Several studies have long been carried out for inorganic compounds involving a net of SiO chemical bonds. This is due to fact of these chemical bonds be present in high number of many inorganic materials. The formation process of these compounds involving SiO bonds is well-known as sol-gel technology, which give rises to the molecular systems containg the silanol functional group as one of most important intermediate species of the process. Due to major industrial importance of process, a systematic theoretical studied based on DFT/B3LYP/6-311+G(d,p) methodology was performed to evaluate the conformational and vibrational variation of tetraethoxysilane (TEOS) and its complete and incomplete hydrolysis products. First of all, a conformational analysis was done considering several conformers of silicic acid, Si(OH)4, which was obtained using the following point group symmetry: D2d, S4, C2v e Cs. These structures were investigated by using different rotations for the formation of the potential energy curves, where the most stable geometry was later optimized. These results indicate the S4 conformer as the global minimum structure for complete hydrolysis product,Si(OH)4. At a later time, frequency calculations were performed to investigated the harmonic vibrational spectra of the most stable conformers within the D2d, S4, C2v e Cs symmetry point groups. The obtained results pointed out that the perfil of vibration spectra, between 700-1000 cm-1, shows different characteristics along the decrease of the point group symmetry, which is indicated by the formation of the two active frequency models in C2v and Cs structures. In a second part of this study, a conformational study was carried out to obtain the geometries of the incomplete hydrolysis products of TEOS, Si(OC2H5)4-n(OH)n, withn=1-3. Geometry optimization and vibrational calculations were performed for these structures. The main results are compared with the silicic acid and indicate a hypsocromic shift of vibrational mode Þas SiO as the etoxi group (.OC2H5) is substituted by smaller hydroxil groups (.OH). / Uma ampla serie de trabalhos contendo redes de ligacoes SiO tem sido desenvolvidos nos ultimos anos, pelo fato destas ligacoes estarem presentes em diversos materiais inorganicos. O processo de formacao destas redes SiO e conhecido como tecnologia sol-gel, o qual apresenta moleculas contendo o grupo funcional silanol como uma das mais importantes especies intermediarias formadas.Devido a importancia industrial desse processo, neste trabalho foi abordado um estudo teorico e computacional sistematico sobre a variacao conformacional e vibracional do tetraetoxisilano(TEOS) e seus produtos de hidrolise completa e incompleta, para isso o metodo teorico DFT/B3LYP/6-311+G(d,p) foi usado.Em um primeiro momento, neste estudo, os diversos conformeros do acido silicico, Si(OH)4, foram obtidos considerando os grupos de simetria D2d, S4, C2v e Cs. Essas estruturas foram investigadas utilizando diferentes criterios de rotacao para a geracao das curvas de energia potencial, que posteriormente, tiveram suas geometrias otimizadas. Os resultados obtidos na analise das curvas de energia potencial bem como os calculos de otimizacao de geometria permitiram-nos identificar a estrutura de grupo pontual S4 como sendo o conformero mais estavel em energia para o produto de hidrolise completa do Si(OH)4. Posteriormente, um estudo vibracional foi realizado para os conformeros mais estaveis de cada grupo de simetria D2d, S4, C2v e Cs. Os resultados obtidos mostraram que a aparencia dos espectros de infravermelho, no intervalo entre 700-1000 cm-1, apresentou caracteristicas diferentes no sentido do decrescimo de simetria dos grupos pontuais, provocados pelo desdobramento de alguns modos ativos no infravermelho nos grupos pontuais C2v e Cs. Em um segundo momento,um estudo conformacional foi realizado para se obter as geometrias dos produtos de hidrolise incompleta do TEOS,Si(OC2H5)4-n(OH)n, com n=1-3.Essas geometrias foram otimizadas e, em seguidauma analise espectroscopica foi elaborada para os sistemas molecularesmais estaveis.Os resultados obtidos sao comparados com o acido silicio e mostraram um deslocamento batocromico da frequencia do modo vibracional Þas SiOa medida que grupos etoxi (.OC2H5) vao sendo substituidos por grupos menos volumosos, o hidroxil (.OH).

Orientador: Roberto Rittner Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:43:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_CarinaRabelo_D.pdf: 1755898 bytes, checksum: c7a1d0009ba787233a8957afb35ccedb (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho apresenta estudos teóricos e experimentais sobre estabilidade conformacional de ésteres metílicos de alguns aminoácidos (glicina, alanina, prolina e ácido aspártico) por meio de espectroscopia vibracional e cálculos teóricos da estrutura eletrônica. Os cálculos teóricos foram efetuados com o método ab initio em nível MP2 e com o da Teoria do Funcional de Densidade (¿DFT¿) com diferentes conjuntos de bases e com correção de energia do ponto zero ¿ZPE¿, disponíveis no pacote Gaussian03. Determinaram-se as energias e geometrias dos confôrmeros mais estáveis na fase vapor e com a inclusão dos efeitos do solvente. Os espectros no infravermelho na região do estiramento fundamental do grupo carbonila e no seu primeiro ¿overtone¿, em solventes de diferentes constantes dielétricas, assim como o comportamento dos acoplamentos JHH e JCH em solução foram utilizados para determinar o número e as populações dos rotâmeros presentes. A análise conjunta dos dados permitiu avaliar quais são os fatores responsáveis pela estabilidade conformacional nos ésteres de aminoácidos estudados. No caso do éster do ácido aspártico realizou-se um estudo detalhado RMN de H e C a fim de verificar se os acoplamentos JHH e JCH, dos grupos CH e CH2 apresentavam variação com a mudança da população dos confôrmeros, uma vez que os hidrogênios do grupo CH2 são diastereotópicos, portanto apresentam deslocamentos químicos diferentes e acoplam entre si. Estes dados foram tratados pelo programa Models juntamente com as geometrias previamente otimizadas, o que forneceu informações detalhadas sobre o comportamento conformacional da molécula em solução e também no vapor / Abstract: The present work reports a theoretical and experimental study on the conformational analysis of some amino acid methyl esters (glycine, alanine, proline and acid aspartic) through IR and NMR spectroscopy, and theoretical calculations. The results from ab initio calculations of energy and structure for the main conformers were performed with the Gaussia03 program using MP2 and DFT theory including ZPE corrections and salvation effects. The infra-red spectrum in solvents with wide range of dielectric constants as well the behavior of couplings constants JHH and JCH in solution were used to determine the number and the populations of the rotamers in solution. The analysis of the data allowed the evaluation of the factors responsible for conformacional stability in the studied compounds. For the acid aspartic ester, a detailed investigation was performed using the through Models program, with the optimized geometries from Gaussian combined with experimental couplings constant values, which yielded detailed information on the conformacional behavior of the molecule in solution and also in the vapor / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

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

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.

A primeira parte deste trabalho relata o estudo conformacional e das interações eletrônicas das α-dietoxifosforilacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I), sendo Y= MeO, Me, H, Cl, Br, CN e NO2. Este estudo foi realizado através das espectroscopias no infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear de 13C e 31P, apoiados por cálculos ab-initio 6-31G**. A existência de uma única banda simétrica da carbonila, tanto na transição fundamental como no 1° harmônico, conjuntamente com a constatação da ocorrência de uma única conformação de baixa energia através dos cálculos ab-initio, sugerem fortemente a existência na série estudada de um único confôrmero gauche. Os deslocamentos de frequência da carbonila do confôrmero gauche da série (I) mostraram-se negativos e aumentam significativamente em valor absoluto indo-se em para de grupos doadores a aceptores de elétrons. Contrariamente, a frequência de estiramento do grupo fosforila vPO diminui progressivamente no mesmo sentido. Este comportamento foi atribuído à ocorrência simultânea no confôrmero gauche da série (I) tanto da interação eletrostática como da transferência de carga entre o oxigênio do grupo fosforila (carregado negativamente) e o carbono carbonílico (carregado positivamente). Os estudos de Ressonância Magnética Nuclear de 13C mostraram uma constância nos deslocamentos químicos do carbono carbonílico na série (I), bem como uma expressiva blindagem do carbono carbonílico desses compostos em relação às acetofenonas correspondentes de referência. Já os deslocamentos químicos de 31P mostraram-se praticamente constantes ao longo da série estudada. Os dados de Ressonância Magnética Nuclear de 13C foram interpretados como sendo devido à ação simultânea tanto do efeito I do grupo dietoxifosforila como da transferência de carga do oxigênio do grupo fosforila ao carbono carbonílico que se encontram na relação espacial γ gauche. Os espectros no ultravioleta dos compostos da série (I) apresentam uma quase invariabilidade da energia da transição no → π* CO em relação às acetofenonas de referência correspondentes, com exceção dos compostos contendo em para substituintes fortemente atraentes de elétrons, onde ocorre uma discreta hipsocromia da transição no → π* CO. Este comportamento foi interpretado como sendo decorrente tanto da interação hiperconjugativa entre os orbitais π* CO e σ* C-P como também da interação de transferência de carga nO(PO) → π* CO, que é mais pronunciada quando o grupo fenacila dos compostos (I) contém grupos fortemente atraente de elétrons na posição para. A segunda parte da presente Dissertação relata o estudo das reações das α-halogenoacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2Hal com trietilfosfito em benzeno anidro à temperatura de refluxo de benzeno. Nessas condições observou-se a formação das α-dietoxifosforilacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I) e dos enolfosfatos correspondentes CH2=C[Φ-Y][P(O)(OEt)2] (II), havendo mudança na proporção dos isômeros obtidos à medida que se varia tanto o substituinte na posição para do anel benzênico como a natureza do halogênio na posição α. O substituintes doadores de elétrons levam a formação preferencial dos cetofosfonatos (reação de Michael-Arbuzov) enquanto que substituintes aceptores de elétrons levam a formação preferencial de enolfosfatos (produto da reação de Perkow). Estes dados sugerem que a adição nucleofílica à carbonila com a formação dos enolfosfatos depende da afinidade eletrônica do orbital π* CO que estabiliza em maior ou menor extensão o estado de transição (III) que é o provável passo determinante da reação de Perkow. Assim sendo, no caso do para-nitro derivado que contém o LUMO (principalmente π* CO) de mais baixa energia ocorre a formação preferencial de enolfosfato, enquanto que o para-metoxi derivado onde o LUMO é desestabilizado ocorre formação preferencial do cetofosfonato. As proporções isoméricas de cetofosfonato e enolfosfato obtidos encontram-se linearmente correlacionadas com o σP de Hammet. O presente estudo evidenciou o efeito da natureza do grupo de partida (halogênio α à carbonila) na formação de enolfosfatos e cetofosfonatos nas reações estudadas, i.e constatou-se que quanto melhor for o grupo de partida para um mesmo substituinte na posição i>para das α-haloacetofenonas, maior é a proporção de enolfosfato formado em detrimento do cetofosfonato. O conjunto de dados acima descritos está de pleno acordo com a proposta mecanística de que o estado de transição (III) é o passo determinante da formação dos enolfosfatos na reação de α-haloacetofenonas-para-substituídas com trietilfosfito e praticamente exclui a possibilidade de outras propostas mecanísticas descritas na literatura. / The first part of this work reports the conformational and electronic interaction studies of some α-diethoxyphosphoryl-para-substituted acetophenones Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I), where Y= MeO, Me, H, Cl, Br, CN and NO2. This study was performed by means of infrared, 13C and 31P Nuclear Magnetic Resonance spectroscopies supported by 6-31G** ab-initio computations. The single symmetrical IR carbonyl band observed both in the fundamental and in the first overtone regions along with the existence of a unique low energy conformation obtained by ab-initio calculations, strongly suggest that a single gauche conformer should be present in the whole series (I). The carbonyl frequency shifts for the gauche rotamers of the title compounds are negative and their absolute values increase progressively on going in para position from electron-donating to electron-accepting substituents. Contrarily, the phosphoryl stretching frequencies (vPO) decrease progressively in the same direction. These trends have been ascribed to the simultaneous occurrence of the attractive electrostatic and charge transfer interactions, which take place between the negatively charged phosphoryl oxygen and the positively charged carbonyl carbon atoms in the gauche rotamer of the title compounds. The 13C NMR data showed that the carbonyl carbono chemical shifts are practically constant along the whole series (I) and that these values are significantly upfield shifted with respect to those of the corresponding parent acetophenones. This behavior has been attributed to the simultaneous occurrence of the I effect of the α-diethoxyphosphoryl group along with the charge transfer which occur between the P=O and the C=O groups which are in the γ-gauche geometry. Furthemore, the 31P chemical shifts are almost constant along the series (I). The ultraviolet spectra of the α-diethoxyphosphorylacetophenones (I) present almost the same π* CO transition energies with respect to the same transition in the corresponding acetophenones, excepting the case of the title compounds which bear at the para position strong electron-attracting groups (nitro and cyano) for which a discrete hypsochromic effect of the π* CO transition has been observed. This behavior was ascribed on the grounds of the simultaneous occurrence of the hyperconjugative interaction (IIa) and their corresponding mono- (IIb) and di- (IIc) oxygenated derivatives Y-PhC(O)CH[SOnMe][P(O)(OEt2)] [II, n=0 (a), n=1 (b)] and n=2 (c)]; c) α-bromo, α- ethylsulfonyl-para-substituted acetophenones Y-PhC(O)[Br][SO2Et] III. This study was performed by means of Infrared, Nuclear Magnetic Resonance, Ultraviolet spectroscopies, ab initio computations and X-ray diffraction analysis. For the α-ethylsulfinylacetophenones (Ia) the cis conformer predominates over the gauche one while in the case of the α-ethylsulfonylacetophenones (Ib) the gauche conformer is the more stable relative to the quasi-cis one. The α-methylthio-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIa) present only a single stable conformer which bears the (SMe) group in a syn-clinal (gauche) geometry and the [P(O)(OEt2)] group in the quasi-periplanar (quasi-cis) geometry with respect to the carbonyl group. The α-methylsulfinyl-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIb) display two stable conformations corresponding each one to a different diastereomer. The most stable conformer CSSS presents the methylsulfinyl group [MeS(O)] in a quasi-periplanar (quasi-cis) geometry and the diethoxyphosphoryl group [P(O)(OEt2)] in a anti-clinal (gauche) geometry relative to the carbonyl group. The second less stable conformer corresponds to the CRSS diastereomer and displays both the [MeS(O)] and the [P(O)(OEt2)] groups in a syn-clinal (gauche) geometry. The α-methylsulfonyl-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIc) presents only a single stable conformer bearing both the [MeSO2] and [P(O)(OEt)2] groups in a sin-clinal geometry with respect to the carbonyl group. The α-bromo-α-ethylsulfonylacetophenones III present a single stable conformation bearing the the [SO2Et] group in a syn-periplanar (quasi-cis) geometry and the [Br] atom in a syn-clinal (gauche) geometry relative to the carbonyl group.

As populações axial/equatorial em oximas e O-metiI oximas de 2-X-cicloexanonas (X= F, CI, Br, OCH3, SCH3 e N(CH3)2) foram efetivamente determinadas pela análise dos deslocamentos químicos dos prótons 6, utilizando-se os derivados da 4-tércio-butil-cicloexanona como modelos das conformações equatorial e axial. As populações dos confôrmeros axiais também foram determinadas pela análise dos deslocamentos químicos do carbono 4. Este carbono está em uma posição gama gauche em relação ao heteroátomo e sofre assim uma blindagem quando a conformação é axial. Usando-se os deslocamentos químicos observados do carbono 4 do isômero Z, foi possível calcular estas populações no isômero E. Os isômeros Z não apresentam este equilíbrio axial I equatorial porque existe uma compressão estérica grande entre o heteroátomo e o oxigênio na hipotética conformação equatorial. As populações axiais nestes compostos variam de 86% a 96% e apresentam uma dispersão muito pequena com os diferentes métodos utilizados. Ao se comparar oximas com éteres nota-se que para os substituintes mais polarizáveis, como metiltio, cloro e bromo há um aumento da população axial nos éteres comparado às oximas. As frequências de estiramento vCN se correlacionaram com os parâmetros indutivos de Taft (σl) e com a polarizabilidade média da ligação carbono-heteroátomo, o que apoia a idéia de uma interação πCN/σ*cx. Além disso, as frequências de estiramento vOH também se correlacionaram com estes parâmetros e neste caso o efeito indutivo e a polarizabilidade levam a um aumento de acidez destas oximas. / The axial/equatorial populations of oximes and O-methyl oximes of 2-X-cyclohexanones ((X= F, CI, Sr, OCH3, SCH3 e N(CH3)2) were determined by the chemical shifts of the protons bonded to carbon 6, making use of the 4-tert-butyl- cyclohexanone derivatives as models for the equatorial and axial conformations. The axial conformer populations were also determined by the C-4 chemical shift analysis. This carbon lies in a gamma gauche position to the heteroatom and suffers shielding when the conformation is axial. It has been possible to calculate those populations in the E isomer, using the C-4 chemical shift of the Z isomer. The latter do not present an axial/equatorial equilibrium because there is a too high steric compression between the nitrogen and the heteroatom in the hypothethical equatorial conformation. The axial populations of these compounds vary from 86 to 96% and present a small deviation along the different methods used. All substituents are preferentially in the axial conformation, even fluorine and methoxyl, which are predominantly equatorial in the corresponding ketones. It is noted that there is a increase in the axial population for more polarizable substituents like methylthio, chloro and bromo, on going from the oximes to the oximes O-methyl ethers. The vCN stretching frequencies are correlated with Taft\'s inductive parameters (σl) and the mean polarizability of the carbon-heteroatom bond, which supports the view of a πCN/σ*cx interaction. Sesides, the vOH stretching frequencies are also correlated with those parameters and in this case, both the inductive effect and polarizability lead to a increase of the oximes acidity.

Orientador: Roberto Rittner Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:46:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cormanich_RodrigoAntonio_M.pdf: 17962045 bytes, checksum: e9b512f22b0c39e10dfff2d962a24647 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: São reportadas na presente dissertação as análises conformacionais dos aminoácidos da glicina, L-alanina, sarcosina e N,N-dimetilglicina e dos ésteres metílicos da L-valina, L-fenilalanina e L-tirosina, utilizando cálculos teóricos e espectroscopias de RMN de H e infravermelho. Todos os cálculos foram executados em nível B3LYP/aug-cc-pVDZ e comparados com os dados obtidos experimentalmente, para o caso dos ésteres metílicos da L-valina, L-fenilalanina e L-tirosina utilizando as espectroscopias de RMN de H e de infravermelho. Os valores de JHH em vários solventes forneceram informações importantes a respeito das variações populacionais com a mudança do meio para estes três sistemas moleculares. As populações relativas dos confôrmeros, obtidas em solventes com diferentes valores de constante dielétrica, foram também determinadas pela deconvolução da banda referente ao estiramento da ligação C=O dos espectros de infravermelho. Os resultados experimentais obtidos em cada solvente estão em boa concordância quando comparados com as estruturas obtidas utilizando cálculos teóricos de solvatação implícita IEFPCM (Integral Equation Formalism Polarized Continuum Model) e, portanto, validam estes últimos. Assim, em divergência aos dados da literatura, este trabalho sugere, baseado nas análises de orbitais naturais de ligação (NBO) e de teoria quântica de átomos em moléculas (QTAIM), que as preferências conformacionais destes importantes compostos são governados por efeitos estéricos e hiperconjugativos e não devido à possível formação de ligações de hidrogênio intramoleculares / Abstract: The conformational analysis of glycine, L-alanine, sarcosine and N,N-dimetilglycine aminoacids and L-valine, L-phenylalanine and L-tyrosine methyl esters, using theoretical calculations and H NMR and infrared spectroscopies, are reported in the present dissertation. All calculations were carried out at the B3LYP/aug-cc-pVDZ level of theory and compared with experimental data obtained for the L-valine, L-phenylanaline and L-tyrosine, using the H NMR and infrared spectroscopies. The JHH values in various solvents provided important informations about the populational variation with the environment changing to these three molecular systems. Conformer relative populations, obtained in solvents of different dieletric constant values, were also measured by the infrared spectra C=O stretching band deconvolution. The experimental results obtained in each solvent are in good agreement in comparison to the obtained structures using the implicit solvent model IEFPCM (Integral Equation Formalism Polarized Continuum Model) theoretical calculations and, therefore, validate the last ones. Indeed, in divergence with literature data, this work suggests, within the framework of natural bond orbital (NBO) and the quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) analysis, that these important compounds conformational preferences are ruled by steric and hyperconjugative effects and not as due to possible intramolecular hydrogen bonding formation / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Advances in the elaboration of vaccines and enzyme inhibitors rely on acquiring more knowledge about protein-carbohydrate binding events. Furthermore, the relationships between biological function and the three-dimensional properties of large glycans can be studied by focusing on the structural components they contained, namely, by scaling down the system under analysis. Chemical methods are useful assets as they allow the isolation and determination of epitopes; these small and recognizable fragments that lead to very specific interactions. In this thesis, biologically relevant saccharides were obtained using recently developed concepts in carbohydrate synthesis and NMR spectroscopy was used to unravel their conformational preferences. In paper I, the convergent synthesis of the tetrasaccharide found in the natural product solaradixine is described. Reactivity enhanced disaccharide glycosyl donors were coupled to a disaccharide acceptor in a 2 + 2 fashion. The computer program CASPER was subsequently used to verify the synthesized structure. The conformation arming concept employed in paper I was further investigated in paper II. An NMR-based methodology enabled the determination of the ring conformations of a set of donors. Subsequently, glycosylation reactions were performed and yields were correlated to donors ring shapes. Perturbations in the rings shape caused by bulky silyl ether protective groups were sufficient to boost the potency of several donors. As a matter of fact, complex branched oligosaccharides could be obtained in good to excellent yields. In paper III, NMR spectroscopy observables were measured to elucidate the ring shape, the mutual orientation of the rings across the glycosidic bond and the positions of the side chains of 5 trisaccharides found in larger structures. With the aid of molecular dynamics simulations, their overall conformational propensities were revealed. Finally, the software CASPER prediction skills were improved by adding, inter alia, NMR information of synthesized mono- and disaccharides to its database. Unassigned chemical shifts from polysaccharides served as input to challenge its ability to solve large carbohydrate structures. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 2: Manuscript. Paper 4: Manuscript.</p>

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