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Título: Efeito dos substituintes no equilíbrio conformacional do cis-3-aminocicloexanol e de seus derivados utilizando análise topológica, termodinâmica estatística e NBO
Título(s) alternativo(s): Substituent effect in the conformational equilibrium of cis-3- aminocyclohexanol and derivatives using topological analysis, statistical thermodynamics and NBO
Autor(es): Batista, Patrick Rodrigues
Orientador(es): Oliveira, Paulo Roberto de
Palavras-chave: Equações químicas
Ligação de hidrogênio
Análise conformacional
Química
Chemical equations
Hydrogen bonding
Conformational analysis
Chemistry
Data do documento: 19-Fev-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: BATISTA, Patrick Rodrigues. Efeito dos substituintes no equilíbrio conformacional do cis-3aminocicloexanol e de seus derivados utilizando análise topológica, termodinâmica estatística e NBO. 2015. 73 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso de Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
Resumo: A química computacional há muito tempo já atingiu uma posição de competitividade com os métodos experimentais, gerando diversos dados como arranjo geométrico e energias relativas, permitindo estudos de análise conformacional e da ligação de hidrogênio (LH). Para estes estudos, os anéis de seis membros mono, 1,2-, 1,3- e 1,4-dissubstituídos são modelos muito utilizados. O conhecimento da estabilidade das ligações de hidrogênio se torna importante por determinarem estruturas tridimensionais como proteínas, DNA e RNA. Neste trabalho o cis-3- aminocicloexanol e de seus derivados foram estudados teoricamente através de cálculos utilizando a teoria do funcional de densidade com o nível M06-2X/6-311++G(3df, 3pd). Os resultados teóricos foram de comum acordo com os experimentais para o MACOL, EACOL e DEACOL, mostrando que o confôrmero diaxial para estes confôrmeros foram de 92% (ΔG = 1,73 kcal.mol-1), 96% (ΔG = 1,80 kcal.mol-1) e 41% (ΔG = -0,21 kcal.mol-1), respectivamente. Para o ACOL e para o DMACOL a conformação diaxial também foi predominante 83% (ΔG = 0,93 kcal.mol-1) e 91% (ΔG = 1,34 kcal.mol-1), respectivamente, porém um pouco divergente dos resultados experimentais. A análise topológica utilizando os programas AIMALL e NCIPLOT confirmaram e caracterizaram a presença da ligação de hidrogênio intramolecular O-H∙∙∙N em todos os confôrmeros diaxiais. Os resultados obtidos pelo NBO 6.0 mostraram o aumento da densidade eletrônica no nitrogênio para ACOL, MACOL, EACOL e DEACOL, respectivamente. A interação LP(1)N → σ*O – H aumenta com o aumento do grupo substituinte no nitrogênio, evidenciando o aumento do efeito indutivo doador de densidade eletrônica com o aumento do volume destes grupos. Os resultados do NLMO mostraram que o DMACOL (43,82 kcal.mol-1) e DEACOL (43,32 kcal.mol-1) apresentaram maiores energias estéricas do que o MACOL (41,07 kcal.mol-1) e EACOL (40,94 kcal.mol-1), respectivamente. O ACOL foi o que apresentou o menor valor de energia (39,49 kcal.mol-1). A análise dos resultados obtidos pelo NBO e NLMO mostrou que o efeito indutivo doador de densidade eletrônica e o efeito estérico aumentam na mesma ordem, porém com a predominância dos efeitos estéricos.
Abstract: The computational chemistry has long since reached a position of competitiveness withexperimental methods, generating many data as geometrical arrangement and relative energies, enabling studies of conformational analysis and hydrogen bonding (HB). For these studies, the rings of six members mono, 1,2-, 1,3- and 1,4-disubstituted models are widely used. Knowledge of the stability of hydrogen bonds becomes important to determine three-dimensional structures such as proteins, DNA and RNA. In this work five cis-1.3-disubstituted aminocyclohexanols were theoretically studied by calculation using the density functional theory with the level M06- 2X / 6-311 ++ G (3df, 3pd). The theoretical results were in agreement with the experimental to the MACOL, EACOL and DEACOL, showing that the diaxial conformer for these conformers were 92% (ΔG = 1.73 kcal.mol-1), 96% (ΔG = 1.80 kcal.mol-1) and 41% (ΔG = -0.21 kcal.mol 1), respectively. For ACOL and DMACOL the diaxial predominant conformation was also 83% (ΔG = 0.93 kcal mol-1) and 91% (ΔG = 1.34 kcal.mol-1), respectively, but slightly diverging from the experimental results. The topological analysis using the AIMALL and NCIPLOT programs confirmed and characterized the presence of intramolecular hydrogen bond O-H∙∙∙N in all diaxial conformers. The results obtained by NBO 6.0 showed increased electron density on the nitrogen to ACOL, MACOL, EACOL and DEACOL respectively. The interaction LP(1)N→σ*O-H increases with increasing nitrogen in the substituent group, demonstrating increased donor inductive effect of the electron density with the increase in the volume of these groups. The results showed that the NLMO of DMACOL (43.82 kcal.mol-1) and DEACOL (43.32 kcal.mol-1) had higher energy than the steric effect for MACOL (41.07 kcal.mol-1) and EACOL (40.94 kcal.mol-1), respectively. The ACOL was presented the lower energy value (39.49 kcal.mol-1). The results obtained by NBO and NLMO showed that the inductive effect of donor electron density and the steric effect increases in the same order, but with the predominance of steric effects.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9481
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