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Universidade Federal do ParáInstituto de Ciências Exatas e Naturais

Faculdade de QuímicaLicenciatura em Química

RELAÇÃO ENTRE TRANSFERÊNCIA DE CARGA E AS INTERAÇÕES INTERMOLECULARES EM COMPLEXOS DE HIDROGÊNIO HETEROCÍCLICOS

Autores: Boaz G. Oliveira e Regiane C. M. U. de Araújo

Professor: Fábio Alunos: Antonio José M. Silva

Jesiel Cardoso F. da Silva

Belém - 2009

Introdução

• O que São Compostos Heterocíclicos?Os compostos heterocíclicos correspondem a

estruturas orgânicas, possuidores de um átomo no anel diferente de carbono, sendo oxigênio, enxofre e nitrogênio os heteroátomos mais comuns.

Dentre os heterocíclicos mais importantes, destacam-se os epóxidos.

Oxirana Aziridina

Oxirana—HF

Ligações de Hidrogênio

A ligação de hidrogênio é uma interação, inter ou

intramolecular, que ocorre entre um hidrogênio

deficiente de elétrons (por exemplo, numa espécie

HX, onde se considera o hidrogênio formando uma

ligação química com o átomo X, mais eletronegativo

do que hidrogênio) e uma região de alta densidade

eletrônica (que pode ser simbolizada pela espécie R, a

qual deve conter ou um par de elétrons não

compartilhado ou, menos usualmente, elétrons π).

• Ligação de Hidrogênio Intramolecular → Este tipo de ligação de hidrogênio ocorre quando uma mesma molécula apresenta, simultaneamente, um grupo doador e um grupo receptor de próton, em configuração espacial favorável, conforme pode ser observado na da Figura 1.

• Ligação de Hidrogênio Intermolecular → É formada quando um grupo doador de próton de uma molécula se associa com um grupo receptor de prótons da outra molécula, sendo este processo denominado associação (ou complexo de hidrogênio), como pode ser visualizado na Figura 2.

Figura 1

Figura 2

Sobre o Artigo

• Objetivo: O propósito do trabalho foi aplicar os métodos de

cálculo de carga atômica, População de Mulliken, CHELPG, GAPT, AIM, na caracterização dos complexos de hidrogênio heterocíclicos C2H4O-HX (óxido de etileno) e C2H5N-HX (etilenimina) com X = F, CN, NC e CCH.

Transferência de Carga

• A transferência de carga ocorre através da interação entre orbitais ligantes () da molécula doadora de carga e antiligantes (*) da espécie doadora de próton.

Y + HX ↔ Y---HX

Metodologia

• As geometrias dos complexos de hidrogênio heterocíclicos foram determinadas utilizando o programa Gaussian 98W. Foi aplicado o conjunto de funções de base 6-311++G(d,p) juntamente com o método DFT (“Density Functional Theory”) usando o funcional de troca/correlação híbrido B3LYP.

Resultados

Objetivos desse Trabalho

• Esse trabalho teve como objetivo comparar a metodologia utilizada pelo autor do texto (B3LYP/6-311++G(d,p)) e o método AM1. Desse modo, verificando se há diferença nos valores obtidos.

Metodologia

• As estruturas foram desenhadas no programa HyperChem Release 7.5, foi utilizado o visualizador GaussView, e para a efetuação dos cálculos foi usado o programa Gaussian 03W.

Resultados

Molécula AM1 (Mulliken) (O)

C2H4O -0.265364

C2H4O-HF -0.297702

Molécula B3LYP/6-311++G(d,p) (Mulliken) (O)

C2H4O -0.197110

C2H4O-HF -0.266477

Comparação de Resultados

Molécula B3LYP/6-311++G(d,p) (Mulliken) (O)

AM1 (Mulliken) (O)

C2H4O -0.197110 -0.265364

C2H4O-HF -0.266477 -0.297702

Os métodos que empregam o uso de informações experimentais para substituir parâmetros, tais como integrais monoeletrônicas, são chamados de semi-empíricos e aqueles cuja solução é obtida realizando o cálculo de todas as integrais, sem introduzir considerações experimentais, são chamados métodos ab initio. De maneira geral, ambos têm a capacidade de descrever o estado eletrônico de uma molécula e podem determinar grande variedade de propriedades moleculares, tais como, calor de formação, ordem de ligação e densidade eletrônica. Os métodos ab initio podem ser aplicados para qualquer elemento químico, fato que não ocorre para os métodos semi-empíricos, pois estão limitados a parametrizações preestabelecidas para determinados átomos, que só podem ser modificados utilizando novos tipos de parametrização.

Referências

• OLIVEIRA, B. G. e ARAÚJO, R. C. M. U. de. Relação entre transferência de carga e as interações intermoleculares em complexos de hidrogênio heterocíclicos. Quim. Nova, Vol. 30, No. 4, 791-796, 2007.

 • SILVA, J. J. S. da. Estudo teórico de complexos de hidrogênio

heterocíclicos com enfoque na determinação dos mecanismos de reação. 2006, 104f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Natureza, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa.

• MARTINS, J. B. L. et al. Análise Teórica da Interação de CO, CO2 e NH3 com ZnO. Quim. Nova, Vol. 27, No. 1, 10-16, 2004.