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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/5716
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Síntese, Caracterização, Estudo Computacional e Atividade Biológica do Complexo Binuclear de Cobre(II) com Fenantrolina e Ácido Maleico |
Título(s) alternativo(s): | Synthesis, Characterization, Computational Study and Biological Activity of the Binuclear Copper(II) Complex with Phenanthroline and Maleic Acid |
Autor: | SIMPLICIO, Jad Lorena Feitosa ![]() |
Primeiro orientador: | SANTOS, Adenilson Oliveira dos |
Primeiro coorientador: | OLIVEIRA NETO, João Gomes de |
Primeiro membro da banca: | SANTOS, Adenilson Oliveira dos |
Segundo membro da banca: | SOUSA, Francisco Ferreira de |
Terceiro membro da banca: | SILVA FILHO, José Gadelha da |
Resumo: | O objetivo deste trabalho foi sintetizar um cristal de um complexo binuclear de cobre(II) com os ligantes 1,10-fenantrolina (Fen) e ácido maleico (Mal) [Cu2(Fen)2(Mal)2]2H2O•CH3OH. Foram estudadas as propriedades estruturais, vibracionais, eletrônicas, térmicas e biológicas, do material. Material foi sintetizado pelo método de evaporação lenta do solvente, a partir de uma solução saturada mista de água e metanol em proporção equimolar. O cristal foi caracterizado pela técnica de difração de raios X pelo método do pó (DRXP), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia Raman à temperatura ambiente, térmicas TG/DTA e DSC, espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis) e testes biológicos. Além disso, cálculos teóricos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) foram realizados estudos do complexo para a obtenção dos descritores de reatividade química, orbitais de fronteira, mapa do potencial eletrostático, parâmetros termoquímicos e modos vibracionais IR e Raman no vácuo, água, metanol e na mistura do solvente (água e metanol). Os resultados de DRXP mostraram que o cristal binuclear possui um sistema monoclínico (grupo espacial C2/c (𝐶2ℎ 6 )), contendo quatro fórmulas por célula unitária (Z = 4). A partir dos cálculos de DFT com o funcional PBE1PBE verificou-se que a multiplicidade de spin no estado tripleto, está em melhor concordância com as distâncias e ângulos atômicos experimentais, fornecendo uma melhor descrição geométrica e apresentando uma maior facilidade de complexação e otimização. Observou-se as regiões nucleofílicas e eletrofílicas do complexo a partir do mapa de potencial eletrostático. Os cálculos de energia dos orbitais moleculares de fronteira e os índices de reatividade global mostraram que o complexo é estável. A partir dos cálculos DFT considerando o efeito de solvatação, foram atribuídas as bandas de absorção no IR e espalhamento Raman comparando-os com o experimental e observando algumas alterações nos espectros. As análises térmicas mostram que o material é estável até 303 K, mas acima disso ocorre a perda das moléculas de água, degradação da matéria orgânica, e posteriormente, os íons metálicos e os compostos de carbono remanescentes sofrem oxidação parcial. A curva de calorimetria apresentou entalpia de vaporização de 114,41 kJ/mol, sendo a entalpia de vaporização das duas moléculas de água e um metanol presentes no cristal. A análise UV-Vis mostrou que o complexo apresenta absortividade molar no comprimento de onda de 646 nm, e identificação das bandas características das transições d-d para Cu(II). Por fim, os testes biológicos de viabilidade celular (linhagens celulares MCF-7, MDA-MB-231 e HeLa) e bactericida (bactérias gram-positivas e gram-negativas) in vitro confirmaram que o complexo binuclear [Cu2(Fen)2(Mal)2]2H2O•CH3OH apresenta resultados eficientes, tornando-o um candidato promissor para comercialização na indústria química. |
Abstract: | The aim of this work was to synthesize a crystal of a binuclear copper(II) complex with the ligands 1,10-phenanthroline (Phen) and maleic acid (Mal) [Cu2(Fen)2(Mal)2]2H2O•CH3OH. The structural, vibrational, electronic, thermal and biological properties of the material were studied. The material was synthesized using the slow solvent evaporation method from a mixed saturated solution of water and methanol in equimolar proportion. The crystal was characterized by powder X-ray diffraction (PXRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy at room temperature, thermal TG/DTA and DSC, ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) and biological tests. In addition, theoretical calculations based on density functional theory (DFT) were carried out on the complex to obtain the chemical reactivity descriptors, frontier orbitals, electrostatic potential map, thermochemical parameters and IR and Raman vibrational modes in vacuum, water, methanol and in the solvent mixture (water and methanol). The XRD results showed that the binuclear crystal has a monoclinic system (space group C2/c (𝐶2ℎ 6 )), containing four formates per unit cell (Z = 4). DFT calculations using the PBE1PBE functional showed that the spin multiplicity in the triplet state is in better agreement with the experimental atomic distances and angles, providing a better geometric description and being easier to complex and optimize. The nucleophilic and electrophilic regions of the complex were observed from the electrostatic potential map. The energy calculations of the frontier molecular orbitals and the global reactivity indices showed that the complex is stable. From DFT calculations considering the solvation effect, the absorption bands in the IR and Raman scattering were assigned, comparing them with the experimental data and observing some changes in the spectra. Thermal analysis shows that the material is stable up to 303 K, but above this point there is a loss of water molecules, degradation of the organic matter, and subsequently the remaining metal ions and carbon compounds undergo partial oxidation. The calorimetry curve showed an enthalpy of vaporization of 114.41 kJ/mol, which is the enthalpy of vaporization of the two water molecules and one methanol present in the crystal. UV-Vis analysis showed that the complex exhibits molar absorptivity at a wavelength of 646 nm and identified the characteristic bands of d-d transitions for Cu(II). Finally, the biological tests of cell viability (MCF-7, MDA-MB-231 and HeLa cell lines) and bactericide (gram-positive and gram-negative bacteria) in vitro confirmed that the binuclear complex [Cu2(Fen)2(Mal)2]2H2O•CH3OH presents efficient results, making it a promising candidate for commercialization in the chemical industry. |
Palavras-chave: | Compostos de Coordenação; Cu(II); Espectroscopia vibracional; DFT; Atividade biológica Coordination compounds; Cu(II); Vibrational spectroscopy; DFT; Biological activity |
Área(s) do CNPq: | Engenharia Química |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS/COEA |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
Citação: | SIMPLICIO, Jad Lorena Feitosa. Síntese, Caracterização, Estudo Computacional e Atividade Biológica do Complexo Binuclear de Cobre(II) com Fenantrolina e Ácido Maleico. 2024. 119 f. Dissertação(Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz,, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/5716 |
Data de defesa: | 4-Jun-2024 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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JAD LORENA FEITOSA SIMPLICIO.pdf | Dissertação de Mestrado | 6,4 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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