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Type: Dissertação
Title: Estudo experimental e teórico das propriedades estruturais e espectroscópicas de ferrocenos quirais e avaliação do potencial ansiolítico
Title in English: Experimental and theoretical study of the structural and spectroscopic properties of chiral ferrocenes and evaluation of their anxiolytic potential.
Authors: Silva, Yana Letícia de Castro e
Advisor: Oliveira, Maria da Conceição Ferreira
Co-advisor: Nunes, Fátima Miranda
Keywords in Brazilian Portuguese : Ferroceno;Quiralidade planar;Propriedades espectroscópicas;Potencial ansiolítico
Keywords in English : Ferrocene;Planar chirality;Spectroscopic properties;Anxiolytic potential
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Issue Date: 2024
Citation: SILVA, Yana Letícia de Castro e. Estudo experimental e teórico das propriedades estruturais e espectroscópicas de ferrocenos quirais e avaliação do potencial ansiolítico. 2024. 107 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: Os derivados ferrocênicos compõem uma classe de compostos organometálicos com inúmeras aplicações. Dentre estes, os ferrocenos quirais destacam-se como valiosos catalisadores utilizados em reações de síntese assimétrica. Este trabalho descreve o estudo experimental e teórico das propriedades espectroscópicas de quatro ferrocenos 1,2-disubstituídos com quiralidade planar, sendo um ferrocenil-álcool (1) e três ferrocenil-aminas (2, 3 e 4). Adicionalmente, a avaliação do potencial ansiolítico dos compostos foi realiza por meio de ensaios biológicos in vivo em modelo animal zebrafish. A investigação das características vibracionais e eletrônicas foi realizada por meio das técnicas de FT-IR, FT-Raman e UV-Vis. O perfil eletroquímico foi obtido por análises de voltametria cíclica. A determinação da configuração absoluta foi realizada por difração de raios X (DRX) de monocristais e o estudo das propriedades quirópticas dos compostos enantiopuros através de análises de dicroísmo circular eletrônico (DCE). Cálculos teóricos envolvendo a Teoria do Funcional de Densidade Tempo-Dependente (TD-DFT) foram realizados para investigar as características espectroscópicas e eletrônicas dos compostos. A atribuição dos modos vibracionais foi realizada de acordo com os dados teóricos, que corroboram com os resultados experimentais. Os espectros de absorção UV-Vis apresentaram bandas de absorção máxima em torno de 207, 257 e 435 nm para todos os compostos. A atribuição das principais transições eletrônicas foi feita em concordância com os cálculos de TD-DFT, que permitiram ainda estimar o gap de energia HOMO-LUMO. Os voltamogramas cíclicos exibiram um processo redox quasi-reversível para todos os compostos e um segundo processo redox para 2 e 4. Análises de DRX dos monocristais revelaram a obtenção dos compostos enantiopuros (Rp)-1, (Rp)-2, (Sp)-3 e (Sp)-4. Os resultados também mostraram que o álcool (Rp)-1 cristaliza em uma estrutura tetragonal, enquanto as aminas cristalizam em uma estrutura ortorrômbica. Os espectros de DCE apresentaram comportamentos semelhantes e perfis de absorção com sinais intensos e opostos entre os derivados de estereoquímica inversa. Os ensaios em zebrafish indicaram que as amostras não foram tóxicas, não causaram alterações anatômicas aos animais e apresentaram provável efeito sedativo. Os compostos 2, 4 e (Sp)-4 mostraram efeito ansiolítico similar ao do Diazepam (ansiolítico benzodiazepínico de referência) em todas as doses testadas, enquanto (Rp)-2 teve efeito comparável apenas na dose de 4 mg/Kg. Os testes sugeriram ainda que os compostos 2, 4 e (Rp)-2 apresentam efeito ansiolítico neuromodulado via GABAA.
Abstract: Ferrocene compounds are an important class of organometallic complexes that display countless applications in the most varied fields. Among them, chiral ferrocenes stand out as valuable catalysts in asymmetric synthesis. This work describes the experimental and theoretical study of structural and spectroscopic properties of four planar chiral 1,2-disubstituted ferrocenes, including one ferrocenyl-alcohol (1) and three ferrocenyl-amines (2, 3, and 4). Additionally, in vivo biological assays were performed using zebrafish models to evaluate their anxiolytic potential. Vibrational and electronic characteristics were investigated through FT-IR, FT-Raman, and UV-Vis techniques. Electrochemical profiles were obtained through cyclic voltammetry analyses. Determination of absolute configurations was carried out by single crystal X-ray diffraction (XRD) analysis, and chiroptical properties of enantiopure compounds were investigated through electronic circular dichroism (ECD). Theoretical calculations involving Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) were performed to further investigate the spectroscopic and electronic characteristics of the compounds. The vibrational modes assignment was made in accordance with theoretical data, which presented similar profiles comparing to the experimental results. UV-Vis absorption spectra also corroborates with theoretical results, with maximum absorption bands around 207, 257 and 435 nm for all compounds. Electronic transitions were assigned and HOMO-LUMO energy gaps were estimated by TD-DFT calculations. Cyclic voltammograms exhibited a quasi-reversible redox process for all compounds and a second redox process for compounds 2 and 4. XRD analyses of the single crystals revealed the obtention of pure enantiomers (Rp)-1, (Rp)-2, (Sp)-3 and (Sp)-4. The results also showed that alcohol (Rp)-1 crystallizes in a tetragonal structure, while amines (Rp)-2, (Sp)-3 and (Sp)-4 crystallize in an orthorhombic structure. The ECD spectra exhibited similar behaviors with intense and opposite absorption profiles between derivatives with inverse configuration. Zebrafish assays revealed that all samples were non-toxic, did not induce anatomical changes in tested animals, and exhibited a likely sedative effect. Compounds 2, 4, and (Sp)-4 showed anxiolytic effect similar to Diazepam (reference benzodiazepine anxiolytic) at all tested doses, while (Rp)-2 exhibited similar effects only with a 4 mg/Kg dose. The tests also suggested that compounds 2, 4, and (Rp)-2 present neuromodulated anxiolytic effects via GABAA.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85942
Author's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2101-8336
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/0407861335652383
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7445-2347
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/9314709318730076
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8765-3896
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/8529079648644309
Access Rights: Acesso Aberto
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