Estudo fotofísico da protoporfirina IX

Abstract

A protoporfirina IX é um heterociclo composto por quatro anéis pirróis. É uma molécula que está presente em muitos sistemas biológicos como: hemoglobina, mioglobina, vitamina B12 clorofila, em fármacos utilizados na terapia fotodinâmica e em soluções para tratamento de fungos e micoses. A protoporfirina IX, seus percursores e seus complexos com metais de transição têm sido objeto de estudos, porém a protoporfirina IX em si é pouco estudada. Este trabalho tem por objetivo o estudo fotofísico da protoporfirina IX, onde foi feito o estudo da molécula no estado fundamental e nos estados excitados. Os estados excitados são de grande interesse, pois é nos estados excitados que a molécula apresenta mecanismos atrativos como medicamentos de terapia fotodinâmica. Foram estudadas as energias de transição vertical de absorção, emissão de fluorescência e fosforescência. Também foi analisada a distribuição das cargas no estado fundamental, no primeiro estado singlete e primeiro estado triplete. Para esse estudo foi utilizado o método da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), implementado no programa Gaussian 09, o funcional utilizado foi ωB97XD e 6-311+G(d,p) como base. Os efeitos do solvente foram incluídos utilizando o Modelo Polarizável Continuo (PCM), com dois solventes de diferentes constantes dielétricas, o dimetilsulfóxido e o diclorometano.

The protoporphyrin IX is a heterocycle molecule consisting of four pyrrole rings. This molecule is present in many biological systems such as hemoglobin, myoglobin, vitamin B12, chlorophyll, as well as drugs used in photodynamic therapy and treatment of fungi and mycoses. The protoporphyrin IX, its precursors and complexes with transition metals has been studied, but there are few studies exclusively on protoporphyrin IX. The purpose of this work is to study the photophysical behavior of protoporphyrin IX, and therefore the ground and excited states has been studied. The excited states are of great interest because this molecule presents attractive mechanisms in photodynamic. It was computed the vertical transition energy absorption, fluorescence emission and phosphorescence emission. In addition, it was analyzed the charge distribution and electrostatic surface potential in the ground state, the first excited singlet and the triplet. For this study, we used the Density Functional Theory (DFT) as implemented in the Gaussian 09 program, and the functional used was ωB97XD and 6-311+G(d,p) basis function. The solvent effects were included by the Polarizable Continuum Model (PCM) using two different solvents: dimethyl sulfoxide and dichloromethane.