Author(s):
Alves, Simão André Pinto Ferreira 
Date: 2008
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/3038
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia química; Actividade catalítica; Equilíbrio químico; Soluções aquosas; Aminoácidos
Description
O objectivo deste trabalho foi desenvolver um modelo para coeficientes de
actividade de aminoácidos/peptídeos em solução aquosa que exiba uma boa
capacidade de correlação e de previsão.
O modelo proposto compreende quatro aspectos fundamentais: (i) calcula o
equilíbrio químico do aminoácido (AA) em solução aquosa, que dá origem às
espécies AA± (zeuterião), AA+, AA–, H+ e OH–; (ii) calcula os desvios à
idealidade das interacções de curto alcance entre as espécies em solução,
utilizando o método de contribuições de grupo de UNIFAC; (iii) as interacções
de longo alcance, de natureza electrostática, são também quantificadas com a
inclusão de um termo de Debye-Hückel (DH); (iv) o zeuterião é considerado
uma molécula contendo dois grupos distintos carregados electricamente. Por
este motivo também contribui para os desvios à idealidade calculados por DH.
Com o objectivo de optimizar os parâmetros de interacção energética de
UNIFAC foi compilada uma base de dados com 14 aminoácidos/peptídeos e
desenvolvido um programa em Matlab. Foram também efectuadas previsões.
A qualidade dos resultados foi medida pelo rmsd (root mean square deviation).
De forma a interpretar correctamente os dados experimentais de aminoácidos
de cadeia aberta contendo substituintes alquilo no carbono-a foi definido um
grupo CH3 modificado (mCH3). Globalmente foram optimizados 17 parâmetros
de interacção energética.
O modelo apresentado correlacionou com precisão os dados experimentais de
oito aminoácidos/peptídeos, fornecendo rmsdcorrel = 0,90%. A previsão de seis
sistemas foi efectuada com um rmsdprev = 5,65%. Estes resultados são muito
bons quando comparados com outros trabalhos baseados no método de
UNIFAC, como o de Gupta e Heidemann (1990) (rmsdcorrel = 3,74% e rmsdprev
= 14,94%) e o de Pinho et al. (1994) (rmsdcorrel = 0,80% e rmsdprev = 20,17%).
ABSTRACT: The purpose of this work was the development of a model for the activity
coefficients of amino acids/peptides in aqueous solution with good correlation
and prediction capabilities.
The proposed model comprises four aspects: (i) the chemical equilibrium
calculation of the amino acid (AA) in aqueous solution, which originates species
AA± (zwitterion), AA+, AA-, H+ and OH-, (ii) the deviations from the ideal solution
behaviour due to the short-range interactions between species in solution are
taken into account by the UNIFAC group contribution method, (iii) the longrange
interactions, owing to electrostatic forces, are accounted for a Debye-
Hückel (DH) term, (iv) the zwitterion is assumed to be a molecule with two
distinct groups electrically charged, which contribute to additional deviations
from ideal behaviour.
In order to optimize the interaction parameters of the UNIFAC model, a
database containing 14 amino acids/peptides was compiled and a Matlab
program was developed. Predictions were also accomplished for the activity
coefficients. The accuracy of the results for both correlation and prediction was
measured via rmsd (root mean square deviation). A mCH3 (modified CH3)
group was introduced to interpret the experimental data of amino acids
containing alkyl groups on its alpha-carbon. Altogether 17 interaction
parameters were fitted.
The proposed model correlated accurately the experimental data of 8 amino
acids/peptides, providing rmsdcorrel = 0.90%. The predictions achieved for the
remaining 6 systems gave rise to rmsdpred = 5.65%. These results are very
good in comparison with other UNIFAC based models, such as those by Gupta
and Heidemann (1990) (rmsdcorrel = 3.74% and rmsdpred = 14.94%) and Pinho et
al. (1994) (rmsdcorrel = 0.80% and rmsdpred = 20.17%). Mestrado em Engenharia Química
Document Type
Master Thesis
Language
Portuguese
Advisor(s)
Silva, Carlos Manuel da; Silva, Francisco Avelisno
