Estudo quântico dos fatores cinéticos e termodinâmicos no controle seletivo da Síntese Homoquiral da Alanina - Silva, Matheus Augusto Raimundo Nogueira da (2021)
A homoquiralidade biológica desperta interesse desde sua descoberta há mais de um século, seja por sua singularidade no campo teórico ou suas consequentes aplicações tecnológicas. Com o objetivo de contribuir para uma compreensão mais profunda da homoquiralidade, este trabalho investigou rotas para uma possível síntese homoquiral da Alanina, o aminoácido quiral mais simples encontrado na natureza, como modelo de estudo teórico-computacional. Duas estruturas reacionais principais foram elegidas com base em achados experimentais e teóricos e estudadas com métodos estacionários e dinâmicos da mecânica quântica. Na primeira estrutura, E-etanimina e Z-etanimina, foram estudadas reagindo com monóxido de carbono e avaliando-se a formação dos estereocentros R e S para intermediários da síntese do aminoácido. Na segunda estrutura reacional, as etaniminas foram postas a reagir com dióxido de carbono, também se analisando a formação dos estereocentros quirais. Cada uma dessas duas estruturas gerou um total de 4 reações, a combinação de duas iminas possíveis com dois estereocentros possíveis. Calculou-se então as estruturas moleculares e as energias dos estados estacionários (reagentes, produtos, complexos de Van der Waals e estados de transição) dessas reações, bem como os parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Constatou-se que os parâmetros cinéticos e termodinâmicos evidenciam o favorecimento das reações com o isômero Z das iminas, bem como das reações envolvendo CO. Porém, não houve identificação de canais preferenciais para a formação dos centros quirais R ou S. Foram feitas então simulações de metadinâmica molecular com o objetivo de avaliar o controle enantiomérico. Na etapa estatística do ensaio, em que se realizaram 80 simulações, constatou-se que os intermediários propostos no estudo estacionário têm duração muito curta, convertendo-se em outros intermediários que também são potencias precursores da alanina, porém aquirais, e que estes após alguns passos de simulação se degradam em substâncias mais simples e em geral pouco reativas, sem que houvesse retenção da configuração do estereocentro em nenhum dos casos. Este estudo, portanto, relata possíveis rotas de síntese de estruturas precursoras da Alanina, porém, não conseguiu levantar evidências do favorecimento da formação de algum dos estereoisômeros do aminoácido.