Análise teórica da influência do solvente em propriedades estruturais, termodinâmicas e eletrônicas de merocianinas substituídas e seus isômeros

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: MENZONATTO, Thiago Gomes
• Orientador(a): FEDOCE, LOPES, Juliana
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Multicêntrico em Química de Minas Gerais
• Departamento: IRN - Instituto de Recursos Naturais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Cromismo; Espiropiranos e merocianinas; Solvatocromismo nos espiropiranos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::QUÍMICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2487

Os espiropiranos formam um dos mais conhecidos grupos de cromóforos da atualidade. Isso se deve ao fato destes compostos passarem por uma isomerização reversível que altera várias de suas propriedades, principalmente sua coloração, quando submetidos a uma série de estímulos: luz, temperatura, solventes, entre outros. Essa grande versatilidade permite a utilização de moléculas de espiropiranos em diversas áreas de aplicação, como: armazenamento ótico, switches moleculares e sensores. Neste trabalho serão apresentados os resultados dos cálculos computacionais, utilizando a teoria do funcional da densidade (DFT), da reação de isomerização por uma rota termoquímica, entre o espiropirano substituído ácido 3-(3',3'-dimetil-6-nitroespiro[cromeno-2,2'-indólio] -1'-il) propanóico (SP) e sua forma aberta, merocianina (MC). Os cálculos foram realizados com o funcional CAM-B3LYP e o conjunto de bases 6-31G(d,p). Para os confórmeros mais estáveis da forma MC, uma análise de Atoms in Molecules (AIM) utilizando o método de interações não covalentes (NCI) foi realizada. A influência do grupo substituinte derivado do ácido carboxílico foi acessada através de uma varredura. Os solventes foram tratados de forma implícita utilizando o IEFPCM e através da aplicação de um campo elétrico sobre a estrutura. A metodologia permitiu a obtenção de parâmetros estruturais e termodinâmicos das formas SP e dos diversos confórmeros da forma MC tanto em fase gás quanto em solução, utilizando uma série de solventes distintos. A influência do solvente foi analisada em propriedades como a alternância de comprimento de ligação (BLA), variação da energia livre de Gibbs e momento dipolar em função da constante dielétrica dos solventes. Também foi proposto um mecanismo para o processo de abertura do anel na conversão SP→MC. A utilização do método NCI permitiu elucidar a estabilidade relativa dos diferentes confórmeros em termos de suas interações intramoleculares e apresentou ótima concordância com dados experimentais e teóricos descritos na literatura. Alguns dos resultados forneceram maior compreensão a respeito da conversão entre as formas SP e MC bem como aprofundou as discussões em relação ao comportamento dessas estruturas em solução e o impacto do solvente em diversas de suas propriedades. O campo elétrico aplicado sobre a molécula de MC revelou uma reversão solvatocrômica no espectro UV-Vis e outros efeitos eletrônicos e alterações estruturais.