Estudo de complexos de Zinco com quercetina em solução etanólica: uma abordagem entre teoria e experimento
Study of Zinc complexes with quercetin in ethanol solution: a theoretical and experimental approach
DOI:
https://doi.org/10.34117/bjdv8n9-269Keywords:
Quercetina, Complexos de Zn(II), Alzheimer, Câncer, COVID-19, DFTAbstract
Um estudo teórico e experimental envolvendo reações de troca de ligantes cloretos por ligantes quercetinatos (QUERC‑) entre espécies de [Zn(H2O)(4-n)Cln](2-n) foi realizado e resultou em 4 tipos de complexos para análise: CPX1 – [ZnCl2(QUERC)]1- aniônico, CPX2 – (R/S)-[ZnCl(H2O)(QUERC)]0 neutro, CPX3 – [Zn(H2O)2(QUERC)]1+ catiônico e CPX4 – (R/S)-[Zn(QUERC)2]0 neutro. A partir de cálculos utilizando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT) no nível B3LYP/6-31+G(2d)/IEF-PCM(UFF) foi possível constatar que CPX1 possui preferência na rota sintética em solução comparado as demais espécies, possuindo ΔHr = - 0,48 kcal mol-1 e ΔGr = - 4,23 kcal mol-1. CPX4 somente é favorecido pelo aumento entrópico TΔS = +8,52 kcal mol-1, proporcionado pelo efeito quelato. Os resultados experimentais das espectroscopias IV e UV-Vis são concordantes com os valores computacionais calculados. O modo de coordenação das espécies foi caracterizado em conjunto com os orbitais de fronteira descritos para os complexos abordados. A formação do complexo contribui para o efeito de ruptura do anel C da quercetina, e este efeito pode ser impedido quando o sistema é mantido com redução de temperatura e na ausência de luz.
References
Álvarez-Diduk, R.; Ramirez-Silva, M. T.; Galano, A.; Merkoç, A. Deprotonation Mechanism and Acidity Constants in Aqueous Solution of Flavonols: a Combined Experimental and Theoretical Study, J. Phys. Chem. B, 2013, 117, 41, 12347-12359.
DOI: 10.1021/jp4049617
Becke, A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact Exchange, J. Chem. Phys. 1993, 98, 7, 5648-5652.
DOI: 10.1063/1.464913
Gaussian 16, Revision C.01, Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Li, X.; Caricato, M.; Marenich, A. V.; Bloino, J.; Janesko, B. G.; Gomperts, R.; Mennucci, B.; Hratchian, H. P.; Ortiz, J. V.; Izmaylov, A. F.; Sonnenberg, J. L.; Williams-Young, D.; Ding, F.; Lipparini, F.; Egidi, F.; Goings, J.; Peng, B.; Petrone, A.; Henderson, T.; Ranasinghe, D.; Zakrzewski, V. G.; Gao, J.; Rega, N.; Zheng, G.; Liang, W.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Throssell, K.; Montgomery Jr., J. A.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M. J.; Heyd, J. J.; Brothers, E. N.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Keith, T. A.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A. P.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Millam, J. M.; Klene, M.; Adamo, C.; Cammi, R.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Farkas, O.; Foresman, J. B., Fox, D. J. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2016.
Hariharan, P. C.; Pople, J. A. The Influence of Polarization Functions on Molecular Orbital Hydrogenation Energies, Theoret. Chim. Acta, 1973, 28, 3, 213-222. DOI: 10.1007/bf00533485
Jo, S.; Kim, S.; Shin, D. H.; Kim, M. Inhibition of SARS-CoV 3CL protease by flavonoids, J Enzyme Inhib Med Chem. 2020, 35, 1, 145-151. DOI: 10.1080/14756366.2019.1690480.
Jungbluth, G.; Rühling, I.; Rühling, W. Oxidation of flavonols with Cu(II), Fe(II) and Fe(III) in aqueous media, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 2000, 9, 1946–1952. DOI: 10.1039/b002323j
Kasprzak, M. M.; Erxlebenb, A; Ochockia, J. Properties and applications of flavonoid metal complexes, RSC Adv., 2015, 5, 57, 45853-45877. DOI: 10.1039/C5RA05069C
Khater, M.; Ravishankar, D.; Greco, F.; Osborn, H. M. I. Metal complexes of flavonoids: their synthesis, characterization and enhanced antioxidant and anticancer activities, Future Med. Chem., 2019, 11, 21, 2845–2867. DOI: 10.4155/fmc-2019-0237
Lee, C.; Yang, W.; Parr, R.G. Development of the Colle-Salvetti Correlation-Energy Formula into a Functional of the Electron Density. Phys. Rev. B 1988, 37, 785–789.
DOI: 10.1103/physrevb.37.785
Lee, Y.; Tuyet, P. Synthesis and biological evaluation of quercetin–zinc (II) complex for anti-cancer and anti-metastasis of human bladder cancer cells, In Vitro Cellular & Developmental Biology – Animal, 2019, 55, 395–404. DOI: 10.1007/s11626-019-00363-2
Losada-Barreiro, S.; Bravo-Díaz, C. Free radicals and polyphenols: The redox chemistry of neurodegenerative diseases, European Journal of Medicinal Chemistry, 2017, 133, 379-402. DOI: 10.1016/j.ejmech.2017.03.061
Nijveldt, R. J.; van Nood, E.; van Hoorn, D. E.C.; Boelens, P. G.; van Norren, K.; van Leeuwen, P. A. M. Flavonoids: a review of probable mechanisms of action and potential applications, Am. J. Clin. Nutr., 2001, 74, 4, 418–25. DOI: 10.1093/ajcn/74.4.418
Panche, A.; Diwan, A., & Chandra, S. Flavonoids: An overview. Journal of Nutritional Science, 2016, 5, E47, 1-15. DOI:10.1017/jns.2016.41.
Ramešová, Š; Sokolová, R.; Degano, I.; Bulíčková, J.; Žabka, J.; Gál, M. On the stability of the bioactive flavonoids quercetin and luteolin under oxygen-free conditions, Anal. Bioanal. Chem., 2012, 402, 975–982. DOI: 10.1007/s00216-011-5504-3
Rice-Evans, C. A.; Miller, N. J.; Paganga, G. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids, Free Radical Biology & Medicine, 1996, 20, 7, 933-956. DOI: 10.1016/0891-5849(95)02227-9
Sadhukhan, P.; Kundu, M.; Chatterjee, S.; Ghosh, N.; Manna, P.; Das, J.; Sil P. C. Targeted delivery of quercetin via pH-responsive zinc oxide nanoparticles for breast cancer therapy, Materials Science & Engineering C, 2019, 100, 129–140. DOI: 10.1016/j.msec.2019.02.096
Santiago, P. H. O.; Santiago, M. B.; Martins, C. H. G.; Gattoa, C. C. Copper(II) and zinc(II) complexes with Hydrazone: Synthesis, crystal structure, Hirshfeld surface and antibacterial activity, Inorganica Chimica Acta, 2020, 508, 119632-9. DOI: 10.1016/j.ica.2020.119632
Scalmani, G.; Frisch, M. J. Continuous surface charge polarizable continuum models of solvation. I. General formalism, J. Chem. Phys. 2010, 132, 114110-114115. DOI: 10.1063/1.3359469
Stephens, P.J.; Devlin, F.J.; Chabalowski, C.F.; Frisch, M.J. Ab Initio Calculation of Vibrational Absorption and Circular Dichroism Spectra Using Density Functional Force Fields. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623–11627. DOI: 10.1021/j100096a001
Tan, J.; Zhu, L.; Wang, B. From GC-rich DNA binding to the repression of survivin gene for quercetin nickel (II) complex: implications for cancer therapy, BioMetals, 2010, 23, 1075–1084. DOI: 10.1007/s10534-010-9353-x

