Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Estudo computacional dos mecanismos de redução de compostos de platina(IV) a platina(II) em solução aquosa
Autor(es): SILVA, Mateus Vinícius Nascimento da
Primeiro Orientador: LOPES, Juliana Fedoce
Resumo: Compostos de platina são amplamente utilizados como quimioterápicos ao redor do mundo. Um dos mais importantes é a cis-diaminodicloroplatina(II), conhecida como cisplatina. No entanto, ela apresenta efeitos colaterais e há limitações sobre sua administração. Neste sentido, uma nova classe de compostos a base de platina(IV) vêm sendo estudada seguindo uma abordagem pró-fármaco em seu desenvolvimento. Acredita-se que para esses compostos tornarem-se terapeuticamente ativos, é necessário que sofram uma redução prévia, de Pt(IV) para Pt(II). Porém, o que acontece nesse processo de redução ainda é pouco explorado na literatura e há diversas dúvidas. A abordagem pró-fármaco indica que num processo de redução, há a saída de ligantes axiais da esfera de coordenação da platina, formando um composto com característica irreversível. Neste trabalho, foram utilizados métodos computacionais para investigar esse processo de redução de dois compostos de platina(IV): a cis-diaminotetracloroplatina(IV) e bis(acetato)amino(n-butilamino)dicloroplatina(IV), este último, em duas conformações diferentes. Foram estudadas suas características estruturais, eletrônicas e termodinâmicas afim de elucidar esse caminho de redução. Para a realização dos cálculos acima, foram utilizados os níveis de teoria MP2 e DFT (funcional M06-2x), em fase gás e com a inclusão do solvente pelo método IEFPCM. O primeiro composto, apresenta orbital LUMO com simetria dz2, sugerindo o mecanismo de redução tradicional para compostos octaédricos, d6. Já o segundo composto, apresenta orbital LUMO com simetria dx2-y2, que pode indicar um mecanismo de redução, diferente do tradicional, com a saída de ligantes equatoriais. As análises termodinâmicas realizadas indicam processos com diminuição de ΔG e com aumento de entropia para a maioria os compostos estudados. Demais análises eletrônicas e termodinâmicas também foram feitas e interpretadas. Resultados semelhantes foram obtidos com a inclusão do efeito do solvente. Também foram realizados cálculos com método de solvatação explícita pela metodologia de Monte Carlo. Tais cálculos trazem resultados que indicam a estabilização dos produtos em fase aquosa, a formação de pelo menos 2 camadas de solvatação nos compostos estudados, e possíveis ligações de hidrogênio. Análises de correlação estatística foram feitas para se extrair o menor número possível de configurações que representem as interações das águas com o soluto. Os resultados foram obtidos pela combinação de funcionais, buscando o melhor método, porém encontrou-se limitações nos cálculos, provavelmente pelo alto grau de liberdade do sistema e problemas de convergência.
Abstract: Platinum compounds are widely used as chemotherapeutics worldwide. One of the most important is cis-diamminedichloroplatinum(II), known as cisplatin. However, it has side effects and there are limitations on its administration. In this sense, a new class of platinum(IV) compounds has been studied following a prodrug approach in their development. It is believed that for these compounds to become therapeutically active, they must undergo prior reduction from Pt(IV) to Pt(II). However, what happens in this reduction process is still poorly explored in the literature, and there are several doubts. The prodrug approach indicates that in a reduction process, axial ligands leave the coordination sphere of platinum, forming a compound with irreversible characteristics. In this work, computational methods were used to investigate the reduction process of two platinum(IV) compounds: cis-diamminetetrachloroplatinum(IV) and bis(acetato)amino(n-butylamino)dichloroplatinum(IV), the latter in two different conformations. Their structural, electronic, and thermodynamic characteristics were studied to elucidate this reduction pathway. The MP2 and DFT levels of theory (M06-2x functional) were used for calculations in gas phase and with solvent inclusion by the IEFPCM method. The first compound has a LUMO orbital with dz2 symmetry, suggesting the traditional reduction mechanism for octahedral compounds, d6. The second compound has a LUMO orbital with dx2-y2 symmetry, which may indicate a different reduction mechanism from the traditional one, with the departure of equatorial ligands. The thermodynamic analyses performed indicate processes with a decrease in ΔG and an increase in entropy for most of the compounds studied. Other electronic and thermodynamic analyses were also performed and interpreted. Similar results were obtained with the inclusion of the solvent effect. Calculations were also performed with explicit solvation method by Monte Carlo methodology. These calculations yield results that indicate the stabilization of products in the aqueous phase, the formation of at least 2 solvation layers in the compounds studied, and possible hydrogen bonding. Statistical correlation analyses were performed to extract the smallest possible number of configurations that represent water-solute interactions. The results were obtained by combining functionals to find the best method, but limitations were found in the calculations, probably due to the high degree of freedom of the system and convergence problems.
Palavras-chave: Platina IV
Platina II
Estudo computacional
Mecânismo de redução de compostos
CNPq: CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::QUÍMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IRN - Instituto de Recursos Naturais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Multicêntrico em Química de Minas Gerais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3860
Data do documento: 17-Mar-2023
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