Determinação das conformações mais estáveis da isomaltose α-Dglicopiranosil-(1→6)-D-glicose

Abstract

Sabendo-se que a conformação das moléculas de dissacarídeos é definida pela energia de rotação da ligação glicosídica definida pelos ângulos diedros Ø (phi) e Ψ (psi) (e Ώ(ômega), quando este existir), o nosso trabalho consistiu na definição de um conjunto de valores de ângulos que permitem à molécula da isomaltose alcançar conformações estáveis, em fase gasosa e em solução aquosa. Para alcançarmos este objetivo, fizemos uma varredura nos ângulos diedros Ø (phi), Ψ (psi) da molécula, com o auxílio de um método teórico computacional ab initio, baseando-nos apenas nas leis da mecânica quântica. Apesar de envolver um elevado tempo computacional, este método descreve quantitativamente propriedades da molécula que dependem da sua distribuição eletrônica, tais como o efeito exo-anomérico e as ligações hidrogênio. Os dados experimentais disponíveis na literatura para a isomaltose são muito escassos e os dados teóricos bastante divergentes em seus resultados, o que novamente justifica a escolha deste método. De posse dos valores de energia obtidos pela varredura nos ângulos glicosídicos, foram construídos mapas conformacionais (gráficos que representam os valores de energia em função do respectivo valor que cada ângulo Ø, Ψ e Ώ assume numa dada conformação). A partir dos mapas conformacionais, foram identificadas as respectivas regiões de energia mínima, representadas por confôrmeros cujas geometrias foram selecionadas. Constatou-se também que a solvatação destas estruturas não cria novas regiões de estabilidade. Para estas estruturas finais foram realizados cálculos de frequência vibracional, tanto para propriamente caracterizar estas estruturas como mínimos de energia como para possibilitar a incorporação das correções térmicas e entrópicas. Todos os cálculos foram realizados em nível HF com uma base do tipo 6-31G(d,p), uma descrição adequada para a investigação da geometria de carboidratos. Os cálculos em solução foram realizados com o modelo de solvatação Polarizable Continuum Model (PCM). Foram obtidas um total de 18 regiões de estabilidade, fazendo da isomaltose a molécula com o maior número de confôrmeros estáveis de baixa energia dentre todos os dissacarídeos formados por duas unidades de glicose, comprovando que a rotação de sua ligação glicosídica possui um elevado grau de liberdade, devido ao fato de que esta peculiar ligação α(1,6) permite uma maior distância entre as duas unidades glicosídicas. Esta maior flexibilidade, não teria uma associação direta com a maior solubilidade (grau de solvatação) da molécula. Para uma relação mais direta com o grau de solvatação, outros parâmetros foram investigados neste trabalho, como, por exemplo, o momento de dipolo da molécula.