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Tipo do documento: Tese
Título: Estudo DFT e caracterização estrutural e vibracional de cristais de 5-metiluridina a altas temperaturas e adenosina hidroclorídrica a altas pressões
Título(s) alternativo(s): DFT study and structural and vibrational characterization of 5-methyluridine crystals at high temperatures and hydrochloric adenosine at high pressures
Autor: CARVALHO, Jhonatam de Oliveira 
Primeiro orientador: FAÇANHA FILHO, Pedro de Freitas
Primeiro membro da banca: FAÇANHA FILHO, Pedro de Freitas
Segundo membro da banca: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Terceiro membro da banca: SOUSA, Francisco Ferreira de
Quarto membro da banca: FREIRE, Paulo de Tarso Cavalcante
Quinto membro da banca: BORDALLO, Heloisa Nunes
Resumo: O objetivo do trabalho é estudar a estabilidade da 5-metiluridina semihidratada (5mU) a altas temperaturas e da adenosina hidroclorídrica (AC) altas pressões por espectroscopia Raman, além de calcular os espectros teóricos e os índices de reatividade globais e analisar a superfície de Hirshfeld. A 5mU foi investigada na faixa de temperatura a partir de 300 a 460 K por TGA, DSC, difração de raios X do pó (DRXP) e espectroscopia Raman. Adicionalmente, seus espectros vibracionais, as energias dos orbitais de fronteira molecular e seus índices de reatividade globais foram calculados utilizando o método DFT. Os espectros vibracionais calculados apresentaram uma boa similaridade com os dados experimentais. Os índices de reatividade mostraram que a 5mU parece ser uma molécula estável. Além disso, os resultados mostraram que esse material cristalino sofre dois processos de desidratação consecutivos: em torno de 380 K e em 410 420 K, com uma alteração da estrutura de ortorrômbica (P21212) para triclínica (P1) e, depois, transitando para monoclínica (P21). Para os cristais de AC, o espectro Raman foi calculado em condições ambiente, além de ser realizado a análise da superfície de Hirshfeld; em seguida, estudado a estabilidade do cristal em altas pressões por espectroscopia Raman de 0,1 a 8,4 GPa. Os espectros calculados apresentam consideráveis semelhanças com os dados experimentais. O comportamento da AC a altas pressões é singular, pois os espectros Raman apresentaram alterações a partir de 0,4 GPa, sofrendo alterações até 5,6 GPa. A partir da análise das mudanças espectrais, foram identificadas três transições de fase: a primeira na faixa de 0,4 a 0,7 GPa, a segunda entre 1,5 e 2,4 GPa e a terceira no intervalo de pressão de 3,5 a 5,2 GPa, sendo as duas primeiras do tipo conformacionais e a terceira estrutural. A estrutura cristalina da AC parece ser flexível a cada elevação da pressão, pois modos vibracionais atribuídos a todas as porções da molécula sofrem alterações durante a elevação da pressão. Essa flexibilidade pode estar relacionada a diversidade de funções biológicas da adenosina e do íon cloro. Assim, os nucleosídeos são biomoléculas importantes no corpo humano e entender o seu comportamento a fatores externos como pressão e temperatura ajudam a termos mais informações desses materiais para correlacionar com suas funções biológicas.
Abstract: The objective of this work is to study the stability of 5-methyluridine hemihydrate (5mU) at high temperatures and of adenosine hydrochloride (AC) at high pressures by Raman spectroscopy, in addition to calculating the theoretical spectra and global reactivity indices and analyzing the Hirshfeld surface. 5mU was investigated in the temperature range from 300 to 460 K by TGA, DSC, X-ray powder diffraction and Raman spectroscopy. Additionally, vibrational spectra, frontier molecular orbital energies and global reactivity indices were calculated using the DFT method. The calculated vibrational spectra showed a good similarity with the experimental data. Reactivity indices showed that 5mU appears to be a stable molecule. Furthermore, the results showed that this crystalline material undergoes two consecutive dehydration processes: around 380 K and at 410 420 K, with a change in structure from orthorhombic (P21212) to triclinic (P1) and then transitioning for monoclinic (P21). For AC crystals, the Raman spectrum was calculated under ambient conditions, in addition to the analysis of the Hirshfeld surface; then studied the stability of the crystal at high pressures by Raman spectroscopy from 0.1 to 8.4 GPa. Calculated spectra show considerable similarities with the experimental data. The behavior of AC at high pressures is unique, as the Raman spectra showed changes from 0.4 GPa, changing up to 5.6 GPa. From the analysis of the spectral changes, three phase transitions were identified: the first in the range of 0.4 to 0.7 GPa, the second between 1.5 and 2.4 GPa and the third in the pressure range of 3, 5 to 5.2 GPa, the first two of the conformational type and the third structural. The crystalline structure of AC appears to be flexible with each increase in pressure, as vibrational modes assigned to all portions of the molecule undergo changes during the increase of the pressure. This flexibility may be related to the diversity of biological functions of adenosine and chlorine ion. Thus, nucleosides are important biomolecules in the human body and understanding their behavior to external factors such as pressure and temperature helps us to have more information about these materials to correlate with their biological functions.
Palavras-chave: 5-metiluridina semihidratada;
adenosina hidroclorídrica;
difração de raios X;
espectroscopia Raman;
cálculo via DFT;
altas temperaturas;
altas pressões.
5-methyluridine hemihydrate;
adenosine hydrochloride;
X-ray diffraction;
Raman spectroscopy;
calculation via DFT;
high temperatures;
high pressures.
Área(s) do CNPq: Ciências Exatas e da Terra
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENAÇÃO DO CURSO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA - IMPERATRIZ/CCSST
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: CARVALHO, Jhonatam de Oliveira. Estudo DFT e caracterização estrutural e vibracional de cristais de 5-metiluridina a altas temperaturas e adenosina hidroclorídrica a altas pressões. 2023. 203 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4896
Data de defesa: 3-Jul-2023
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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