Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Taissa Adriana Costin.pdf: 4929780 bytes, checksum: 1674ff97dbc8df45d3aedf8e6744fdde (MD5) Previous issue date: 2013-03-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to the great importance of the aspartic acid, since it is found in the Dimethyl N-acetylaspartate in high concentrations in the urine of patients with different neurological problems, an example is Canavan disease, which has been associated with elevated concentrations of N-acetylaspartate in cerebrospinal fluid, it inspired the interest of studying conformational equilibrium of compounds with structures similar to Dimethyl N-Acetylaspartate. The focus of this study was to research the compound structural Dimethyl N-acetylaspartate (NAA) and their derivatives Dimethyl N-Methylaspartate (NMA) and Dimethyl N, N- Dimethylaspartate (NDA). The principle was to establish the most stable geometries and populations of conformers involved in the equilibrium phase and isolated in solution. To perform DFT calculations, we used the Gaussian 03 software package. The potential energy surfaces (SEPs) were obtained with B3LYP/6-311G level of theory and the points of lowest energy, made possible as more stable geometries which were optimized with the level of theory B3LYP/cc-PVTZ. For the structure of the NAA, we found seven more stable geometries. The majority conformer of NAA showed a population of 31,9% on balance. For the structure of the NMA met ten most stable geometries. The majority conformer population showed a 35,4% on the balance. As for the structure of the NDA, it also met seven most stable geometries. The majority conformer population showed a 46,5% on the balance. Besides the equilibrium phase alone was evaluated with these structures and solvation calculations it was observed that populations of conformers were changed, but the same major conformer being isolated majority remained in solution. In order to compare the theoretical data with experimental data, these compounds were synthesized therefore performed NMR spectroscopic analysis which analyzed the coupling constants 2J and 3J and IV, held the deconvolution of the carbonyl band. / Devido à grande importância do ácido aspártico, já que o mesmo é encontrado na forma de N-Acetilaspartato em concentrações elevadas na urina de pacientes com diferentes problemas neurológicos, um exemplo é a doença de Canavan, a qual vem sendo associada a concentrações elevadas de N- Acetilaspartato no fluido cerebroespinal despertou-se o interesse em estudar o equilíbrio conformacional de compostos com estruturas semelhantes ao mesmo. O foco deste estudo foi realizar uma investigação estrutural do composto N-Acetilaspartato de dimetila (NAA) e dos seus derivados, N-Metilaspartato de dimetila (NMA) e N,N-Dimetilaspartato de dimetila (NDA), determinando as geometrias mais estáveis e as populações dos confôrmeros envolvidos no equilíbrio na fase isolada e em solução. Para a realização dos cálculos DFT, utilizou-se o pacote de programas Gaussian 03. As superfícies de energia potencial (SEPs) foram obtidas com nível de teoria HF/6-311G e os pontos de menor energia, assumidos como possíveis geometrias mais estáveis, as quais foram otimizadas com o nível de teoria B3LYP/cc-PVTZ. Para a estrutura do NAA, encontrou-se sete geometrias mais estáveis. O confôrmero majoritário do NAA apresentou uma população relativa de 31,9% do equilíbrio. Para a estrutura do NMA, encontrou-se dez geometrias. O confôrmero majoritário apresentou uma população relativa a 35,4% do equilíbrio. No caso da estrutura do NDA, obteve-se também sete geometrias. O confôrmero majoritário apresentou uma população relativa a 46,5% do equilíbrio. Além do equilíbrio em fase isolada, avaliou-se estas estruturas com cálculos de solvatação e observou-se que as populações dos confôrmeros foram alteradas, porém os mesmos confôrmeros majoritário em fase isolada, continuaram majoritários em solução. A fim de confrontar os dados teóricos com dados obtidos experimentalmente, estes compostos foram sintetizados e, portanto realizadas análises espectroscópicas de RMN a qual analisou-se as constantes de acoplamento 2J e 3J e no IV, realizou-se a deconvolução da banda da carbonila.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5776.pdf: 5076253 bytes, checksum: 2b1fe288412167608c8d92ffa4efdf38 (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / Universidade Federal de Minas Gerais / The incessant search for better materials with diverse applications and increasingly smaller size has been performed by numerous research groups. The calcium sulfide semiconductors have been the focus of study for applications in this field. This semiconductor can be applied in to various devices due to photo- and electroluminescent properties. The technological advances in computational area allowed the improvement in different research fields such as Theoretical Chemistry, which is able to enhance, induce and predict new material properties with potential technological applications. The objective of this project was to apply the Theoretical Chemistry, in order to provide a better understanding of the chemical and structural properties of the calcium sulfide. Models and computer simulations were developed to analyze the electronic and structural properties of this material in crystal and surface level. The results were compared to the experimental data obtained by the microwaveassisted solvothermal method and discussed in terms of band structure, density of states and of charge map. With respect to the lattice parameter and internal coordinates, the theory used show good results, confirming the data obtained experimentally. Theoretical band gap values were also similar to the experimental values and indicated direct transition in all models studied. / A busca incessante por melhores materiais com aplicações diversas e tamanhos cada vez menores tem sido realizada por inúmeros grupos de pesquisa. O semicondutor sulfeto de cálcio tem sido foco de estudos para aplicações nesse campo. Esse semicondutor pode ser aplicado em vários dispositivos devido às suas propriedades foto e eletroluminescente. O crescente avanço tecnológico na área computacional permitiu o aprimoramento em diferentes campos de pesquisa, ressaltando a Química Teórica que é capaz de aprimorar, induzir e prever novas propriedades em materiais com potenciais aplicações tecnológicas. O objetivo deste projeto foi aplicar a Química Teórica, a fim de proporcionar uma melhor compreensão das propriedades químicas e estruturais do sulfeto de cálcio. Foram desenvolvidos modelos e simulações computacionais para analisar as propriedades eletrônicas e estruturais desse material em nível de cristal e superfície. Os resultados foram comparados aos dados experimentais obtidos pelo método solvotérmico assistido por micro-ondas e discutidos em termos estrutura de bandas, densidade de estados e mapa de carga. Com relação ao parâmetro de rede e as coordenadas internas, a teoria utilizada apresentou bons resultados, corroborando com os dados obtidos experimentalmente. Valores de band gap teórico também se mostraram similares com os valores experimentais e indicaram transição direta em todos os modelos estudados.

Orientador: Roberto Rittner Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Doi_TelmaRie_D.pdf: 1964299 bytes, checksum: 3c38a112527a72cac6749c623cf285dd (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Estudou-se o equilíbrio conformacional de acetonas 1-monossubstituídas e 1,1-dissubstituídas por RMN, IV e cálculos teóricos. Os resultados que foram obtidos para as acetonas 1-halossubstituídas (cloro-, bromo-, e iodoacetona) mostraram a existência de dois rotâmeros mais estáveis, em todos os casos: cis e gauche, que foram previstos pelos cálculos teóricos e observados experimentalmente. O estudo conformacional realizado em cima das constantes de acoplamento JCH indicou que a população dos rotâmeros variava de acordo com a polaridade do solvente, sendo o rotâmero gauche predominante em solventes apolares e o cis predominante em solventes polares. Para as haloacetonas, as diferenças de energia entre os rotâmeros, calculadas e experimentais, mostraram uma boa correlação. O estudo do isomerismo rotacional das demais acetonas mostrou que o comportamento da constante de acoplamento JCH sofre variação com a conformação molecular, como havia sido observado para as haloacetonas, somente para a metoxiacetona e 1,1-dicloroacetona. Essa constante, portanto, só pôde ser empregada no estudo conformacional dessas duas acetonas. Para a metoxiacetona, os rotâmeros mais estáveis são o trans e o cis, sendo que a variação de JCH é devido aos sub-rotâmeros trans. Já para a 1,1-dicloroacetona, o rotâmero cis é predominante em solventes apolares e o gauche em solventes polares. Neste caso, também existe uma correlação entre os resultados calculados e experimentais. Para os outros compostos (hidroxiacetona, 1,1-dibromoacetona e N,N-dimetilaminoacetona), o uso de resultados de cálculos de efeito de solvente usando a teoria de Onsager auxiliaram no estudo do isomerismo rotacional / Abstract: The conformational equilibrium of 1-monosubstituted and 1,1-disubstituted acetones was studied by NMR, IR, and theoretical calculations. The existence of two most stable rotamers - cis and gauche - was shown to occur in all 1-halosubstituted acetones (chloro-, bromo-, and iodoacetone), as predicted by the theoretical calculations and observed experimentally. The JCH-based conformational study indicated that the rotamer population changed according to the solvent polarity: gauche predominates in less polar solvents, and cis predominates in more polar solvents. For the haloacetones, there was good correlation between the calculated and experimental rotamer energy differences. The study of the rotational isomerism of the other acetones showed that a similar behaviour of the JCH coupling constant only happened for methoxyacetone and 1,1-dichloroacetone. That constant, therefore, could only be used in the conformational study of those two acetones. Cis and trans rotamers are the most stable forms for methoxyacetone, and the JCH variation is due to the trans sub-rotamers. For 1,1-dichloroacetone, cis predominates in less polar solvents, and gauche in more polar solvents. In this case, there is also a good correlation between calculated and experimental results. For the other compounds (hydroxyacetone, 1,1-dibromoacetone, and N,N-dimethylaminoacetone), the use of solvent effect calculations based on Onsager's theory helped understand their rotational isomerism / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Quimica

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-01-19T14:07:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Vinicius Sousa Ferreira - 2014.pdf: 2847427 bytes, checksum: 6221d2131ccf2cfb6a29bc8074cb0e54 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-01-19T14:08:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Vinicius Sousa Ferreira - 2014.pdf: 2847427 bytes, checksum: 6221d2131ccf2cfb6a29bc8074cb0e54 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-19T14:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Vinicius Sousa Ferreira - 2014.pdf: 2847427 bytes, checksum: 6221d2131ccf2cfb6a29bc8074cb0e54 (MD5) Previous issue date: 2014-07-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Solid dosage forms are the most widespread among pharmacists, due to its ease of handling and high adherence by patients, leading the growth of structural studies of drugs in this state. The technique of solid state NMR has gained increasingly space in analysis of drugs combined with other techniques, such as X- ray diffraction and infrared spectroscopy, besides having different types of computations as tools to aid structural characterization. The objective of this work is the characterization of the structure of the drug Lamivudine in its different forms via technique of nuclear magnetic resonance in the solid state with the aid of computer calculations as a confirmatory tool. The drug lamivudine, salicylate and biphthalate lamivudine salts prepared from lamivudine form II were characterized by X-ray diffraction (XRD) spectroscopy, mid-infrared (FITR), nuclear magnetic resonance solution (1H NMR and 13C {1 H}) and solid (CPMAS 13C NMR e15N), and the use of theoretical calculations of GIAO type by computer program GAUSSIAN and GIPAW by CASTEP program, for a relevant structure unambiguous assignment of NMR signals and confirmation of information of crystalline structure. The data obtained from experimental analysis were consistent with the structure of lamivudine and the results of theoretical calculations. The results were arranged in tables, and a statistical work was realized in order to correlate the experimental data with the theoretical, by analysis of the standard deviation (SD), mean deviation (MD), linear coefficient of determination (R2).The method GIPAW / CASTEP when purchased from GIAO / Gaussian was more significant studies to theoretical calculations in solid-state NMR, with values of R2, SD MD and 0.99 respectively, 2.5 and 3.6, while these same values for the GIAO were 0.92, 6.2 and 8.2. This difference in values is justified by the fact that the calculations GIPAW consider the pseudopotential plane-wave, not contemplated in GIAO calculations. It was found that the theoretical values of the chemical shifts 13C NMR, obtained by DFT / B3LYP theory, allowed for the drug excellent correlation with experimental values and permitted to associate a low computational cost at a good accuracy of the results obtained plus additional information not listed on experimental results, as in NMR spectra in the solid state. / As formas farmacêuticas sólidas são as mais difundidas no meio farmacêutico, devido a sua facilidade de manuseio e elevada adesão por parte dos pacientes, o que leva o crescimento de estudos estruturais de fármacos neste estado. A técnica de RMN no estado sólido ganha cada vez mais espaço em análises de fármacos aliadas a outras técnicas, como difração de raios-X e espectroscopia no infravermelho, além de contar com diversas modalidades de cálculos computacionais como ferramentas para auxílio de caracterização estrutural. O objetivo do presente trabalho é a caracterização da estrutura do fármaco lamivudina em suas diferentes formas via técnica de ressonância magnética nuclear no estado sólido com auxílio de cálculos computacionais como ferramenta confirmatória. O fármaco lamivudina e os sais salicilato e biftalato de lamivudina, preparados a partir da lamivudina forma II, foram caracterizados por difratometria de raios X(DRX), espectroscopia de infravermelho médio (FITR), ressonância magnética nuclear em solução (RMN de 1H e 13C{1H}) e de sólidos (RMN CPMAS de 13C e15N), além do uso de cálculos teóricos do tipo GIAO, pelo programa computacional GAUSSIAN e GIPAW pelo programa CASTEP, para uma atribuição inequívoca dos sinais de RMN e confirmação de informações pertinentes à estrutura cristalina. Os dados obtidos pelas análises experimentais foram coerentes com a estrutura da lamivudina e os resultados dos cálculos teóricos. Os resultados foram dispostos em tabelas, sendo realizado um trabalho estatístico de forma a correlacionar os dados experimentais com os teóricos, pela análise do desvio padrão (SD), desvio médio (MD), coeficiente de determinação linear (R2). A metodologia GIPAW/CASTEP quando comprada a GIAO/GAUSSIAN, se mostrou mais significativa para estudos de cálculos teóricos de RMN no estado sólido, com valores de R2, MD e SD de respectivamente 0,99, 2,5 e 3,6, enquanto esses mesmos valores para a GIAO foram de 0,92, 6,2 e 8,2. Essa diferença de valores é justificada pelo fato dos cálculos GIPAW considerarem os pseudopotenciais de onda plana, não contemplados nos cálculos GIAO. Verificou-se que os valores teóricos dos deslocamentos químicos de 13C de RMN, obtidos com a teoria DFT/B3LYP, possibilitaram para o fármaco em questão uma excelente correlação com os valores experimentais e permitiram associar um baixo custo computacional a uma boa precisão dos resultados obtidos além de complementar informações não elencadas em resultados experimentais, como ocorre em espectros de RMN no estado sólido.

A presente tese relata, em sua primeira parte, o estudo de reatividade das reações competitivas de Michaelis-Arbuzov e Perkow de algumas &#945-haloacetofenonas-orto e meta-substituídas [o- e m-Y-&#934-C(O)CH2-Hal] (Hal = CI, Br e I; Y = OMe, Me, H, F, CI, Br e NO2) com o trietilfosfito. Estas reações foram acompanhadas por cromatografia a gás e observou-se que no caso das reações das &#945-bromoacetofenonas-meta-substituídas as proporções dos produtos de Michaelis-Arbuzov e Perkow, cetofosfonato e enolfosfato respectivamente, estão diretamente relacionadas à constante &#963m, enquanto que nas &#945-cloro e &#945-iodoacetofenonas-orto-substituídas não foram observados os efeitos dos substituintes. Entretanto, nas &#945-bromoacetofenonas- orto-substituídas, verificou-se uma forte dependência da constante &#963I dos substituintes com as proporções relativas dos produtos formados. Na segunda parte desta tese, foi realizado um estudo conformacional de 7 séries de &#945-heteroacetofenonas-orto e meta-substituídas [o- e m-Y-&#934-C(O)CH[X]-P(O)(OEt)2] (X = H, SMe, S(O)Me e SO2Me; Y = OMe, Me, H, F, CI, Br e NO2), através da espectroscopia no infravermelho apoiada por cálculos ab initio HF/6-31 G**. Foi observada, para a maioria dos casos, a presença de um ou dois confôrmeros em solução, onde na maioria dos casos a conformação mais estável é a gauche (sin-clinal) e a segunda mais estável é ou cis (sin-periplanar) ou gauche (anti-clinal). Na série das &#945-metiltio-&#945-dietoxifosforilacetofenonas-orto-substituídas não foi possível efetuar o estudo conformacional devido a enolização presente nestes compostos. Nas &#945-metilsulfinil-&#945-dietoxifosforilacetofenonas-meta-substituídas verificou-se através das espectroscopias no infravermelho e ressonância magnética nuclear, a presença de um equilíbrio diastereomérico. / This thesis reports the study of the reactivity of the competitive Michaelis- Arbuzov and Perkow reactions of some orto- and meta- substituted &#945-haloacetophenones (I) [o- and m-Y-&#934-C(O)CH2-Hal] (Hal = CI, Br e I; Y = OMe, Me, H, F, CI, Br and NO2) with triethyl phosphite, by gas chromatography, and the conformational analysis of some orto- and meta-substituted &#945-heteroacetophenones (II) [o- and m-Y-&#934-C(O)CH[X]-P(O)(OEt)2] (X = H, SMe, S(O)Me and SO2Me; Y = OMe, Me, H, F, Cl, Br and NO2), by means of infrared spectroscopy and ab initio HF/6-31 G** computations. For reactions involving meta-substituted &#945-bromoacetophenones and triethylphosphite it was found a good correlation between the ketophosphonate / enolphosphate ratio (K/E) and the &#963m constant. The (K/E) ratios obtained from the reaction of the orto- substituted &#945-chloro- and &#945-iodo-acetophenones and triethylphosphite did not show a clear trend with any substituent constant. However, a good correlation between the (K/E) ratio and the &#963I constant was obtained in the case of the reaction involving the orto-substituted &#945-bromoacetophenones and triethylphosphite. The vco infrared analysis in general compares well with the ab initio calculations which showed the occurrence of one or two stable conformations for compounds of series (II), being the gauche (syn-clinal) the most stable and the cis (syn-periplanar) or the gauche (anti-clinal) the second one. The vco IR analysis of the orto-substituted &#945-methylthio-&#945-diethoxyphosphorylacetophenone series was precluded due to its strong enolization. As for the meta-substituted &#945-methylsulfinyl-&#945-diethoxyphosphoryl-acetophenones the IR and NMR spectroscopies along with the ab initio computations showed the ocurrence of a diastereomeric equilibrium both in gas and in solution.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-09T11:45:26Z No. of bitstreams: 1 antoniomarquesdasilvajunior.pdf: 8708980 bytes, checksum: e2c7521c020848daae85df5fb0d7eeec (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T14:05:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 antoniomarquesdasilvajunior.pdf: 8708980 bytes, checksum: e2c7521c020848daae85df5fb0d7eeec (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T14:05:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 antoniomarquesdasilvajunior.pdf: 8708980 bytes, checksum: e2c7521c020848daae85df5fb0d7eeec (MD5) Previous issue date: 2014-10-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Devido à inércia química dos nanotubos de carbono (NCs) pristines (como sintetizados), passos de ativação química são necessários antes de reações subsequentes. Neste contexto, pode-se destacar os processos oxidativos como procedimentos para purificação (remoção de carbono amorfo e partículas de catalisador) e ativação das superfícies. A interação de agentes oxidantes com NCs, assim como em alcenos pode levar à formação dos grupos funcionais C-OH, C=O, C-O-C e O=COH. Dentre os diversos reagentes oxidantes disponíveis, alguns dos mais importantes em fase líquida são o HNO3 e diferentes misturas H2SO4/HNO3. Para ambos reagentes, a espécie NO2+ (íon nitrônio) atua como o agente da oxidação, porém as etapas elementares e a topologia das posições modificadas quimicamente ainda não são completamente conhecidas a nível molecular. Dada a importância dos processos de oxidação de NCs, na presente tese, dois caminhos foram utilizados para o estudo deste processo. No primeiro modelo, foram propostas diferentes estruturas como resultado da formação do aduto iônico NC-NO2+, com o NC representado por um tubo armchair (5,5) com e sem um defeito Stone-Wales. Entre as várias reações analisadas, uma levou à transferência de um átomo de oxigênio para a superfície do tubo, originando um grupo funcional do tipo éter. Este processo específico mostrou-se notadamente favorável e, portanto, pode ser tomado como uma das etapas iniciais na oxidação de NCs no meio ácido considerado. No segundo modelo, o sistema escolhido foi um NC armchair (6,6) com uma monovacância como defeito. O agente oxidante novamente utilizado foi o íon NO2+ resultante da dissociação acido-base do HNO3, considerando um sistema neutro devido à presença do contra-íon NO3-. Um caminho de reação termodinamicamente favorável foi proposto e inclui um ataque eletrofílico exotérmico inicial do cátion NO2+, seguido por uma formação endotérmica de um anel de oxaziridina e à geração de um grupo carbonílico. Para ambos os modelos químicos, a metodologia computacional empregada foi a teoria do funcional de densidade, utilizando condições periódicas de contorno. Propriedades estruturais, eletrônicas, vibracionais e termodinâmicas foram calculadas e discutidas. / Due to the chemical inertia of pristine (as-synthesised) carbon nanotubes (CNTs), activation steps are necessary prior to chemical modification. In this sense, oxidative processes should be highlighted as a procedure for purification (removing amorphous carbon and catalyst particles) and surface activation. The interaction of oxidizing reagents with CNTs, similar to the alkenes, may result in the formation of C-OH, C=O, C-O-C, and O=C-OH functional groups. Among the main oxidizing species, the most important for liquid phase processes are HNO3 and H2SO4/HNO3 mixtures. For both reagents, the NO2+ (nitronium ion) species acts as the oxidizing agent, but the elementary steps and the topology of the chemically modified positions are not completely understood at the molecular level. Given the importance of the oxidation processes of CNTs, in the present thesis, two chemical ways were used to study the process. At the first model, distinct structures were proposed for an ionic CNT-NO2+ adduct, with the CNT represented by an armchair (5,5) tube with and without a Stone-Wales defect. Among several reactions analyzed one lead to an oxygen transfer to the tube surface, yielding ether like group. This specific process was notably favorable and, therefore, can be taken as the beginning for the oxidation of CNT in that acid medium. At the second model, the system chosen was a single-walled armchair (6,6) with a monovacancy defect. The oxidizing agent used again was the NO2+ ion resulting from an acid-base HNO3 dissociation, considering a neutral system due to its NO3- counter ion. An overall favorable oxidation pathway was proposed and includes an initial NO2+ exothermic electrophilic attack followed by an endothermic oxaziridine formation and a carbonyl group generation. For both chemical models, the computational methodology employed was the density functional theory using periodic boundary conditions. Structural, electronic, vibrational, and thermodynamic properties were calculated and discussed.

A larga banda espectral, característica de pulsos ultracurtos de luz laser, tem possibilitado o controle coerente da interação da luz com a matéria através da manipulação das componentes espectrais da fase do pulso. Esta nova área de pesquisa tem sido responsável por avanços no entendimento e controle de fenômenos foto-induzidos, especialmente no que diz respeito a processos ópticos não lineares. Nesta tese de doutorado, estudamos o controle coerente da absorção de dois fótons (A2F) em compostos orgânicos usando pulsos de femtossegundos. O processo de A2F em derivados de perilenos foi investigado utilizando pulsos com chirp linear (máscara de fase quadrática), a partir do monitoramento da fluorescência excitada por dois fótons. A otimização da A2F desses compostos, através da formatação da fase do pulso via algorítmo genético, revelou que pulsos limitados por transformada de Fourier induzem maior A2F. Cálculos de Química Quântica, empregando o formalismo da teoria do funcional densidade, foram utilizados para caracterizar a estrutura eletrônica e determinar as transições permitidas por dois fótons nos derivados de perilenos, fundamentando nossos resultados experimentais. Além disso, estudamos também o controle coerente da A2F de compostos orgânicos aplicando uma máscara de fase senoidal ao pulso. Neste caso, demonstramos que a eficiência do controle depende da posição relativa entre o comprimento de onda central do pulso e da banda de A2F do material. Finalmente, o controle coerente da A2F foi investigado com o uso de uma máscara de fase do tipo degrau. Nossos resultados evidenciam a importância da relação entre a banda espectral do pulso e a largura de linha da A2F do material para atingir o controle da A2F. Em conclusão, os resultados obtidos neste trabalho ajudam a esclarecer aspectos do controle coerente, obtido com pulsos ultracurtos formatados, em sistemas moleculares. / The broad spectral band of ultrashort laser pulses has been used to coherently control the lightmatter interaction, by acting on the spectral phase of pulses using the so called pulse shaping methods. This new research area has been held responsible for advances in the understanding and controlling of photo-induced phenomena, especially in nonlinear optics. In this work, we studied the coherent control of two-photon absorption (2PA) processes in organic compounds, employing femtosecond pulses. We investigated the 2PA of perylene derivatives using chirped pulses (quadratic phase mask), by monitoring the two-photon excited fluorescence. Optimization of 2PA in perylene derivatives was achieved by shaping the pulse using a genetic algorithm, which revealed that Fourier transform limited pulses lead to higher 2PA. Quantum chemical calculations, using Density Functional Theory, were carried out to characterize the electronic structure and determine the allowed two-photon transitions of perylene derivatives, backing up our experimental results. Furthermore, we also studied the coherent control of 2PA in organic molecules applying a cosine-like phase mask. In such case, we demonstrated that the control efficiency depends on the detuning between the pulse central wavelength and materials 2PA band. Finally, coherent control of 2PA was explored using a step-like phase mask. Our results indicate that, in this situation, control of 2PA is only attained if a specific ratio between the pulse bandwidth and the 2PA transition bandwidth is used. In conclusion, the results obtained in this work help the understanding of coherent control in molecular systems.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariana Negrelli.pdf: 2632259 bytes, checksum: 8ffb18e87e90aff84b82a1268dc4596f (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work describes the conformational analysis of cis/trans ethyl-2 hydroxycyclohexanecarboxylate. For this, were analyzed data obtained by ab initio theoretical calculations, the nuclear magnetic resonance spectroscopy (coupling constants 3JHH) and infrared (carbonyl stretch). Were performed calculations for the isolated molecule and calculations with solvation routines to assess the conformational preference in different ways. With the aid of maps of electrostatic potential, was possible to observe the main negative centers where are located the reactive sites involved in organic synthesis. According to the calculations of NBO was analyzed how interactions affect the stability of each conformation. The compounds cis/trans ethyl-2-hydroxycyclohexanecarboxylate presented each, two preferred conformers, which were observed by both theoretical calculations and IR. The NMR spectroscopy was very useful because with the use of the same was possible to characterize the majority conformer of each equilibrium. / Neste trabalho é apresentado o estudo conformacional do cis/trans-2-hidroxicicloexanocarboxilato de etila. Para tanto, foram realizadas análises a partir de dados obtidos pelos cálculos teóricos ab initio e pelas espectroscopias de ressonância magnética nuclear (constantes de acoplamento 3JHH) e na região do infravermelho (estiramento da carbonila). Foram realizados cálculos para a molécula isolada bem como cálculos com rotinas de solvatação, para avaliar a preferência conformacional em diferentes meios. Com o auxílio de mapas de potencial eletrostático, foi possível observar os principais centros negativos onde estão localizados os sítios reativos envolvidos em sínteses orgânicas. Pelos cálculos de NBO, foi analisado como as interações afetam a estabilidade de cada conformação. Os compostos cis/trans-2-hidroxicicloexanocarboxilato de etila apresentaram cada um, dois confôrmeros preferenciais, os quais foram observados tanto pelos cálculos teóricos como por IV. A espectroscopia de RMN foi muito útil, pois com o emprego da mesma foi possível caracterizar o confôrmero majoritário de cada equilíbrio.

A presente tese trata da síntese, análise conformacional e estudo das interações eletrônicas dos 2-etilsulfinil-tioacetatos de fenila 4\'-substituídos (I) e dos tioacetatos de fenila 4\'-substituídos (II) (compostos de referência). O estudo conformacional foi realizado por intermédio da espectroscopia infravermelho (IV) apoiada por cálculos teóricos HF, DFT e NBO (Natural Bond Orbital). A análise no IV de vco da série (I) se correlaciona relativamente bem com os cálculos HF e B3LYP. Estes cálculos indicaram a existência de quatro conformações estáveis [q-c2-sin (q-g-sin), g3-sin, g1-anti e q-g2-sin], sendo somente as três primeiras conformações, de população significativa, presentes em solução. Conforme esperado nos α-sulfinil-tioésteres, no cálculo DFT, obtém-se a conformação q-g-sin que corresponde à conformação q-c2-sin, obtida no HF. Tanto no HF como no B3LYP as conformações q-c2-sin (q-g-sin) e g3-sin apresentam freqüências de vCO degeneradas e correspondem ao componente de maior freqüência e de maior intensidade do dubleto, e a conformação g1-anti corresponde ao componente de menor freqüência e de menor intensidade do dubleto no IV. Os cálculos HF e B3LYP reproduzem o resultado experimental. A população relativa do componente de maior freqüência de vCO, que corresponde à somatória das populações das conformações [q-c2-sin (HF) ou q-g-sin (DFT) e g3-sin (HF e DFT)], em relação ao componente de menor freqüência, que corresponde à conformação g1-anti (HF e DFT), varia de (100%, CCl4; 100%, CHCl3) no 4\'-nitro derivado (1) a (90%, CCl4; 83%; CHCl3) no 4\'-metóxi derivado(6). Enquanto a conformação q-c2-sin (HF) é estabilizada pelas interações eletrostática Oδ-(CO)...Sδ+(SO) e de transferência de carga nO(CO)/σ*S-O, as conformações q-g-sin, g3-sin e g1-anti (HF e DFT) são estabilizadas pelas interações σC4-S5/π*C1-O2 (forte), πC1-O2/σ*C4-S5, nS/π*C1-O2, nO(SO)/π*C1-O2, nO(CO)/σ*C6-H6 (fracas) e π*Cl 02/σ*C4-S5. Todas as conformações são fortemente estabilizadas pelas interações: n(S3)/π*C1-O2 (conjugativa), nO2(CO)/σ*C1-S3 e nO2(CO)/σ*C1-C2 (através das ligações), sendo mais fortes para as conformações q-c2-sin (HF), q-g-sin, g3-sin (HF e DFT) em relação à conformação g1-anti (HF e DFT). Adicionalmente, as conformações sin [q-c2 (HF), q-g (DFT) e g3 (HF e DFT)] são também estabilizadas pela interação nO(CO)/π*Ph e a conformação g1-anti é estabilizada, no HF e DFT, pelas interações: n2(SO)/σ*C11-H11 e πC9-C10/σ*C4-H4. Nos tioacetatos de fenila de referência (II) as interações orbitalares n(S3)/π*C1-O2, nO2(CO)/σ*C1-S3, nO2(CO)/σ*C1-C2 (fortes) e nO(CO)/π*Ph (fraca) são responsáveis pela maior estabilização da conformação sin (de maior freqüência calculada de vCO) em relação à conformação anti (de menor freqüência calculada de vCO), que é estabilizada pelas interações n(S3)/π*C1-O2, nO2(CO)/σ*C1-S3, n02(CO)/σ*C1-C2 (fortes) e πC9-C1O/σ*C4-H4 (fraca). Os valores negativos dos deslocamentos da freqüência teóricos da carbonila das conformações [q-c2-sin (HF), q-g-sin (DFT)], g1-anti (HF e DFT) e g3-sin (HF e DFT) dos compostos da série (I) em relação às freqüências de vCO (HF e DFT) dos confôrmeros sin e anti da série (II) estão de acordo com a somatória das interações eletrônicas acima mencionadas. A análise de difração de raio-X do 4\'-bromo derivado (I) indica que este composto é estabilizado no estado sólido numa conformação cuja geometria é semelhante à conformação q-g-sin de maior energia (na fase gasosa) / This thesis reports the synthesis, conformational analysis and electronic interaction study of 4\'-substituted 2-ethylsulfinyl-phenylthioacetates (I) and 4\'-substituted phenylthioacetates (II) (reference compounds). The conformational analysis was performed through IR spectroscopy supported by theoretical calculations HF, B3LYP and NBO (Natural Bond Orbital). The vCO analysis for series (I) in general matches welI with the HF and B3LYP computations. These data indicate the existence of four stable conformations q-c2-sin (q-g-sin), g3-sin, g1-anti and q-g2-sin, being the first three conformations the only ones of reasonable populations and present in solution. As expected for the sulfinyl thioesters, in the DFT method the q-g-sin conformation is obtained instead of the q-c2-sin conformation of the HF method. Both in the HF and B3LYP the (q-c2-sin, q-g-sin) and g3-sin conformations show degenerated vCO frequencies and they correspond in the IR spectrum (solution) to the doublet higher frequency component of larger intensity. The g1-anti conformation corresponds to the doublet lower frequency component of smalIer intensity. In general, HF and DFT calculations reproduce well the experimental results. The relative population of the higher vCO doublet frequency component, which corresponds to the summing up of [(q-c2-sin (HF), q-g-sin (DFT) and g3-sin (HF and DFT)] conformation populations, with respect to the lower frequency component, which corresponds to g1-anti conformation population (HF and DFT), varies from (100%, CCl4; 100%, CHCl3) in the 4\'-nitro derivative (1) to (90%, CCl4; 83%; CHCl3) in the 4\'-metoxi derivative (6). While the q-c2-sin (HF) conformation is stabilized by the Oδ-(CO)....Sδ+(SO) electrostatic and nO(CO)/σ*S-O, nO(CO)/σ*C6-H6 orbital interactions, the q-g-sin, g3-sin e g1-anti (HF and DFT) conformations are stabilized by the σC4-S5/π*C1-O2 (strong), πC1-O2/σ*C4-S5, nS/π*C1-O2, nO(SO)/&#960*C1-02, nO(CO)/σ*C6-H6 (weak) and π*C1-O2/σ*C4-S5 interactions. All the conformations are strongly stabilized by: the n(S3)/π*C1-O2 and nO2(CO)/σ*C1-S3 e n02(CO)/σ*C1-C2 interactions, being stronger for the q-c2-sin (HF), q-g-sin, g3-sin (HF e DFT) conformations and weaker for the g1-anti conformation (HF and DFT). Furthermore, the sin [q-c2 (HF), q-g (DFT) and g3 (HF and DFT)] conformations are also stabilized through nO(CO)/&#960*Ph interaction and the g1-anti conformation is stabilized in the HF e DFT by the n2(SO)/σ*C11-H11 and πC9-C10/σ*C4-H4 interactions. This trend is in line with the higher the vCO frequency of [q-c2-sin (HF), q-g-sin (DFT)] and g3-sin (HF e DFT) conformations relative to the frequency of g1-anti (HF e DFT) conformation. As for the reference 4\'-substituted phenylthioacetates (II) the NBO method (HF and DFT) revealed that the n(S3)/π*C1-O2, nO2(CO)/&#963*C1-S3, nO2(CO)/σ*C1-C2 and nO(CO)/π*Ph (weak) interactions are responsible for the larger stabilization of the sin conformation (the higher computed vCO frequency) with respect to the anti conformation (the lower computed vCO frequency) which is stabilized by the N(S3)/π*C1-O2, nO2(CO)/σ*C1-S3 and nO2(CO)/σ*C1-C2 along with the weak πC9-C1O/σ*C4-H4 interactions. The negative carbonyl frequency shiftS (Δv) for the [q-c2-sin (HF), q-g-sin (DFT)], g1-anti (HF e DFT) e g3-sin (HF e DFT) conformers of compounds of series (I) relative to the vCO frequencies (HF e DFT) of sin e anti conformers of series (II) are in good agreement with the summing up of the above mentioned electronic interactions. The X-ray diffraction analysis of the 4\'-bromo derivative (I) shows that this compound assumes in the solid state a geometry similar to that of the less stable q-g2-sin conformation

A larga banda espectral, característica de pulsos ultracurtos de luz laser, tem possibilitado o controle coerente da interação da luz com a matéria através da manipulação das componentes espectrais da fase do pulso. Esta nova área de pesquisa tem sido responsável por avanços no entendimento e controle de fenômenos foto-induzidos, especialmente no que diz respeito a processos ópticos não lineares. Nesta tese de doutorado, estudamos o controle coerente da absorção de dois fótons (A2F) em compostos orgânicos usando pulsos de femtossegundos. O processo de A2F em derivados de perilenos foi investigado utilizando pulsos com chirp linear (máscara de fase quadrática), a partir do monitoramento da fluorescência excitada por dois fótons. A otimização da A2F desses compostos, através da formatação da fase do pulso via algorítmo genético, revelou que pulsos limitados por transformada de Fourier induzem maior A2F. Cálculos de Química Quântica, empregando o formalismo da teoria do funcional densidade, foram utilizados para caracterizar a estrutura eletrônica e determinar as transições permitidas por dois fótons nos derivados de perilenos, fundamentando nossos resultados experimentais. Além disso, estudamos também o controle coerente da A2F de compostos orgânicos aplicando uma máscara de fase senoidal ao pulso. Neste caso, demonstramos que a eficiência do controle depende da posição relativa entre o comprimento de onda central do pulso e da banda de A2F do material. Finalmente, o controle coerente da A2F foi investigado com o uso de uma máscara de fase do tipo degrau. Nossos resultados evidenciam a importância da relação entre a banda espectral do pulso e a largura de linha da A2F do material para atingir o controle da A2F. Em conclusão, os resultados obtidos neste trabalho ajudam a esclarecer aspectos do controle coerente, obtido com pulsos ultracurtos formatados, em sistemas moleculares. / The broad spectral band of ultrashort laser pulses has been used to coherently control the lightmatter interaction, by acting on the spectral phase of pulses using the so called pulse shaping methods. This new research area has been held responsible for advances in the understanding and controlling of photo-induced phenomena, especially in nonlinear optics. In this work, we studied the coherent control of two-photon absorption (2PA) processes in organic compounds, employing femtosecond pulses. We investigated the 2PA of perylene derivatives using chirped pulses (quadratic phase mask), by monitoring the two-photon excited fluorescence. Optimization of 2PA in perylene derivatives was achieved by shaping the pulse using a genetic algorithm, which revealed that Fourier transform limited pulses lead to higher 2PA. Quantum chemical calculations, using Density Functional Theory, were carried out to characterize the electronic structure and determine the allowed two-photon transitions of perylene derivatives, backing up our experimental results. Furthermore, we also studied the coherent control of 2PA in organic molecules applying a cosine-like phase mask. In such case, we demonstrated that the control efficiency depends on the detuning between the pulse central wavelength and materials 2PA band. Finally, coherent control of 2PA was explored using a step-like phase mask. Our results indicate that, in this situation, control of 2PA is only attained if a specific ratio between the pulse bandwidth and the 2PA transition bandwidth is used. In conclusion, the results obtained in this work help the understanding of coherent control in molecular systems.