ESTUDO TEÓRICO DA INTERAÇÃO DO COMPOSTO 4-AMINO-1,6-DIHIDRO-2-METOXI-6-OXIPIRIMIDÍNA COM NANOTUBO DE CARBONO DE PAREDE SIMPLES

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Físico-Química

Autores

Oliveira, D.A. (UFT) ; Freitas, L.G. (UFT)

Resumo

Neste trabalho foram realizados cálculos de estrutura eletrônica a fim de verificar de qual modo se realiza a interação da molécula 4-amino-1,6-dihidro-2- metoxi-6-oxipirimidína com um nanotubo simples de carbono. Para a execução deste fim foram selecionados alguns funcionais (PW91, B3LYP, D97D) de densidade e o método semi-empírico PM6 para adequação do método ao propósito do trabalho, que é a descrição da interação pi-stacking entre a poliamina do ligante e o nanotubo. Foi verificado que o método semi-empírico PM6 consegue predizer a interação pi- stacking de modo similar a métodos com correlação como MP2 e funcionais com dispersão (B97D), apresentando similaridade com a interação predita na literatura entre essa mesma molécula e uma superfície de carbono ativado.

Palavras chaves

Nanotubo; Teoria do Funcional ; Poliamina

Introdução

Os nanotubos de carbono de parede simples são construídos por uma lamina de grafeno curvadas e fechadas. As propriedades dos nanotubos podem ser modificas via a interação intermolecular ou ligação covalente com moléculas específicas, resultando em mudanças estruturais e eletrônicas, constituindo deste modo a conhecida funcionalização do nanotubo. Em um dos grupos de pesquisa do Departamento de Química Inorgânica e Orgânica da Universidade de Jaén (Espanha), foram realizados procedimentos de funcionalização dos nanotubos, baseando-se na adsorção de receptores aromáticos portadores de funções capazes de complexar metais de forma seletiva, objetivando obter materiais como adsorventes de íons e também para seu uso como catalisadores híbridos (GUTÉRREZ-VALERO, M.D, 2007) (GARCÍA-MARTÍN, l, 2005). A associação do nanotubo com receptores específicos mediante adsorção permite estender à aplicação desta molécula a construção de dispositivos com propriedades catalíticas, redox e fotovoltaicas (BERTELMESS, J, 2001). Nesse trabalho será apresentado um modo de interação entre a molécula 4-amino- 1,6-dihidro-2-metoxi-6-oxipirimidina e um nanotubo de parede simples a fim de verificar a disposição geométrica/espacial deste complexo, objetivando a funcionalização do mesmo para aplicações ambientais e catalíticas. Para a realização deste fim serão realizados cálculos teóricos utilizando a teoria funcional de densidade (DFT) (HOHENBERG, P. et al, 1964) (R. G. Parr et al, 1989) o funcional B3LYP, o funcional PW91, o funcional B97D e o método semi- empírico PM6 presente no programa Gaussian 2009 (M. J. F. et al) pare descrever a interação  stacking entre o nanotubo e a molécula 4-. amino-1,6-dihidro-2- metoxi-6-oxipirimidina.

Material e métodos

A molécula de 4-amino-1,6-dihidro-2-metoxi-6-oxipirimidina foi desenhada utilizando o programa HYPERCHEM (HyperChem). O nanotubo de carbono de parede simples, com diâmetro de 13A e comprimento de 25 A, foi construído utilizando o programa AVOGRADO (M. J. F. et al, 2009) e a função “nanotube builder”. A molécula de 4-amino-1,6-dihidro-2-metoxi-6-oxipirimidina foi otimizada previamente no vácuo utilizando o funcional PW91, B3LYP, B97D e a função de base 3-21g, e o método PM6. Após esta etapa a molécula 4-amino-1,6-dihidro-2-metoxi- 6-oxipirimidina foi adsorvida sobre o nanotubo a uma distância de 4.4 angstrons em relação ao nitrogênio do anel de pirimidina e 9.0 angstrons em relação a poliamina. Para cada aproximação teórica foram gerados complexos ligante/nanotubos, os quais foram otimizados buscando uma estrutura de equilíbrio.

Resultado e discussão

O resultados dos cálculos de otimização de geometria do complexo nanotube/ligante são mostrados abaixo na Figura 1. No intuito de verificar qual modelo é mais realístico, foram comparados as distâncias pi-stacking dos mesmos com aquelas conhecidas na literatura conforme a Tabela 1. O sistema molecular estudado pode em parte ser comparado com o sistema estudado por Chinagandham e colaboradores (RAJESH, C., 2009). Neste trabalho foi utilizado a aproximação MP2 (Moller Plesset Pertubation Theory) (M. Head-Gordon et al, 1988) a fim de proporcionar uma predição mais acurada da interação pi stacking em aminoácidos. Tendo em vista este modelo de interação que se assemelha em parte ao estudado neste trabalho, pode se verificar que o funcional de densidade B97D e o método semi-empírico PM6, são aqueles que mais se aproximam do modelo da literatura. Considerando-se a relação esforço computacional e acurácia do método, pode se destacar a utilização do método semi-empírico PM6, que propicia a predição da interação pi-stacking no sistema de modo similar ao funcional B97D. Os cálculos provenientes destes métodos preveem uma interação off-set para interação pi-stacking entre a poliamina e o nanotubo de parede simples. A disposição da poliamina predita pelos cálculos de estrutura eletrônica se coaduna com aquela observada na literatura para a interação com carvão ativado (ARRANZ P. et al, 2010).

Conclusões

Os cálculos de estrutura eletrônica mostram que a interação pi-stacking entre a molécula 4-amino-1,6-dihidro-2-metoxi-6-oxipirimidina e o nanotubo de parede simples se dá sobre o modelo off-set. No que reporta a adequação dos métodos a modelos teóricos com correlação pós-Hartree-Fock em sistemas moleculares semelhantes, destaca-se o método-semi-empírico PM6 e o funcional B97D.

Agradecimentos

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