Propriedades estruturais, eletrônicas, ópticas e vibracionais da Artepelina C: um estudo ab initio

Abstract

A Artepelina C é o principal componente fenólico da própolis verde brasileira e apresenta elevado interesse farmacológico, em parte devido à sua sensibilidade ao pH e às suas assinaturas espectroscópicas. Neste trabalho, investigamos as propriedades estruturais, eletrônicas, ópticas e vibracionais da Artepelina C por meio de cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), tratando a molécula isolada em uma cela com vácuo. A partir da geometria otimizada, analisamos parâmetros de ligação e a distribuição de carga, identificando forte polarização nos grupos fenol e carboxil e caráter quase neutro das cadeias preniladas. As propriedades eletrônicas foram caracterizadas por meio da densidade de estados total e projetada (DOS/PDOS), revelando um bandgap HOMO–LUMO de 2.0 eV e destacando o papel de orbitais π aromáticos e carbonílicos nos níveis de fronteira. A resposta óptica linear foi estimada a partir da matriz dielétrica dependente da frequência, evidenciando um pico de absorção em torno de 2.7 eV (∼460 nm). No domínio vibracional, foram calculadas frequências e intensidades de infravermelho na aproximação harmônica, resultando em um espectro que reproduz qualitativamente as principais bandas observadas experimentalmente. Em conjunto, os resultados fornecem uma base teórica consistente para a interpretação de medidas espectroscópicas da Artepelina C e estabelecem um protocolo computacional que pode ser estendido a outros sistemas moleculares bioativos.

Artepillin C is the main phenolic component of Brazilian green propolis and has attracted considerable pharmacological interest, partly due to its sensitivity to pH and its spectroscopic signatures. In this work, we investigate the structural, electronic, optical, and vibrational properties of Artepillin C by means of firstprinciples calculations based on Density Functional Theory (DFT), treating the isolated molecule in a vacuum cell. From the optimized geometry, we analyzed bonding parameters and the charge distribution, identifying strong polarization in the phenol and cinnamic acid groups and an almost neutral character of the prenyl chains. The electronic properties were characterized by the total and projected density of states (DOS/PDOS), as well as by bond-strength descriptors, revealing a HOMO–LUMO gap on the order of 2.0 eV and highlighting the role of aromatic and carbonyl π orbitals in the frontier levels. The linear optical response was estimated from the frequency-dependent dielectric matrix, showing an absorption peak around 2.7 eV (∼460nm), associated with transitions between states close to the HOMO and LUMO and qualitatively consistent with experimental measurements in solution. In the vibrational domain, infrared frequencies and intensities were calculated within the harmonic approximation, resulting in a spectrum that qualitatively reproduces the main bands observed experimentally. Taken together, the results provide a consistent theoretical basis for the interpretation of spectroscopic measurements of Artepillin C and establish a computational protocol that can be extended to other bioactive molecular systems.