleophilic substitution reaction between 6,7-Dinitroquinoxaline-2,3-dione (DNQX) and amino alcohols, namely: ethanolamine and diethanolamine, in DMF. We have calculated the free energy change associated to formation of all relevant products. The results are presented in terms of geometries, based on previous works, from which was possible to find enough evidences suggesting that such processes happen by means of concerted reactions for double substitution of chlorine atoms either by ethanolamine and diethanolamine. Moreover, the values of ?G of formation and activation tends to demonstrate that cyclic products are preferable. Finally, we have evaluated the structure and thermodynamics of several complex of Cu (II) with N-(2-aminophenyl)-3-[(1S,2S)-1,2,3-trihydroxy-propyl]quinoxaline-2-carboxamide (AAQX), in order to proper understand the metal-quinoxalinedione interaction via formation of a complex metal-ligand 2:1. Due the size of the complex, all calculations were performed using a hybrid DFT/semi-empirical approach, to reduce the computational effort. The results show tetrahedral geometries being more favorable and substitution of a ligand by water giving rise to unstable complexes. All along this work DFT has been heavily used in order to investigate the properties of quinoxalinedione-like derivatives.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/24500 |
| Date | 18 August 2017 |
| Creators | Freitas, Gutto Raffyson Silva de |
| Contributors | 03114939988, Vieira, Davi Serradella, 27800669890, Rocha, Gerd Bruno da, 83750401420, Cavalcanti, Livia Nunes, 03977264494, Monteiro, Norberto de Kassio Vieira, 05011738469, Souza, Miguel Angelo Fonseca de, Menezes, Fabricio Gava |
| Publisher | PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM QU?MICA, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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