Efeitos do meio na estrutura conformacional e eletrônica de moléculas com grupos aceitador-doador

• Main Author: Franco, Leandro Rezende Franco
• Other Authors: Georg, Herbert de Castro
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Goiás 2016
• Subjects: QM/MM sequencial; ASEC-FEG; Sensores de ambiente; Otimização de geometria em meio; Molecular sensors of the enviromment; Geometry optimization in medium; FISICA::FISICA GERAL
• Online Access: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/5506

Submitted by Marlene Santos ([e-mail]) on 2016-04-20T18:45:25Z No. of bitstreams: 2 Dissertaçao - Leandro Rezende Franco- 2016.pdf: 12911790 bytes, checksum: 424add978f6ebc12f99143d7bb1c924f (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) === Approved for entry into archive by Luciana Ferreira ([e-mail]) on 2016-04-25T14:29:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertaçao - Leandro Rezende Franco- 2016.pdf: 12911790 bytes, checksum: 424add978f6ebc12f99143d7bb1c924f (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) === Made available in DSpace on 2016-04-25T14:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertaçao - Leandro Rezende Franco- 2016.pdf: 12911790 bytes, checksum: 424add978f6ebc12f99143d7bb1c924f (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES === The combined use of the Sequential QM/MM method with the ASEC mean field approximation [1] and the Free Energy Gradient method [2] has been very successful in describing the electronic structure of molecules in solution [3]. The advantage of this combination is that it permits the usage of an atomic- level modeling of the whole system, in contrast to continuum models, and, at the same time, it is less computationally expensive than ab initio or QM/MM simulations, even allowing the employment of more sophisticated electronic structure methods. In this context, the present work deals with the study of conformational and electronic structure, in solvent medium, of two organic compounds, DMACA and Phenol Blue, which have in common the characteristic of having acceptor-donor groups. The study is conducted in the presence of nonpolar, polar protic and polar aprotic solvents. It is adopted as basic methodology the ASEC-FEG, but also it is made a study with a continuum method, namely PCM. The results show that the solvent effect causes a significant geometric distortion of the molecules of interest while causing an internal charge displacement from donor group to acceptor group. Both effects are more pronounced in protic and aprotic solvents but mainly in protic solvents, in which hydrogen bonds lead to a greater solute polarization. The absorption spectra of these molecules, calculated by TD-DFT (CAM-B3LYP), directly reflect these changes. For all solvents, the absolute values of electronic transitions and their respective solvatochromic shifts are in good agreement with the experimental results. === O uso combinado de métodos QM/MM sequencial com uma aproximação de campo médio (ASEC) [1] e o método do Gradiente de Energia Livre [2] tem tido sucesso na descrição da estrutura eletrônica de moléculas em solução [3]. Uma das vantagens dessa combinação é que ela permite o tratamento do sistema soluto-solvente em um nível atomístico, em contraste com modelos contínuos, e tem a vantagem de, ao mesmo tempo, ser uma metodologia menos cara computacionalmente do que simulações QM/MM ab initio [4]. Nesse contexto, o presente trabalho versa sobre o estudo da estrutura conformacional e eletrônica, em meio, de dois compostos orgânicos, DMACA e Phenol Blue, que tem em comum a característica de possuir grupos aceitador e doador de elétrons. O estudo é realizado na presença de solventes apolares, polares apróticos e polares próticos. Adota-se como metodologia básica o método QM/MM sequencial utilizando o ASEC, mas faz-se também um estudo com um método contínuo conhecido, o PCM. Os resultados mostram que o efeito de solvente provoca uma signifativa reestruturação geométrica das moléculas de interesse, ao mesmo tempo em que causa um deslocamento interno de carga do grupo doador para o grupo aceitador. Os dois efeitos são mais pronuciados em solventes apróticos e próticos, mas principalmente nos solventes próticos, em que as ligações de hidrogênio levam a uma maior polarização do soluto. Essas mudanças refletem diretamente no espectro de absorção, calculado por TD-DFT (CAM-B3LYP), dessas moléculas. Dos meios apolares, passando pelos polares apróticos, indo até os polares próticos, os valores absolutos das transições eletrônicas e seus respectivos deslocamentos solvatocrômicos encontram-se em bom acordo com os resultados experimentais.