Estudo do aminoácido Glicina em função do pH por espectroscopia Raman

Abstract

Resumo: No presente trabalho foi realizado um estudo do aminoácido Glicina por espectroscopia Raman, em solução aquosa com variação de pH, com o intuito de observar alterações espectrais devido aos processos de protonação e desprotonação da molécula de Glicina. A partir dos espectros Raman foi possível identificar alguns marcadores Raman atribuídos as espécies químicas da Glicina: catiônica aniônica e neutra. Estes marcadores foram mudanças espectrais devido à aceitação ou doação do íon H+ na molécula de Glicina, nos terminais NH3+ e COO-, entretanto, modos de vibração de outros grupos funcionais da molécula também sofreram alteração, inferindo que a distribuição da massa efetiva bem como alteração no comprimento das ligações químicas da molécula causou mudanças nos espectros Raman mediante a variação de pH. Além disso, foram crescidos cristais de Glicina em meio neutro, ácido e básico. Os cristais crescidos também foram avaliados por espectroscopia Raman, e revelaram características espectrais semelhantes, aos marcadores das espécies químicas da Glicina em solução, mostrando que a protonação e desprotonação do aminoácido influencia no crescimento de cristais, sendo assim foram realizadas medidas de difratometria de raios-X a fim de identificar as formas polimórficas do cristal de Glicina quando crescido em meios de diferentes valores de pH. A espectroscopia Raman e a difratometria de raios-X mostraram que os cristais crescidos em meio neutro e básico são semelhantes, porém crescido em meio ácido apresentaram características diferenciadas dos demais. Desta forma, mesmo as duas técnicas monitorando efeitos físicos diferentes corroboraram sobre as duas formas de cristal de Glicina crescidos em pH diferente. Portanto, a espectroscopia Raman demonstrou-se eficiente para fornecer informações sobre as alterações das vibrações moleculares do aminoácido Glicina com a variação de pH tanto em soluções aquosas quanto em sua forma cristalina.

Abstract: In this work a study about glycine amino acid as a function of pH was performed using the Raman spectroscopy to evaluate spectral changes due to protonation and deprotonation processes on the glycine molecule in aqueous solution. From Raman spectra were possible indentify Raman markers of glycine chemical species: anionic, cationic and neutral ones. Theses markers were spectral changes due to adding or donating H+ ion in the glycine terminals molecule, NH3+ e COO-, though vibrational modes of others molecule functional groups also underwent alteration, implying that effective mass distribution as well as changes in the chemical bond length of the molecule causing changes in Raman spectra due to pH change. Furthermore, glycine crystals were grown in neutral, acid and basic media. The growth crystals also evaluated by Raman spectroscopy revealed similar spectral features as Raman markers of glycine chemical species in aqueous solution, showing that protonation and deprotonation of the amino acid influenced in the crystal growth, therefore X-ray diffraction measurements were performed to indentify polymorphic forms of glycine crystal grown into the different pH media values. The Raman spectroscopy and x-ray diffraction showed that crystal grown into the neutral and basic media were similar, but both were different of crystal grown into acid media. Thus, even the two techniques monitoring different physical effects corroborated about the two glycine crystals forms grown in different pH. Therefore, Raman spectroscopy showed efficient to provide information about molecular vibrations of glycine amino acid as a function of pH for both aqueous solution and crystalline form.