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dc.creatorMartins, Francisco Antônio-
dc.date.accessioned2022-08-03T17:44:04Z-
dc.date.available2022-08-03T17:44:04Z-
dc.date.issued2022-08-03-
dc.date.submitted2022-07-21-
dc.identifier.citationMARTINS, F. A. Fluorine effects on structural, physical, biological, and agrochemical properties of organofluorine compounds. 2022. 245 p. Tese (Doutorado em Agroquímica) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/50802-
dc.description.abstractStereochemistry is an important area of organic chemistry since the molecular structure rules biological, physicochemical, and spectroscopic properties, besides the reactivity of organic compounds. The conformational isomerism, an aspect of conformational analysis and, therefore, of the stereochemistry field, is ruled by classical (steric and electrostatic) and nonclassical effects (electron delocalization). The knowledge of these factors allows for the conformational control of organic compounds to optimize reaction conditions, biological responses, and material properties. The fluorine atom has unique structural and induces well-known conformational effects, such as the gauche effect. Therefore, the fluorine introduction in a molecule is a pivotal strategy for conformational control, and the organofluorine is a chemical class with application in a variety of science fields. In this work, we exploited the impact on chemical, physical and biological characteristics at the molecular level caused by the introduction of fluorine atoms, both theoretically and experimentally, since this element can be used to improve key features in specific systems. This work is divided into two parts. 1st) Impact on stereoelectronic features and conformational control: a study of the gauche effect in 2-halofluoroethanes and 2-haloethanols, expanding to iodine compounds, since conformational effects involving iodine have not been explored in details. In addition, the fluorine atom can establish an electrostatic gauche effect with phosphorus, similar to that found in -fluoroethyl sulfonium motifs. For this reason, some β-fluoroethyl-phosphorus compounds were also studied. 2nd) Impact on biological properties: the replacement of chlorine with fluorine atoms in pesticide molecules with agricultural application was evaluated, since C−F bonds bring desirable features (more polar and, generally, stable bonds, with a lesser propensity to bioaccumulation). Also, inhalational fluorinated anesthetics were further studied to gain insight into the influence of stereoelectronic effects on the conformation and, subsequently, in the gas/blood partition coefficient of these compounds — it is known that the partition coefficient is an important parameter used to predict drug absorption through the body. Stereoelectronic features are directly related to the molecular dipolar moment, which is responsible for the permeation of the drugs throughout the cell membrane. Theoretical calculations based on the post Hartree-Fock method (MP2) and density functional theory (DFT) were performed. X-ray diffraction was also used. In the second part, the docking technique was carried out to predict energies and binding modes of ligand-protein interactions. It was observed that the fluorine atom modulates the conformational preferences of organic compounds. In addition, fluorine provides an electrostatic gauche effect when it is in a vicinal position to a partially charged phosphorus atom. Also in the second part, an important finding is that the bioisosteric replacement of chlorine with fluorine improves desirable features in compounds with an application, such as pesticides. This is due to the higher polarity and stability of the C−F bond compared to C−Cl, besides the decrease in lipophilicity, a parameter used as an indication of bioaccumulation in the body. Finally, we demonstrated the dependence of the partition coefficient and dipolar moment of the most stable conformers of volatile fluorinated anesthetics.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectQuímica computacionalpt_BR
dc.subjectModulação conformacionalpt_BR
dc.subjectEfeitos conformacionaispt_BR
dc.subjectMoléculas de alta performancept_BR
dc.subjectSistemas biológicospt_BR
dc.subjectEstereoquimicapt_BR
dc.subjectHartree-Fockpt_BR
dc.subjectComputational chemistrypt_BR
dc.subjectDensity funtional theorypt_BR
dc.subjectConformational modulationpt_BR
dc.subjectConformational effectspt_BR
dc.subjectHigh-performance moleculespt_BR
dc.subjectBiological systemspt_BR
dc.subjectTeoria da densidade funcionalpt_BR
dc.titleFluorine effects on structural, physical, biological, and agrochemical properties of organofluorine compoundspt_BR
dc.title.alternativeEfeitos do flúor sobre propriedades estruturais, físicas, biológicas e agroquímicas de compostos organofluoradospt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Agroquímicapt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Freitas, Matheus Puggina de-
dc.contributor.referee1Tormena, Cláudio Francisco-
dc.contributor.referee2Leal, Daniel Henriques Soares-
dc.contributor.referee3Thomasi, Sérgio Scherrer-
dc.contributor.referee4Ramalho, Teodorico de Castro-
dc.description.resumoEstereoquímica é uma importante área da química orgânica, pois a estrutura das moléculas rege propriedades biológicas, físico-químicas e espectroscópicas, além da reatividade dos compostos orgânicos. O isomerismo conformacional, um aspecto da análise conformacional e, consequentemente, da estereoquímica, é regido por fatores clássicos (estéricos e eletrostáticos) e não clássicos (deslocalização eletrônica). Conhecer esses fatores permite o controle conformacional de compostos orgânicos, de modo a otimizar condições reacionais, respostas biológicas e propriedades de materiais. O átomo de flúor possui características estruturais peculiares e também induz efeitos conformacionais já bem estabelecidos, como o efeito gauche. A introdução do átomo de flúor em uma molécula é, portanto, uma estratégia única de controle conformacional e os organofluorados são uma classe de compostos orgânicos com aplicações em várias áreas da ciência. Neste trabalho, explorou-se, teórica e experimentalmente, a influência de átomos de flúor sobre as características químicas, físicas e biológicas de alguns sistemas, dado que esse elemento pode ser usado para o aprimoramento de propriedades desejadas em sistemas de interesse. O trabalho foi dividido em duas partes. 1a) Impacto nas características estereoeletrônicas e controle conformacional: estudo do efeito gauche em 2-halofluoroetanos e 2-haloetanóis, expandindo para compostos contendo átomo de iodo, dado que efeitos conformacionais para sistemas contendo este elemento não são amplamente explorados. Além disso, o átomo de flúor pode estabelecer efeito gauche eletrostático com o átomo de fósforo, à semelhança do que tem sido observado em sais sulfônicos, por isso, um estudo de moléculas β-fluoroetil-fosforadas também foi realizado. 2a) Impacto em propriedades biológicas: foi avaliado o efeito da substituição de átomos de cloro por átomos de flúor em pesticidas organoclorados de uso na agricultura, visto que a ligação C−F gera características desejadas (maior polaridade, ligação geralmente mais estável e menor potencial de bioacumulação). Além disso, foi analisada a influência de efeitos estereoeletrônicos sobre a conformação e coeficiente de partição sangue/gás — um importante parâmetro utilizado para previsão da absorção de fármacos pelo organismo — de anestésicos inalatórios fluorados; sabe-se que características estereoeletrônicas são diretamente relacionadas ao momento dipolar, e este, por sua vez, responsável pela permeação através da membrana celular. Cálculos teóricos foram conduzidos com base nos métodos pós Hartree-Fock (MP2) e teoria do funcional de densidade (DFT). Difração de raio-X também foi empregada. Na segunda parte, a técnica de docking foi empregada para predição de energias e modos de interação de ligantes e proteínas. Foi possível observar que a presença de átomos de flúor permite modular as preferências conformacionais de compostos e, além disso, o flúor promove o efeito gauche eletrostático quando está vicinal a átomos de fósforo parcialmente carregados. Ainda na segunda parte, uma importante observação é que a substituição bioisostérica de cloro por flúor aumenta as características desejáveis em compostos com aplicação imediata, como pesticidas, devido à maior polaridade e estabilidade da ligação C−F comparada à ligação C−Cl, bem como à diminuição da lipofilicidade, parâmetro que indica o potencial de bioacumulação nos organismos. Finalmente, foi demonstrada a dependência do coeficiente de partição de anestésicos fluorados com momento dipolar dos confôrmeros mais estáveis das moléculas.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Químicapt_BR
dc.subject.cnpqQuímicapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7889420999386592pt_BR
Aparece nas coleções:Agroquímica - Doutorado (Teses)



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