Dihidropirimidinona como precursora na síntese de bodipy: estudo das propriedades fotofísicas e interação com DNA
| Ano de defesa: | 2025 |
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Resumo: | Fluoróforos são compostos que têm a capacidade de absorver radiação e, em seguida, emitir fótons em comprimentos de onda maiores, fenômeno conhecido como fluorescência. Devido a essa propriedade, esses compostos são amplamente utilizados em diversas áreas científicas para o estudo de materiais e sistemas biológicos, pois a emissão luminosa gerada, após ser detectada e analisada, permite a investigação das interações dos fluoróforos com substâncias diversas, como íons metálicos, compostos orgânicos e biomoléculas. Entre os fluoróforos mais conhecidos e utilizados, destaca-se o núcleo BODIPY, um heterociclo amplamente reconhecido por suas notáveis propriedades fotofísicas, como alto rendimento quântico, estabilidade térmica e versatilidade sintética. Os BODIPY são empregados em uma variedade de aplicações, como marcadores fluorescentes, sensores químicos e biológicos, fotossensibilizadores, além de possibilitarem o monitoramento em tempo real de processos biológicos. No entanto, outras classes de compostos heterocíclicos, como as dihidropirimidinonas e as quinazolinas, também têm se destacado na química de moléculas bioativas, apresentando atividades biológicas significativas, como ação anti-inflamatória, antifúngica, anticancerígena e antiviral. A combinação de fluoróforos, como o BODIPY, com essas classes de compostos heterocíclicos é uma área ainda pouco explorada na literatura, o que torna essa abordagem interessante para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades fotofísicas e biológicas oriundas de ambas as moléculas. O presente trabalho propõe a síntese de um fluoróforo inédito, que combina as propriedades fotofísicas do núcleo BODIPY com as características biológicas de compostos heterocíclicos. A síntese foi realizada com base em rotas descritas na literatura, e os compostos obtidos foram caracterizados por técnicas analíticas avançadas. As propriedades fotofísicas, como absorção, emissão, deslocamento de Stokes, rendimento quântico e absortividade molar, foram determinadas por Espectroscopia UV-Vis e Fluorescência. O BODIPY foi sintetizado através do método de Lindsey e obtido com rendimento sintético de 43% e rendimento global da rota sintética de 3,8%, valores que estão de acordo com outros derivados de BODIPY meso-substituídos relatados na literatura, além disso, os resultados referentes as propriedades fotofísicas apresentaram valores de deslocamento de Stokes de 6%, rendimento quântico de 9,6% e absortividade molar de 4,38×10⁴ ± 0,02 L mol⁻¹ cm⁻¹. A interação do fluoróforo com ssDNA foi estudada por Espectroscopia UV-Vis, o que permitiu a determinação da constante de ligação intrínseca, com o valor obtido de Kb= 1,10×10⁴ ± 0,08 L mol⁻¹. Para confirmação do modo de interação do novo BODIPY com DNA foi realizada modelagem molecular baseada na Teoria do Funcional da Densidade e Ancoragem Molecular, onde determinou-se que o composto interage através do sulco menor. Os resultados obtidos contribuem significativamente para o avanço no desenvolvimento de compostos fluorescentes inovadores, com potencial para aplicações biológicas e analíticas. |
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PublicationArruda, Carine devirtual::15794Gariani, Rogério AparecidoGariani, Rogerio Aparecido2025-04-24T14:32:12Z2025ARRUDA, Carine de. <b>Dihidropirimidinona como precursora na síntese de bodipy</b>: estudo das propriedades fotofísicas e interação com DNA. 2025. Dissertação (Pós-Graduação em Química) - Udesc, Joinville, 2025. Disponível em: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/20783. Acesso em: insira aqui a data de acesso ao material. Ex: 18 fev. 2025.https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/20783Fluoróforos são compostos que têm a capacidade de absorver radiação e, em seguida, emitir fótons em comprimentos de onda maiores, fenômeno conhecido como fluorescência. Devido a essa propriedade, esses compostos são amplamente utilizados em diversas áreas científicas para o estudo de materiais e sistemas biológicos, pois a emissão luminosa gerada, após ser detectada e analisada, permite a investigação das interações dos fluoróforos com substâncias diversas, como íons metálicos, compostos orgânicos e biomoléculas. Entre os fluoróforos mais conhecidos e utilizados, destaca-se o núcleo BODIPY, um heterociclo amplamente reconhecido por suas notáveis propriedades fotofísicas, como alto rendimento quântico, estabilidade térmica e versatilidade sintética. Os BODIPY são empregados em uma variedade de aplicações, como marcadores fluorescentes, sensores químicos e biológicos, fotossensibilizadores, além de possibilitarem o monitoramento em tempo real de processos biológicos. No entanto, outras classes de compostos heterocíclicos, como as dihidropirimidinonas e as quinazolinas, também têm se destacado na química de moléculas bioativas, apresentando atividades biológicas significativas, como ação anti-inflamatória, antifúngica, anticancerígena e antiviral. A combinação de fluoróforos, como o BODIPY, com essas classes de compostos heterocíclicos é uma área ainda pouco explorada na literatura, o que torna essa abordagem interessante para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades fotofísicas e biológicas oriundas de ambas as moléculas. O presente trabalho propõe a síntese de um fluoróforo inédito, que combina as propriedades fotofísicas do núcleo BODIPY com as características biológicas de compostos heterocíclicos. A síntese foi realizada com base em rotas descritas na literatura, e os compostos obtidos foram caracterizados por técnicas analíticas avançadas. As propriedades fotofísicas, como absorção, emissão, deslocamento de Stokes, rendimento quântico e absortividade molar, foram determinadas por Espectroscopia UV-Vis e Fluorescência. O BODIPY foi sintetizado através do método de Lindsey e obtido com rendimento sintético de 43% e rendimento global da rota sintética de 3,8%, valores que estão de acordo com outros derivados de BODIPY meso-substituídos relatados na literatura, além disso, os resultados referentes as propriedades fotofísicas apresentaram valores de deslocamento de Stokes de 6%, rendimento quântico de 9,6% e absortividade molar de 4,38×10⁴ ± 0,02 L mol⁻¹ cm⁻¹. A interação do fluoróforo com ssDNA foi estudada por Espectroscopia UV-Vis, o que permitiu a determinação da constante de ligação intrínseca, com o valor obtido de Kb= 1,10×10⁴ ± 0,08 L mol⁻¹. Para confirmação do modo de interação do novo BODIPY com DNA foi realizada modelagem molecular baseada na Teoria do Funcional da Densidade e Ancoragem Molecular, onde determinou-se que o composto interage através do sulco menor. Os resultados obtidos contribuem significativamente para o avanço no desenvolvimento de compostos fluorescentes inovadores, com potencial para aplicações biológicas e analíticas.109 f.Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBODIPYQuinazolinaDihidropirimidinonaFluorescênciaDNADihidropirimidinona como precursora na síntese de bodipy: estudo das propriedades fotofísicas e interação com DNADihydropyrimidinone as a Precursor in the Synthesis of BODIPY: Study of Photophysical Properties and Interaction with DNAinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis-1porreponame:Repositório Institucional da UDESCinstname:Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC)instacron:UDESCJoinvillePrograma de Pós-Graduação em QuímicaCCTPrograma de Pós-Graduação em QuímicaAcesso abertoCiências Exatas e da TerraFluorophores are compounds capable of absorbing radiation and subsequently emitting photons at longer wavelengths, a phenomenon known as fluorescence. Owing to this property, these compounds are widely employed across various scientific fields for the investigation of materials and biological systems, as the emitted light, once detected and analyzed, enables the study of interactions between the fluorophores and diverse substances such as metal ions, organic compounds, and biomolecules. Among the most well-known and extensively used fluorophores is the BODIPY core, a heterocycle widely recognized for its remarkable photophysical properties, including high quantum yield, thermal stability, and synthetic versatility. BODIPY derivatives are applied in a broad range of areas, such as fluorescent markers, chemical and biological sensors, photosensitizers, and as tools for real-time monitoring of biological processes. However, other classes of heterocyclic compounds, such as dihydropyrimidinones and quinazolines, have also garnered attention in the field of bioactive molecule chemistry, exhibiting significant biological activities including anti-inflammatory, antifungal, anticancer, and antiviral effects. The combination of fluorophores, such as BODIPY, with these heterocyclic frameworks remains relatively unexplored in the literature, making this approach particularly promising for the development of novel materials exhibiting both photophysical and biological properties derived from the two molecular components. The present work proposes the synthesis of a novel fluorophore, which integrates the photophysical features of the BODIPY core with the biological characteristics of heterocyclic compounds. The synthesis was carried out following routes described in the literature, and the resulting compounds were characterized using advanced analytical techniques. Photophysical properties, including absorption, emission, Stokes shift, quantum yield, and molar absorptivity, were determined by UV-Vis and Fluorescence Spectroscopy. The BODIPY compound was synthesized via the Lindsey method, with a synthetic yield of 43% and an overall yield of 3.8%, values consistent with those reported for other meso-substituted BODIPY derivatives. Furthermore, the photophysical characterization yielded a Stokes shift of 6%, a quantum yield of 9.6%, and a molar absorptivity of 4.38×10⁴ ± 0.02 L mol⁻¹ cm⁻¹. The interaction between the fluorophore and ssDNA was investigated through UV-Vis Spectroscopy, enabling the determination of the intrinsic binding constant, which was found to be Kb= 1.10×10⁴ ± 0.08 L mol⁻¹. To confirm the binding mode of the newly synthesized BODIPY derivative with DNA, molecular modeling based on Density Functional Theory and Molecular Docking was performed, revealing that the compound interacts predominantly through minor groove binding. The results obtained provide meaningful contributions to the advancement of innovative fluorescent compounds with potential applications in both biological and analytical contexts.BODIPYQuinazolineDihydropyrimidinoneFluorescenceDNA19b13850-18ca-490b-a972-94d7312c3adfvirtual::15794-119b13850-18ca-490b-a972-94d7312c3adfvirtual::15794-1LICENSElicense.txtWritten by org.dspace.content.LicenseUtilstext/plain; charset=utf-81601https://acad.repositorio-institucional-prod9.server.udesc.br/bitstreams/0c135ee2-9028-49e3-b8c8-0f5506d93c1c/download7e7f8753bca4ca4a71293e48cccc5abfMD51falseAnonymousREADORIGINALDocumento UDESC 00013517_2025 - Dissertação Carine.pdfDocumento UDESC 00013517_2025 - Dissertação Carine.pdfapplication/pdf20302753https://acad.repositorio-institucional-prod9.server.udesc.br/bitstreams/c2534796-fe28-4ad9-9d2e-246f103a5ea1/downloadbe7bf4d94ce47b29923c8a4db9a60b4bMD52trueAnonymousREADTEXTDocumento UDESC 00013517_2025 - Dissertação Carine.pdf.txtWritten by FormatFilter org.dspace.app.mediafilter.TikaTextExtractionFilter on 2025-04-25T06:00:13Z (GMT).Extracted texttext/plain103417https://acad.repositorio-institucional-prod9.server.udesc.br/bitstreams/77c88fc6-d850-48d6-880f-68bf2a695bfe/downloadfbbfad988db879d0b24f5bcc3bc831b9MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILDocumento UDESC 00013517_2025 - Dissertação Carine.pdf.jpgWritten by FormatFilter org.dspace.app.mediafilter.PDFBoxThumbnail on 2025-04-25T06:00:13Z (GMT).Generated Thumbnailimage/jpeg2681https://acad.repositorio-institucional-prod9.server.udesc.br/bitstreams/33072cab-267e-459d-aa23-cb0ef0ace208/download83101dc566040f9010ec976d34ae4bd4MD54falseAnonymousREADUDESC/207832026-02-25T17:58:26.165Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/br/Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.udesc.br:UDESC/20783https://acad.repositorio-institucional-prod9.server.udesc.brBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://pergamumweb.udesc.br/biblioteca/index.phpPRIhttps://repositorio-api.udesc.br/server/oai/requestri@udesc.bropendoar:63912026-02-25T17:58:26Repositório Institucional da UDESC - Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC)false |
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