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Authors: COSTA, Wellington da Silva da.
metadata.dc.contributor.advisor: OLIVEIRA, Daniel Augusto Barra de.
Title: Interação teórica da ciclodextrina com moléculas de óleos essenciais.
Keywords: Óleo Essencial,;β- Ciclodextrina,;Complexos,;Essential Oil,;Cyclodextrin,;Complexes.
Issue Date: 16-Apr-2024
Publisher: Universidade Federal do Tocantins
Citation: COSTA, Wellington da Silva da. INTERAÇÃO TEÓRICA DA CICLODEXTRINA COM MOLÉCULAS DE ÓLEOS ESSENCIAIS. 2023. 45 f. TCC (Graduação) - Curso de Química, Universidade Federal Dotocantins, Araguaína, 2023.
metadata.dc.description.resumo: As moléculas de óleo essencial têm ampla aplicabilidade nutricional e médica. No entanto, essas aplicações são restritas devido à não polaridade e à alta volatilidade. Uma forma de solucionar essas limitações é o uso de complexos de inclusão. A ciclodextrina é um complexo de açúcar amplamente utilizado para preparar complexos de inclusão e desempenha um papel importante na entrega dessas moléculas com baixa volatilidade e melhor solubilidade em determinadas soluções. Neste trabalho foi investigado as propriedades físico-químicas envolvidas na interação e como são formados os complexos de quatorze moléculas de óleos essenciais por meio de cálculos teóricos ab-initio e abordagem semi-empírica em química computacional, entre elas o Carvacrol, Mentol, Limoneno, Fitol e Citronelal. Foi usado o programa Gaussian 09 para a otimização das estruturas e localização das coordenadas mais estáveis e o programa Abalone com o campo de força AMBER para a realização do encapsulamento, os funcionais PM6 e wxb97xd foram utilizados para calcular as energias de interação em ambientes sem solvente, água e etanol explícitos e também implícitos. Foi observado que a localização do orbital, interação de energia e ligação de hidrogênio são propriedades que desempenham uma importante regra para formar complexos de inclusão com moléculas de óleo essencial e ciclodextrina com uma estabilidade favorável. Moléculas com substituinte OHrealizaram ligação de hidrogênio com ciclodextrina. O solvente utilizado também demonstra uma influência no complexo, essencialmente nos orbitais de fronteira HOMO e LUMO, auxiliando no encapsulamento e nas interações mais estáveis. Somado a isso, as moléculas de cadeia aberta mostraram uma interação formidável com a macromolécula hospedeira. Os resultados obtidos a partir de cálculos teóricos ajudaram a entender porque algumas moléculas de óleo essencial interagem melhor com a ciclodextrina para formar complexos de inclusão.
Abstract: Essential oil molecules have broad nutritional and medical applicability. However, these applications are restricted due to the non-polarity and high volatility. One way to overcome these limitations is through the use of inclusion complexes. Cyclodextrin is a sugar complex widely used to prepare inclusion complexes and plays an important role in delivering these low-volatility molecules with improved solubility in specific solutions. This study investigated the physicochemical properties involved in the interaction and the formation of complexes of fourteen essential oil molecules through ab-initio and semi-empirical theoretical calculations in computational chemistry, including Carvacrol, Menthol, Limonene, Phytol, and Citronellal. The Gaussian 09 program was used for structure optimization and determination of the most stable coordinates, while the Abalone program with the AMBER force field was used for encapsulation. The PM6 and wxb97xd functionals were employed to calculate interaction energies in solvent-free, explicit water, and explicit ethanol environments. It was observed that orbital localization, energy interaction, and hydrogen bonding play an important role in forming inclusion complexes between essential oil molecules and cyclodextrin with favorable stability. Molecules with OH substituents formed hydrogen bonds with cyclodextrin. The solvent used also demonstrated an influence on the complex, particularly on the frontier orbitals HOMO and LUMO, aiding in encapsulation and more stable interactions. Additionally, open-chain molecules showed a remarkable interaction with the host macromolecule. The results obtained from theoretical calculations helped to understand why some essential oil molecules interact better with cyclodextrin to form inclusion complexes.
URI: http://hdl.handle.net/11612/6726
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