53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Iniciação Científica

TÍTULO: UM ESTUDO TEÓRICO SOBRE AS PROPRIEDADES VIBRACIONAIS DOS COMPLEXOS ENTRE RCOCH3 (R= -C6H5,-C6H4Me E -C6H4OMe) E HX (X= -F E -CN)

AUTORES: Sergio Silva Oliveira, M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Patrícia Vieira, T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Xavier do Nascimento, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Bezerra de Lima, N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO)

RESUMO: Neste trabalho interpretamos como a formação da ligação de hidrogênio pode modificar as propriedades vibracionais dos complexos envolvendo diferentes cetonas, RCOCH3 (R= -C6H5, -C6H4Me e -C6H4OMe), e os ácidos, HX (X= -F e –CN). Para a obtenção dos resultados, empregamos cálculos de orbitais moleculares com o método MP2 e teoria do funcional de densidade (DFT) com o funcional B3LYP, adicionado ao conjunto de funções de base 6-31++G(d,p). Os resultados mostraram que a formação da ligação de hidrogênio ocasiona mudanças significativas nas propriedades vibracionais dos osciladores H-X.

PALAVRAS CHAVES: ab initio; ligação de hidrogênio; cetonas cíclicas

INTRODUÇÃO: As ligações de hidrogênio ocupam um lugar de destaque por serem responsáveis por uma série de efeitos importantes, como, por exemplo: estabilidade energética; surgimento e deslocamento de bandas no espectro de infravermelho; mudança na cinética da reação; entre outros. Por resultarem em vários efeitos interessantes, as ligações de hidrogênio podem ser aplicadas em diferentes áreas da ciência, tornando, assim, o seu estudo de grande importância. A ligação de hidrogênio pode ocorrer através da transferência de densidade de carga eletrônica no sentido do orbital não ligante, o qual contém os pares de elétrons isolados dos átomos eletronegativos, como, por exemplo, F, O e N, para o orbital LUMO de moléculas que contém o hidrogênio ácido, a exemplo, H-X, com X= -F e – CN. As moléculas que agem como doadoras de densidade de carga eletrônica podem ser consideradas como receptoras de prótons ácidos, já as que recebem podendo ser consideradas como doadoras de prótons ácidos. Os ácidos lineares monopróticos como o ácido fluorídrico (HF) e o ácido cianídrico (HCN), por serem capazes tanto de aceitar, quanto de doar hidrogênio ácido, são moléculas modelo para estudar o processo da formação de ligação de hidrogênio e as modificações nas propriedades moleculares resultantes deste processo. Neste trabalho, estudaremos as cetonas cíclicas RCOCH3 (R= -C6H5, -C6H4Me e -C6H4OMe) como potenciais aceptoras de próton, onde, através destas interações, verificaremos as modificações mais pronunciadas da formação da ligação de hidrogênio e o efeito de grupos doadores e retiradores de densidade de carga eletrônica no anel aromático. Assim, buscaremos uma interpretação teórica de como a formação da ligação de hidrogênio pode modificar as propriedades vibracionais dos complexos.

MATERIAL E MÉTODOS: Neste trabalho foram empregados cálculos de orbitais moleculares com o método MP2 (Møller-Plesset perturbation theory at second-order)[4] e teoria do funcional de densidade (DFT)[5] com o funcional B3LYP[6], adicionado ao conjunto de funções de base 6-31++G(d,p). Para isto, utilizamos o programa de química quântica computacional GAUSSIAN 03.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: É bem conhecido que o processo de formação da ligação de hidrogênio pode ocasionar mudanças significativas nos modos vibracionais das moléculas envolvidas nela. Sendo muito importante ressaltar que essas mudanças são mais acentuadas nos estiramentos que estão mais próximos a ela. A Tab. 1 apresenta os resultados obtidos para os valores de frequência do oscilador H-X (νHX), do deslocamento dessas frequências em relação ao oscilador sem estar complexado (ΔνHX= νHXno complexo - νHXna molécula livre de complexação) e a razão das intensidades de infravermelho (AHXcomp/Aisol). Em todos os casos, sem exceção, foi observado que a complexação via ligação de hidrogênio resultou no deslocamento dos valores de frequência de infravermelho do oscilador H-X para menores valores, sendo o maior valor observado de -663 cm- 1 para o complexo MeOPhCOCH3•••HF com o método B3LYP/6-31++G(d,p). Foi verificado também que há ocorrência de um aumento acentuado nos valores das intensidades associadas aos osciladores H-X após a formação da ligação de hidrogênio, como, por exemplo, para o complexo PhCOCH3•••HF, a intensidade associada à frequência do estiramento H-F aumentou 9.4 e 12.8 vezes para os métodos MP2/6-31++G(d,p) e B3LYP/6-31++G(d,p), respectivamente.





CONCLUSÕES: Nossos resultados mostram que seis diferentes complexos podem ser formados entre RCOCH3 (R=-C6H5,-C6H4Me e -C6H4OMe) e os ácidos HX (X=-F e –CN). Todas as geometrias otimizadas correspondem a pontos de mínimo na curva de potencial de energia. O processo de formação da ligação de hidrogênio ocasionou mudanças significativas nas propriedades estruturais dos ácidos lineares monopróticos H-X (X= -F e -CN), onde em todos os casos observamos que houve um aumento do comprimento da ligação H-X.

AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a PROPESQ/UFPE, CNPQ e FACEPE pelo suporte financeiro e ao LQTC.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] Nascimento, R. X. D.; Belarmino, M. K. D. L.; Lima, N. B.D., Int. J. of Qua. Chem. 112, (2012) 3147–3151
[2] Belarmino, M. K. D. L.; Lima, N. B.D., Ramos, M. N., Int. J. of Qua. Chem. 112 (2012) 3246–3251.
[3] Lima, N. B.D.; Ramos, M. N., J. of Mol. Struct. 1008 (2012) 29–34.
[4] C. Møller; M.S. Plesset, Phys. Rev., 46 (1934) 618.
[5] A.D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
[6] P. Geerlings, F. De Proft, W. Langenacker, Chem. Rev. 2003, 103,1793.