Estudo RMN de Pares de Bases Mediados por Metais e outros Derivados N-heterocíclicos em Solução por Dinâmica Molecular Ab Initio e Cálculos Relativísticos

• Processo: 25/03247-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 04 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 03 de agosto de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Lucas Colucci Ducati
• Beneficiário: Lucas Pinheiro Coutinho
• Supervisor: Jochen Autschbach
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: State University of New York, Buffalo State (SUNY), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/14766-7 - Estudo de Bases Canônicas e Artificiais Mediadas por Metais em Solução por Dinâmica Molecular ab initio e Cálculos Relativísticos de RMN, BP.DR
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Ressonância magnética nuclear
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ab initio molecular dynamics | density functional theory | Magnetic parameters | Metal-mediated base pairs | N-heterocyclic aromatic molecules | Nmr | Computational chemistry

Resumo

Pares de bases mediados por metal (PBmms) são bases nitrogenadas canônicas e artificiais que podem emparelhar com nucleobases idênticas ou formar pares não canônicos através da coordenação com metais de transição em solução. Os PBmms mais estudados são aqueles com Hg(II) e Ag(I) complexados com duplexos de DNA, com aplicações que vão desde sensores de metais pesados até dispositivos de portas lógicas biológicas para sinalização celular. No entanto, existe uma grande diversidade de PBmms e outros compostos aromáticos N-heterocíclicos semelhantes ainda em estudo, como a base de timina-guanina coordenada com mercúrio (T-Hg-G), monômeros de nucleobases, nucleotídeos de fluoro-mercuri-metilanilina e uma variedade de sistemas substituídos com metais derivados de moléculas de pirrol, indol e carbazol. Esses sistemas serão estudados através de cálculos de ressonância magnética nuclear (NMR) de deslocamento químico (delta), tensor de blindagem (sigma) e constante de acoplamento spin-spin indireta (J) para elucidar suas estruturas e prever sítios de coordenação. Entretanto, embora existam estudos na literatura utilizando cálculos DFT (Teoria do Funcional da Densidade), o efeito dinâmico do solvente explícito não é analisado, implicando em resultados divergentes. Sendo assim, no estudo proposto, pretende-se investigar os efeitos relativísticos e do solvente sobre sistemas PBmm, principalmente com os metais Ag, Hg, Sn, realizando um estudo sobre o efeito dinâmico da coordenação de moléculas de solvente e mudanças conformacionais através da combinação de cálculos teóricos de DFT com dinâmica molecular Ab initio (AIMD).