A (Foto)Química de Piranoflavílios
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-28112025-104225/ |
Resumo: | As piranoantocianinas são pigmentos derivados das antocianinas encontradas naturalmente nos vinhos tintos. Esses compostos apresentam um anel pirano adicional à estrutura da antocianina. Esse anel adicional faz com que esse grupo de pigmentos apresente uma estabilidade maior que as antocianinas precursoras. Os cátions piranoflavílios, compostos análogos às piranoantocianinas, funcionam como modelo do cromóforo fundamental desses pigmentos naturais. Portanto, neste trabalho, foram sintetizados treze íons piranoflavílios, sendo oitos compostos inéditos, e suas propriedades fotofísicas foram avaliadas, incluindo a absorção no UV-Vis, o pKa no estado fundamental e o pKa* no estado excitado, medidas de fluorescência no estado estacionário, rendimentos quânticos de fluorescência, medidas de fosforescência a 77 K, tempos de vida de fluorescência e fosforescência. Determinações do pKa no estado fundamental mostraram que os íons piranoflavílios são ácidos fracos no estado fundamental, com pKa entre de 3,3 a 4,4 em solução aquosa. Porém, são mais ácidos no primeiro estado excitado singlete, com pKa* entre 0,2 a 0,7. Os resultados de fluorescência mostram que os íons piranoflavílios são bastante fluorescentes, sendo que esse resultado é influenciado pelo tipo de substituinte. As energias do primeiro estado excitado singlete apresentaram valores entre 2,41 eV e 2,51 eV. O piranoflavílio com o substituinte metoxi apresenta o maior rendimento quântico de fluorescência (Φf = 0,43), medido em acetonitrila contendo 0,1 mol.L-1 de TFA, em relação à série de compostos estudados. Os decaimentos de fluorescência foram monoexponenciais, apresentando tempo de vida no estado excitado na faixa de 1,10 ns a 4,05 ns. Os íons piranoflavílios apresentaram fosforescência em uma matriz de vidro de isopropanol, a 77 K. A energia do estado triplete apresenta valores de 2,15-2,24 eV. O tempo de vida de fosforescência desses compostos ficaram em torno de 0,64 s a 1,42 s. A copigmentação desses pigmentos foi avaliada com copigmentos orgânicos, tais como os ácidos ferúlico (FER), cafeico (CAF), cumárico (CUM), gálico (GAL) e siríngico (SYR). Utilizando a espectroscopia de fluorescência, determinaramse as constantes de copigmentação a partir da supressão estática de fluorescência devido à formação de complexos não fluorescentes. Os copigmentos derivados do ácido cinâmico apresentaram maior constante de copigmentação. Finalmente, foi realizada a síntese de piranoantocianinas através de antocianinas extraídas da jabuticaba. Duas piranoantocianinas foram identificadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) e por Espectrometria de Massa de Baixa Resolução: a metilpiranocianidina-3-O-glicosídeo (MPC) e a metilpiranodelfinidina-3-O-glicosídeos (MPD). |
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A (Foto)Química de PiranoflavíliosThe (Photo)Chemistry of PyranoflavyliumAnthocyaninsAntocianinasCopigmentaçãoCopigmentationFluorescenceFluorescênciaFosforescênciaFotosícaÍons piranoflavíliosPhosphorescencePhotophysicsPiranoantocianinasPyranoanthocyaninsPyranoflavylium ionsAs piranoantocianinas são pigmentos derivados das antocianinas encontradas naturalmente nos vinhos tintos. Esses compostos apresentam um anel pirano adicional à estrutura da antocianina. Esse anel adicional faz com que esse grupo de pigmentos apresente uma estabilidade maior que as antocianinas precursoras. Os cátions piranoflavílios, compostos análogos às piranoantocianinas, funcionam como modelo do cromóforo fundamental desses pigmentos naturais. Portanto, neste trabalho, foram sintetizados treze íons piranoflavílios, sendo oitos compostos inéditos, e suas propriedades fotofísicas foram avaliadas, incluindo a absorção no UV-Vis, o pKa no estado fundamental e o pKa* no estado excitado, medidas de fluorescência no estado estacionário, rendimentos quânticos de fluorescência, medidas de fosforescência a 77 K, tempos de vida de fluorescência e fosforescência. Determinações do pKa no estado fundamental mostraram que os íons piranoflavílios são ácidos fracos no estado fundamental, com pKa entre de 3,3 a 4,4 em solução aquosa. Porém, são mais ácidos no primeiro estado excitado singlete, com pKa* entre 0,2 a 0,7. Os resultados de fluorescência mostram que os íons piranoflavílios são bastante fluorescentes, sendo que esse resultado é influenciado pelo tipo de substituinte. As energias do primeiro estado excitado singlete apresentaram valores entre 2,41 eV e 2,51 eV. O piranoflavílio com o substituinte metoxi apresenta o maior rendimento quântico de fluorescência (Φf = 0,43), medido em acetonitrila contendo 0,1 mol.L-1 de TFA, em relação à série de compostos estudados. Os decaimentos de fluorescência foram monoexponenciais, apresentando tempo de vida no estado excitado na faixa de 1,10 ns a 4,05 ns. Os íons piranoflavílios apresentaram fosforescência em uma matriz de vidro de isopropanol, a 77 K. A energia do estado triplete apresenta valores de 2,15-2,24 eV. O tempo de vida de fosforescência desses compostos ficaram em torno de 0,64 s a 1,42 s. A copigmentação desses pigmentos foi avaliada com copigmentos orgânicos, tais como os ácidos ferúlico (FER), cafeico (CAF), cumárico (CUM), gálico (GAL) e siríngico (SYR). Utilizando a espectroscopia de fluorescência, determinaramse as constantes de copigmentação a partir da supressão estática de fluorescência devido à formação de complexos não fluorescentes. Os copigmentos derivados do ácido cinâmico apresentaram maior constante de copigmentação. Finalmente, foi realizada a síntese de piranoantocianinas através de antocianinas extraídas da jabuticaba. Duas piranoantocianinas foram identificadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) e por Espectrometria de Massa de Baixa Resolução: a metilpiranocianidina-3-O-glicosídeo (MPC) e a metilpiranodelfinidina-3-O-glicosídeos (MPD).Pyranoanthocyanins are pigments derived from the anthocyanins found naturally in red wines. These compounds have an additional pyran ring attached to the anthocyanin. This additional ring gives this class of pigments greater stability than that of the anthocyanin precursors. Pyranoflavylium cations, compounds analogous to the pyranoanthocyanins, serve as models for the fundamental chromophoric unit of these natural pigments. Therefore, in this work, thirteen pyranoflavylium ions were synthesized, eight of which were previously unknown compounds, and their photophysical properties were evaluated, including UV-- Vis absorption, pKa in the ground state and pKa* in the lowest excited singlet state, steady-state fluorescence, phosphorescence at 77 K and fluorescence and phosphorescence lifetimes. The determinations of the pKa in the ground state showed that the pyranoflavylium cations are weak acids, with pKas between 3.3 and 4.4 in aqueous solution. However, they are more acidic in the first excited singlet state with pKa*s between 0.2 and 0.7. The fluorescence results show that pyranoflavylium ions are quite fluorescent, with the efficiency influenced by the type of substituent. The energies of the first excited singlet state are in the range of 2.41-2.51 eV. Of the compounds studied, the pyranoflavylium cation with a methoxy substituent showed the highest fluorescence quantum yield (Φf = 0.43) in acetonitrile containing 0.1 M trifluoroacetic acid. The fluorescence decays were monoexponential, with fluorescence lifetimes in the range of 1.10 to 4.05 ns. The pyranoflavylium ions phosphoresce in a rigid isopropanol glass at 77 K. The energies of the lowest excited triplet state are in the range of 2.15-2.24 eV. The phosphorescence lifetimes of these compounds range from 0.64-1.42 s. The copigmentation of these pigments was evaluated with the organic copigmentos ferulic acid, caffeic acid, cumaric acid, galic acid and syringic acid. Fluorescence spectroscopy was utilized to determine the copigmentation constants from the static fluorescence quenching due to the formation of nonfluorescent complexes. The copigmentos derived from cinnamic acid presented the largest copigmentation constants. Finally, pyranoanthocyanins were synthesized from anthocyanins extracted from jaboticaba. Two pyranoanthocyanins were identified by HPLC and by unit resolution mass spectrometry: methypyanocyanidin-3-O-glucoside and methypyanodelphinidin-3-O-glucoside.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPQuina, Frank HerbertSilva, Cassio Pacheco da2020-12-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-28112025-104225/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-12-01T15:08:01Zoai:teses.usp.br:tde-28112025-104225Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-12-01T15:08:01Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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