Cálculos quânticos, modelo SAR e modelo estatístico aplicados à investigação de relações entre fragrância almiscarada e frequências vibracionais no infravermelho

Abstract

Há a crescente busca, nos mercados nacional e internacional, por novidades em perfumaria, cosméticos e produtos de higiene pessoal. A orientação da síntese racional de novos odorantes depende das teorias que propõem a relação estrutura-odor. Uma delas é a teoria vibracional: esta defende que um conjunto de modos vibracionais dos odorantes, ocorrendo nas frequências da região do infra-vermelho (IV), são reconhecidos pelas proteínas receptoras de odorante como responsáveis pelo odor. Para investigar esta teoria, foram computados, por abordagem teórica, os espectros no IV para um conjunto de dezesseis almíscares e de sete compostos estruturalmente semelhantes aos almíscares selecionados, porém isentos do odor almiscarado. Os métodos computacionais envolveram mecânica molecular, dinâmica molecular, e um conjunto de métodos quânticos, a saber, os semi-empíricos AM1, PM3 e PM6, com o formalismo NDDO, e por DFT, usando-se como funcional de troca-correlação e base (GGA/PW91 / DNP) e o funcional híbrido e base (B3LYP / 6-311+G(d,p)), sucessivamente. As moléculas foram modeladas, primeiro, em ambiente sob vácuo, também denominados sistema molecular em fase gasosa ou modelo de molécula única; em seguida, em modelo contínuo de solvente, através do efeito Cosmo; e, finalmente, em ambiente discreto, com solvente explícito. Mais de 200 espectros foram obtidos e confrontados com seus espectros experimentais, quando disponíveis. Para o tratamento da informação, foram adotados critérios matemáticos e estatísticos. Do emprego de cálculos de médias ponderadas, aritméticas e desvio padrão obteve-se sucesso na construção de um modelo SAR que distinguiu almíscares dos não-almíscares. O uso da estatística F de ANOVA também indicou a distinção entre estes dois grupos. Logo, para os compostos estudados e para o odor almiscarado, conclui-se a relevância da ocorrência (1) de deformações angulares acopladas, ocorrendo em alcanos sobre uma sequência de carbonos secundários ou terciários; (2) de deformações angulares do tipo scissoring para grupos CH2 e umbrella para grupos CH3; (3) de deformações de ligações C=C de alquenos e carbonos aromáticos; e (4) de deformações simétricas de ligações N=O de grupos nitro. Conclui-se também que as intensidades destes modos no infra-vermelho participam determinantemente no diagnóstico do odor almíscar.