Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2001. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 103-116). Available also in a digital version from Dissertation Abstracts.

CAPES; Fundação Araucária / A análise conformacional abrange os aspectos da determinação de estruturas geométricas moleculares, energias relativas de confôrmeros e das interações que controlam as estabilidades estruturais. Neste sentido, as preferências conformacionais dos compostos 3-aminopropanol (1), 3-N-metilaminopropanol (2), 3-N,N-dimetilaminopropanol (3), 3-aminobutanol (4), 3-Nmetilaminobutanol (5) e 3-N,N-dimetilaminobutanol (6) foram avaliadas experimentalmente através de espectroscopias de Infravermelho (IV) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN), e teoricamente por cálculos usando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT). O estudo destes compostos foi importante porque irá melhorar a compreensão das interações que ocorrem nestas moléculas em diferentes ambientes químicos, uma vez que existe uma ampla gama de amino álcoois com aplicações biológicas e sintéticas. Diante disso, os cálculos teóricos mostraram que a ligação de hidrogênio intramolecular (LHI) O-H ...N governa a estabilidade e a preferência conformacional dos compostos 1-6. A LHI favorece uma conformação do tipo pseudo-cadeira de seis membros com substituintes em posições pseudo-equatoriais e pseudo-axiais, os quais apresentam interações repulsivas que também contribuem expressivamente para a estabilidade conformacional, principalmente dos compostos 4-6. Os resultados experimentais obtidos através do IV mostraram que os deslocamentos para o vermelho da banda da ligação OH foram de 193, 225 e 256 cm-1 para os compostos 1, 2 e 3, respectivamente. Estes resultados foram surpreendentes e indicaram que a força da LHI aumenta nesta ordem apesar do efeito estérico também aumentar. Uma primeira metodologia, para calcular a fração molar experimental de confôrmeros com LHI (XLHI) para compostos acíclicos 1,3-dissubstituídos por RMN de 1H, foi proposta neste trabalho. Os resultados de XLHI foram muito interessantes e mostraram que em solventes apolares tais como CCl4 os confôrmeros com LHI são predominantes no equilíbrio conformacional (XLHI = 0,70, 0,69 e 0,78 para os compostos 1-3). Já em solventes polares como DMSO-d6, os valores de XLHI foram bem menores (0,10, 0,08 e 0,08 para os compostos 1-3), indicando uma mudança no equilíbrio conformacional de confôrmeros que faziam LHI para confôrmeros que não tinham este tipo de interação. As análises por Teoria Quântica de Átomos em Moléculas e Interações Não Covalentes evidenciaram, caracterizaram e quantificaram a intensidade da LHI nos compostos 1-6. Estes resultados foram concordantes com os dados experimentais e indicaram que tanto as LHI quanto as interações estéricas influenciam de forma significativa na estabilidade conformacional de todos os compostos estudados. / The conformational analysis covers aspects of the determination of molecular geometric structures, relative energies of conformers and interactions that control structural stabilities. In this sense, the conformational preferences of the compounds (1), 3-N-methylaminopropanol (2), 3-N,N-dimethylaminopropanol (3), 3-aminobutanol (4), 3-N-methylaminobutanol (5) and 3-N,N-dimethylaminobutanol (6) are evaluated experimentally through Infrared (IR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopies and theoretically by calculations using the Density Functional Theory (DFT). The study of these compounds was important because it will improve the understanding of the interactions that occur in these molecules in different chemical environments, since there is a wide range of amino alcohols with biological and synthetic applications. In view of this, theoretical calculations showed that the O-H···N intramolecular hydrogen bonding (IHB) governs the stability and the conformational preference of compounds 1-6. The IHB favors the formation of a chair like six member ring with substituents at pseudo-equatorial-axial positions, which exhibit repulsive interactions that also contribute significantly to the conformational stability, especially of compounds 4-6. The IR experimental results showed a OH band red shift of 193, 225, and 256 cm-1 for compounds 1, 2 and 3, respectively. These results were surprising and indicated that the strength of IHB increases in this order although the steric effect also increases. A first methodology for calculating the experimental molar fraction of hydrogen-bonded conformers (XIHB), in any solvent by 1H NMR, was proposed to attend 1,3-disubstituted acyclic compounds. The XIHB results showed that in non-polar solvents, such as CCl4 solvent, the hydrogen-bonded conformers predominate in the conformational equilibria (XIHB = 0.70, 0.69 and 0.78 for compounds 1-3). In polar solvents, such as DMSO-d6, the XIHB values decrease (0.10, 0.08 and 0.08 in compounds 1-3) indicating a change in conformational equilibria from hydrogenbonded conformers to non-hydrogen-bonded conformers. Quantum Theory of Atoms in Molecules and Non-Covalent Interactions analysis evidences, characterizes and quantifies the strength of IHB in compounds 1-6. These results agreed with the experimental data and indicated that both IHB and steric interactions significantly influence the conformational stability of all compounds studied.

CAPES; Fundação Araucária / A análise conformacional abrange os aspectos da determinação de estruturas geométricas moleculares, energias relativas de confôrmeros e das interações que controlam as estabilidades estruturais. Neste sentido, as preferências conformacionais dos compostos 3-aminopropanol (1), 3-N-metilaminopropanol (2), 3-N,N-dimetilaminopropanol (3), 3-aminobutanol (4), 3-Nmetilaminobutanol (5) e 3-N,N-dimetilaminobutanol (6) foram avaliadas experimentalmente através de espectroscopias de Infravermelho (IV) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN), e teoricamente por cálculos usando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT). O estudo destes compostos foi importante porque irá melhorar a compreensão das interações que ocorrem nestas moléculas em diferentes ambientes químicos, uma vez que existe uma ampla gama de amino álcoois com aplicações biológicas e sintéticas. Diante disso, os cálculos teóricos mostraram que a ligação de hidrogênio intramolecular (LHI) O-H ...N governa a estabilidade e a preferência conformacional dos compostos 1-6. A LHI favorece uma conformação do tipo pseudo-cadeira de seis membros com substituintes em posições pseudo-equatoriais e pseudo-axiais, os quais apresentam interações repulsivas que também contribuem expressivamente para a estabilidade conformacional, principalmente dos compostos 4-6. Os resultados experimentais obtidos através do IV mostraram que os deslocamentos para o vermelho da banda da ligação OH foram de 193, 225 e 256 cm-1 para os compostos 1, 2 e 3, respectivamente. Estes resultados foram surpreendentes e indicaram que a força da LHI aumenta nesta ordem apesar do efeito estérico também aumentar. Uma primeira metodologia, para calcular a fração molar experimental de confôrmeros com LHI (XLHI) para compostos acíclicos 1,3-dissubstituídos por RMN de 1H, foi proposta neste trabalho. Os resultados de XLHI foram muito interessantes e mostraram que em solventes apolares tais como CCl4 os confôrmeros com LHI são predominantes no equilíbrio conformacional (XLHI = 0,70, 0,69 e 0,78 para os compostos 1-3). Já em solventes polares como DMSO-d6, os valores de XLHI foram bem menores (0,10, 0,08 e 0,08 para os compostos 1-3), indicando uma mudança no equilíbrio conformacional de confôrmeros que faziam LHI para confôrmeros que não tinham este tipo de interação. As análises por Teoria Quântica de Átomos em Moléculas e Interações Não Covalentes evidenciaram, caracterizaram e quantificaram a intensidade da LHI nos compostos 1-6. Estes resultados foram concordantes com os dados experimentais e indicaram que tanto as LHI quanto as interações estéricas influenciam de forma significativa na estabilidade conformacional de todos os compostos estudados. / The conformational analysis covers aspects of the determination of molecular geometric structures, relative energies of conformers and interactions that control structural stabilities. In this sense, the conformational preferences of the compounds (1), 3-N-methylaminopropanol (2), 3-N,N-dimethylaminopropanol (3), 3-aminobutanol (4), 3-N-methylaminobutanol (5) and 3-N,N-dimethylaminobutanol (6) are evaluated experimentally through Infrared (IR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopies and theoretically by calculations using the Density Functional Theory (DFT). The study of these compounds was important because it will improve the understanding of the interactions that occur in these molecules in different chemical environments, since there is a wide range of amino alcohols with biological and synthetic applications. In view of this, theoretical calculations showed that the O-H···N intramolecular hydrogen bonding (IHB) governs the stability and the conformational preference of compounds 1-6. The IHB favors the formation of a chair like six member ring with substituents at pseudo-equatorial-axial positions, which exhibit repulsive interactions that also contribute significantly to the conformational stability, especially of compounds 4-6. The IR experimental results showed a OH band red shift of 193, 225, and 256 cm-1 for compounds 1, 2 and 3, respectively. These results were surprising and indicated that the strength of IHB increases in this order although the steric effect also increases. A first methodology for calculating the experimental molar fraction of hydrogen-bonded conformers (XIHB), in any solvent by 1H NMR, was proposed to attend 1,3-disubstituted acyclic compounds. The XIHB results showed that in non-polar solvents, such as CCl4 solvent, the hydrogen-bonded conformers predominate in the conformational equilibria (XIHB = 0.70, 0.69 and 0.78 for compounds 1-3). In polar solvents, such as DMSO-d6, the XIHB values decrease (0.10, 0.08 and 0.08 in compounds 1-3) indicating a change in conformational equilibria from hydrogenbonded conformers to non-hydrogen-bonded conformers. Quantum Theory of Atoms in Molecules and Non-Covalent Interactions analysis evidences, characterizes and quantifies the strength of IHB in compounds 1-6. These results agreed with the experimental data and indicated that both IHB and steric interactions significantly influence the conformational stability of all compounds studied.