Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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dc.creatorTRINDADE, Juliano Lopes-
dc.date.issued2026-03-16-
dc.identifier.citationTRINDADE, Juliano Lopes. Complexos de inclusão de levodopa em β-ciclodextrina: uma análise computacional da degradação da levodopa. 2026. 70 f. Dissertação (Mestrado em Multicêntrico em Química de Minas Gerais) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4428-
dc.description.abstractLevodopa is a dopaminergic precursor that undergoes a decarboxylation reaction; this process occurs spontaneously and at a high rate, which may compromise its efficiency as a pharmaceutical agent. In this context, β-cyclodextrin (β-CD) has been investigated for the formation of inclusion complexes capable of modifying the physicochemical properties of guest molecules. In this work, the decarboxylation reaction of levodopa was studied using Density Functional Theory (DFT), molecular dynamics simulations (employed to evaluate structural stability over time), and non-covalent interaction (NCI) analysis (used to identify weak interactions such as van der Waals forces and hydrogen bonding), considering the inclusion of levodopa within β-CD. Geometries were optimized at the M06-2X/6-31G(d,p) level, with transition states characterized by a single imaginary frequency: ν = 1799.44i cm⁻¹ for levodopa in the gas phase and ν = 1646.84i cm⁻¹ under implicit solvation. For systems involving β-CD, complex A’ exhibited an imaginary frequency of ν = 1686.54i cm⁻¹. Intrinsic reaction coordinate (IRC) analysis confirmed the connection between reactants and products in both gas phase and implicit solvation (IEFPCM). The Gibbs free energy of activation (ΔG‡) was 67.732 kcal·mol⁻¹ in the gas phase and 70.560 kcal·mol⁻¹ under implicit solvation for levodopa, while for β-CD systems the values remained of the same order of magnitude, preventing a conclusive inference regarding changes in the energy barrier. Four structures (A’, B’, C’, and D’) were identified, with D’ being the most stable, presenting ΔG = 8.788 kcal·mol⁻¹ under implicit solvation and ΔG = −13.160 kcal·mol⁻¹ in the gas phase, followed by B’ and A’. Structure C’ exhibited ΔG > 0, with stability mainly associated with enthalpic contribution (ΔH), which predominates in the composition of ΔG in the gas phase. NCI analysis indicated a predominance of van der Waals interactions (RDG ≈ 0.2–0.5), while QTAIM analysis confirmed the presence of hydrogen bonds (ρ ≈ 0.002–0.035 a.u.). Molecular dynamics simulations showed that complexes B’ and D’ are structurally stable, with average RMSD values of ~0.14 nm (B’) and ~0.12 nm (D’), indicating lower structural fluctuation and greater relative stability for D’. Overall, the results suggest that the formation of the inclusion complex with β-CD promotes structural and energetic changes in levodopa; however, it was not possible to conclusively establish modulation of the decarboxylation process.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Itajubápt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectLevodopapt_BR
dc.subjectCiclodextrinapt_BR
dc.subjectAnálise computacionalpt_BR
dc.titleComplexos de inclusão de levodopa em β-ciclodextrina: uma análise computacional da degradação da levodopapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.date.available2026-06-08-
dc.date.available2026-06-08T14:23:35Z-
dc.date.accessioned2026-06-08T14:23:35Z-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2091831796229971pt_BR
dc.contributor.advisor1LOPES, Juliana Fedoce-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3505620044396566pt_BR
dc.description.resumoA levodopa é um precursor dopaminérgico que sofre reação de descarboxilação; esse processo ocorre espontaneamente e apresenta elevada velocidade, o que pode comprometer sua eficiência como fármaco. Nesse contexto, a β-ciclodextrina (β-CD) tem sido estudada na formação de complexos de inclusão, capazes de alterar propriedades físico-químicas das moléculas incluídas. Neste trabalho, a reação de descarboxilação da levodopa foi investigada por métodos de Teoria do Funcional da Densidade (DFT), dinâmica molecular (empregada para avaliar a estabilidade estrutural ao longo do tempo) e análise de interações não covalentes (NCI, utilizada para identificar interações fracas, como forças de van der Waals e ligações de hidrogênio), considerando a inclusão da levodopa em β-CD. As geometrias foram otimizadas no nível M06-2X/6-31G(d,p), com estados de transição caracterizados por uma única frequência imaginária: ν = 1799,44i cm⁻¹ para a levodopa em fase gás e ν = 1646,84i cm⁻¹ em solvatação implícita. Para os sistemas com β-CD, o complexo A’ apresentou frequência imaginária de ν = 1686,54i cm⁻¹. A análise das coordenadas intrínsecas da reação (IRC) confirmou a conexão entre reagentes e produtos em fase gás e em solvatação implícita (IEFPCM). A energia livre de ativação (ΔG‡) foi de 67,732 kcal·mol⁻¹ em fase gás e 70,560 kcal·mol⁻¹ em solvatação implícita para a levodopa, enquanto, para os sistemas com β-CD, os valores permaneceram na mesma ordem de grandeza, não permitindo inferir uma variação conclusiva da barreira energética. Foram identificadas quatro estruturas (A’, B’, C’ e D’), sendo D’ a mais estável, com ΔG = 8,788 kcal·mol⁻¹ em solvatação implícita e ΔG = −13,160 kcal·mol⁻¹ em fase gás, seguida por B’ e A’. A estrutura C’ apresentou ΔG > 0, com estabilidade associada principalmente à contribuição entálpica (ΔH), predominante na composição do ΔG em fase gás. A análise NCI indicou predominância de interações de van der Waals (RDG ≈ 0,2–0,5), enquanto a análise QTAIM confirmou a presença de ligações de hidrogênio (ρ ≈ 0,002–0,035 u.a.). As simulações de dinâmica molecular mostraram que os complexos B’ e D’ são estruturalmente estáveis, com RMSD médio de ~0,14 nm (B’) e ~0,12 nm (D’), indicando menor flutuação estrutural e maior estabilidade relativa para D’. De modo geral, os resultados indicam que a formação do complexo de inclusão com β-CD promove alterações estruturais e energéticas na levodopa; entretanto, não foi possível estabelecer, de forma conclusiva, a modulação do processo de descarboxilação.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentIRN - Instituto de Recursos Naturaispt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação: Mestrado - Multicêntrico em Química de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.initialsUNIFEIpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::QUÍMICApt_BR
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