dc.creator |
MENZONATTO, Thiago Gomes |
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dc.date.issued |
2021-07-12 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2487 |
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dc.description.abstract |
Spiropyrans constitutes one of the most well-known and well-studied class of
chromophores nowadays. This occurs since this class of compound undergoes a reversible
isomerization which alters several of its properties, colors mainly, when submitted to a series of
different stimuli, such as light, temperature, solvent, among others. Such versatility allowed
spiropyrans to be utilized in several fields: optical storage, molecular switches, sensors.
Herein, Density Functional Theory (DFT) level calculations of the thermal isomerization
reaction SP→MC, where SP is the substituted 3-(3',3'-dimethyl-6-nitrospiro[chromene-2,2'-
indole]-1'-yl) propanoic acid spyropiran in the closed-form and MC (merocyanine) is the
corresponding open form are presented. Calculations were carried out using the CAM-B3LYP
functional with the 6-31G(d,p) basis set. For the most stable conformers of the MC, an Atoms in
Molecules (AIM) analysis was carried out to evaluate non-covalent intramolecular interactions.
The influence of the carboxyl acid substituent group was evaluated through structural scan
calculations. The solvents were treated implicitly using the Intrinsic Equation Formalism
Polarizable Continuum Model (IEFPCM) method and by applying an electrostatic field upon the
structure.
The adopted methodology unveiled structural and thermodynamic parameters of the SP
form and the several MC conformers both in the gas phase and in solution with the usage of a
series of different solvents, their influence was computed within the analysis of properties such as
bond length alternance (BLA), Gibbs Free Energy and dipole moment as a function of the dielectric
constant of the solvents. A reactional mechanism proposal was made for the thermal pathway in
the SP → MC ring-opening conversion. The NCI method allowed the elucidation of the relative
stability of the different MC conformers in terms of intramolecular interactions and the results
were in great agreement with experimental and theoretical data.
Some of the obtained results provided a greater understanding of the conversion between
the SP and MC isomers and extended the discussions upon the behavior of these structures in
solution and the impact of the solvent effect in several of their properties. The applied electrostatic
field upon the MC molecule unveiled a solvatochromic reversal in the UV-Vis spectrum and others
electronic effects and structural changes. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Cromismo |
pt_BR |
dc.subject |
Espiropiranos e merocianinas |
pt_BR |
dc.subject |
Solvatocromismo nos espiropiranos |
pt_BR |
dc.title |
Análise teórica da influência do solvente em propriedades estruturais, termodinâmicas e eletrônicas de merocianinas substituídas e seus isômeros |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2021-08-09 |
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dc.date.available |
2021-08-09T16:50:15Z |
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dc.date.accessioned |
2021-08-09T16:50:15Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/7642755390723297 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
FEDOCE, LOPES, Juliana |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/3505620044396566 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
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. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IRN - Instituto de Recursos Naturais |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Multicêntrico em Química de Minas Gerais |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::QUÍMICA |
pt_BR |
dc.relation.references |
MENZONATTO, Thiago Gomes. Análise teórica da influência do solvente em propriedades estruturais,termodinâmicas e eletrônicas de merocianinas substituídas e seus isômeros . 2021. 99 f. Dissertação (Mestrado em Multicêntrico em Química de Minas Gerais) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2021. |
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