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Título : Estudo da estrutura eletrônica de moléculas orgânicas neutras e ionizadas, na busca de rotas de fragmentação
Autor : Oliveira, Carlos Xavier de
Orientador(es):: Azevedo, David Lima
Assunto:: Aminoácidos
Estrutura eletrônica
Eletrônica orgânica
Fecha de publicación : 1-ago-2024
Citación : OLIVEIRA, Carlos Xavier de. Estudo da estrutura eletrônica de moléculas orgânicas neutras e ionizadas, na busca de rotas de fragmentação. 2023. 118 f., il. Tese (Doutorado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.
Resumen : O estudo apresentado neste trabalho de tese de doutorado é importante para conhecermos às propriedades eletrônicas de um grupo de moléculas orgânicas, como o aminoácido cisteína e as moléculas aromáticas (benzeno, anilina e o-, m- e p-nitroanilina), em suas formas de cargas neutras e simplesmente ionizadas, que possui grande interesse no campo da física atômica molecular, química quântica, farmácia, bioquímica e química industrial. Foram calculadas cinco conformações do aminoácido cisteína (Cys01, Cys02, Cys03, Cys04 e Cys05), sendo que cinco moléculas neutras e a partir dessas estruturas, foram calculadas as cinco conformações catiônicas. Os resultados dos cálculos mostraram que há modificações estruturais nas conformações de aminoácido cisteína, que estão evidentes nos comprimentos das ligações químicas, nas ordens de ligação (BO) e distribuição de carga, quando comparamos as diferentes conformações simplesmente ionizadas com as conformações neutros. Nossos resultados indicam que o carbono alfa é o ponto de fragmentação mais favorável para os radicais CH2SH e COOH, após a uma única ionização da molécula de cisteína. A possibilidade de encontrar as rotas de fragmentação, por métodos teóricos, nos levou a comparar os íons moleculares entre moléculas neutras de benzeno, anilina e o-, m- e p-nitroanilina, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), sob um conjunto de bases aug-cc-pVDZ e um funcional de correlação de troca B3LYP. Após determinar a estrutura e a energia eletrônica das espécies neutras e duplamente ionizadas, também utilizamos os mesmos métodos usados para os cálculos do aminoácido cisteína para como: os índices de ligação de Wiberg e a teoria quântica de átomos em moléculas de Bader (QTAIM). Onde foi possível observar a transferência de carga e distribuição eletrônica em cada monômero, possibilitando a observação de possíveis locais de formação de fragmentos em pelo menos dois pares de átomos carbono-carbono (CC) do anel aromático, que indica a possível perda dos grupos -CNH2 e -NO2 nas moléculas de anilina e nitroanilina duplamente ionizadas.
Abstract: Our understanding of the electronic properties of a class of organic molecules, including the amino acid cysteine and aromatic molecules (benzene, aniline, and o-, m-, and p-nitroaniline), in their forms as neutral and singly charged ions, is important thanks to the research presented in this doctoral thesis work. This research is highly relevant to the fields of atomic molecular physics, quantum chemistry, pharmacy, biochemistry, and industrial chemistry. With five neutral molecules, five cationic conformations of the cysteine amino acid (Cys01, Cys02, Cys03, Cys04, and Cys05) were calculated from these structures. When comparing the various singly charged conformations with the neutral ones, the calculation results revealed that there are structural alterations in the cysteine amino acid conformations, which are obvious in the lengths of chemical bonds, bond orders (BOs), and charge distribution. Our findings suggest that, following a single ionization of the cysteine molecule, alpha carbon is the most advantageous fragmentation location for the CH2SH and COOH radicals. Functional Theory (DFT) with an aug-cc-pVDZ basis set and a B3LYP exchange correlation functional to compare molecular ions between neutral benzene, aniline, and o-, m-, and p-nitroaniline molecules in an attempt to find potential fragmentation routes. We employed the same techniques for the cysteine amino acid calculations, such as Wiberg bond indices and Bader's quantum theory of atoms in molecules (QTAIM), after identifying the structure and electronic energy of the neutral and doubly charged species. Where it was possible to observe the charge transfer and electronic distribution in each monomer, making it possible to observe possible locations for fragment formation in at least two pairs of carbon carbon (CC) atoms of the aromatic ring, which indicates the possible loss of the -CNH2 and - NO2 groups in the doubly charged aniline and nitroaniline molecules.
metadata.dc.description.unidade: Instituto de Física (IF)
Descripción : Tese (doutoado) — Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2023.
metadata.dc.description.ppg: Programa de Pós-Graduação em Física
Aparece en las colecciones: Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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