Correlação da energia livre de solvatação de organofosforados e sua lipofilicidade

Dentre as diversas propriedades em que podemos nos basear para a análise do comportamento de determinadas espécies químicas no ambiente e em organismos vivos, podemos destacar sua solubilidade, tanto em solventes polares quanto apolares. Assim, o conhecimento de tal propriedade físico-química pode nos auxiliar no estudo de substâncias de grande interesse ambiental e toxicológico, como os organofosforados. Neste estudo, foi realizada a correlação estrutura-propriedade de um catálogo de triésteres de fosfato – utilizados atualmente na indústria como plastificantes e retardantes de chama, e no passado, na agricultura, como pesticidas – com sua solubilidade na fase orgânica, indicada pelo log P (logaritmo do coeficiente de partição octanol-água). O objetivo principal foi desenvolver um modelo linear capaz de predizer o log P de triésteres arilfosforilados, utilizando de cálculos por primeiros princípios com o auxílio do SMD (Modelo de Solvatação Baseado na Densidade) para determinar a energia livre de solvatação (ΔGsolv) em octanol e água para 20 substâncias. O modelo apresentou um bom ajuste (R² = 0,9253) e uma forte correlação de Pearson (r = 0,962) entre os valores preditos e experimentais. A exatidão e a precisão do modelo se mostraram boas, com um erro quadrático médio (REQM) de 0,465 e desvio padrão (σ) de 1,638 unidades de log, indicando erros menores do que 10% da amplitude dos dados experimentais do modelo. As validações interna e externa confirmaram a capacidade de generalização do modelo QSPR (q² = 0,9006; CCC = 0,880 e R²pred = 0,8720), também com erros abaixo de 10%. Na comparação do modelo aqui desenvolvido com a ferramenta de predição disponível no pacote EPI Suite™, o modelo proposto apresentou um melhor desempenho na predição do log P.

Resumo (inglês)

Among the various properties on which we can base the analysis of the behavior of certain chemical species in the environment and in living organisms, their solubility – both in polar and nonpolar solvents – stands out. Thus, knowledge of this physicochemical property can assist us in the study of substances of great environmental and toxicological interest, such as organophosphates. In this study, a structure–property correlation was carried out for a catalog of phosphate triesters – currently used in industry as plasticizers and flame retardants, and in the past in agriculture as pesticides – with their solubility in the organic phase, indicated by log P (the logarithm of the octanol–water partition coefficient). The main objective was to develop a linear model capable of predicting the log P of arylphosphorylated triesters, using first-principles calculations with the aid of SMD (Solvation Model Based on Density) to determine the solvation free energy (ΔGsolv) in octanol and water for 20 substances. The model showed a good fit (R² = 0,9253) and a strong Pearson correlation (r = 0,962) between predicted and experimental values. The accuracy and precision of the model proved to be good, with a root mean square error (RMSE) of 0,465 and a standard deviation (σ) of 1,638 log units, indicating errors of less than 10% of the range of the model’s experimental data. Internal and external validations confirmed the generalization capability of the QSPR model (q² = 0,9006; CCC = 0,880 and R²pred = 0,8720), also with errors below 10%. When comparing the model developed here with the prediction tool available in the EPI Suite™ package, the proposed model showed superior performance in predicting log P.

Palavras-chave

Química Físico-Química Organofosforados Pesticidas Chemical Organophosphorus Pesticides

Idioma

Português

Citação

BEZERRA, Gabriel Fernandes. Correlação da energia livre de solvatação de organofosforados e sua lipofilicidade. Dissertação (Mestrado em Química). 2026 - Universidade Estadual Paulista (UNESP), Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE), São José do Rio Preto, 2026.