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

O presente trabalho descreve a investigação de funcionais de densidade para os cálculos das constantes escalares de acoplamento indireto spin-spin para diferentes tipos de átomos. 26 DFTs são inicialmente avaliados para um conjunto de calibração contendo constantes de acoplamento indireto spin-spin das moléculas HF, CO, H2O, NH3, PH3, PF3, BHF2, BF3, F2O, CH4, C2H2, C2H4 e C2H6. As estratégias utilizadas envolvem principalmente o ajuste da porcentagem de troca orbital Hartree-Fock (EXHF), a fim de melhorar a precisão. Estudos anteriores sugeriram que a utilização de uma certa porcentagem de troca exata contribui para obter resultados mais precisos para as constantes de acoplamento. Do total, BHandH, B1B95, a família B97 e a família ωB97 forneceram bons resultados para o conjunto de calibração. Em geral, DFTs híbridos contendo entre 30% e 50% de EXHF em sua composição apresentam valores mais precisos para as constantes de acoplamento. Os funcionais modificados B1B95 40% EXHF, BHandH 40% EXHF e B972B95 60% EXHF apresentam ótima precisão para rotinas de otimização de geometria e cálculo da constante de acoplamento. Para funcionais corrigidos no longo alcance, a porcentagem EXHF não é bem definida, mas pode ser ajustada em termos de três parâmetros. Uma versão de ωB97XD com γ incrementado para 0,35 tem ótima precisão, assim como umaversão de ωB97X com α incrementado para 0,2. Versões corrigidas no longo alcance de B1B95 e BHandH fornecem excelentes precisões com α =0,4, α + β =1,0 e γ ajustado ao funcional. Os funcionais de longo alcance e o B972B95 60% EXHF desafiam os níveis de teoria SOPPA(CCSD) e SOPPA(CC2), que apresentam boa precisão independente do tipo de núcleo envolvido no acoplamento. O termo do contato de Fermi está principalmente associado às diferenças nos resultados para as constantes de acoplamento calculadas entre os métodos. Segundo o teorema de Janak, os funcionais de longo alcance estão mais próximos do comportamento exato de um funcional; o aumento da troca exata em DFTs híbridos leva a um aumento da localização eletrônica, levando a concavidades menores. A utilização de um conjunto teste com mais tipos de acoplamento reforça a ótima precisão obtida com B1B95 40% EXHF, BHandH 40% EXHF e suas versões de longo alcance. / This work seeks to describe the investigation of density functionals for calculating indirect spin-spin scalar coupling constants for different types of atoms. 26 DFTs are initially evaluated for a calibration set containing HF, CO, H2O, NH3, PH3, PF3, BHF2, BF3, F2O, CH4, C2H2, C2H4 and C2H6 indirect spin-spin coupling constants. The strategies used mainly involve adjusting the percentage of Hartree-Fock orbital exchange (EXHF) in order to increase accuracy. Previous studies have suggested that the use of a certain percentage of exact exchange contributes to obtain more accurate results for coupling constants. Overall, BHandH, B1B95, B97 family and ωB97 family have provided good results for the calibration set. In general, hybrid DFTs containing between 30% and 50% EXHF in their composition show more accurate values for the coupling constants. The modified functionals B1B95 40% EXHF, BHandH 40% EXHF and B972B95 60% EXHF have optimal accuracy for geometry optimization and coupling constant calculation routines. For long-range corrected functionals, EXHF percentage is not well defined but can be adjusted in terms of three parameters. A version of ωB97XD with γ increased to 0.35 has great accuracy, as well as a version of ωB97X with α increased to 0.2. Long-range corrected versions of B1B95 and BHandH provided excellent accuracies with α =0.4, α + β =1.0 and γ adjusted to the functional. Long-range functionals and B972B95 60% EXHF challenge SOPPA(CCSD) and SOPPA(CC2) levels of theory, which have good accuracy regardless of the core type involved in the coupling. Fermi-contact term is mainly associated with the differences from results of calculated coupling constants between methods. According to Janaks theorem, long-range functionals are closest to the exact behavior of a functional; increasing exact exchange in hybrid DFTs leads to an increased electronic localization, leading to lower concavities. Using a test set with more coupling types reinforces the optimum accuracy obtained with B1B95 40% EXHF, BHandH 40% EXHF and their long-range versions.

Nesta tese estudamos a estrutura do núcleon, híperons e bárions pesados no estado fundamental, com graus de liberdade efetivos de quarks constituintes. Para tal, utilizamos funções de onda definidas no hiper-plano do espaço-tempo (plano nulo). Generalizamos o modelo dinâmico na frente de luz do núcleon, no qual a interação entre os quarks constituintes é de contato, para estudar o estado fundamental de híperons e bárions pesados. Da solução numérica da equação de Bethe-Salpeter formulada em termos de equações de Faddeev de três quarks no plano nulo, obtivemos a energia de ligação dos quarks constituintes nesses bárions. Desta forma, calculamos as massas dos estados fundamentais desprezando-se o grau de liberdade de spin. Concluímos que a interação efetiva entre os quarks constituintes deve ser independente do sabor para que os valores experimentais dessas massas sejam reproduzidas pelo modelo. A estrutura eletromagnética do núcleon, expressa em termos dos fatores de forma, foi estudada em seguida. Neste estudo incluimos o spin do quark. O acoplamento relativístico entre os campos dos quarks e do núcleon foi expresso através de uma Lagrangeana efetiva. O elemento de matriz da corrente eletromagnética entre estados do núcleon foi calculado na aproximação de impulso, expressa por um diagrama de Feynman triangular de dois "loops", e projetado no plano nulo através da integraço analítica nas energias individuais associadas ao tempo. Desta forma foi possível introduzir a componente de momento da função de onda no cômputo da componente "boa" da corrente eletromagnética no referencial de Breit com o momento transferido na direção transversa. Utilizamos diferentes formas de Lagrangeanas efetivas construídas a partir dos invariantes escalar, vetorial e misto para descrever o acoplamento dos campos dos quarks do par isoescalar no núcleon. Estudamos as propriedades eletromagnéticas estáticas e fatores de forma eletromagnéticos. Verificamos que o fator de forma elétrico do nêutron depende fortemente da forma da Lagrangeana efetiva. Os dados experimentais para o nêutron favorecem o acoplamento escalar entre o par de quarks isoescalar. Os observáveis eletromagnéticos, para momentos transferidos quadrados na faixa de 1-2(GeV/c), são pouco sensíveis à componente de momento da função de onda. Estudamos as correlações entre os observáveis estáticos eletrofracos para os diferentes acoplamentos e diferentes formas da componente de momento da função de onda no plano nulo (formas gaussiana ou polinomial). Mostramos que as diferentes formas de acoplamento de spin dos quarks mantêm a independência de modelo encontrada para as correlações entre observáveis eletrofracos no contexto da construção de Bakamjian-Thomas. Entrentanto, as correlações envolvendo a constante de acoplamento axial, obtidas utilizando-se Lagrangeanas efetivas, apresentam um comportamento distinto daqueles obtidos dentro da construção de Bakamjian-Thomas, em especial no limite no qual o raio do próton é nulo. Obtivemos o fator de forma de Isgur-Wise relevante para os processos de decaimentos semileptônicos de bárions pesados contendo charme e beleza. Neste estudo, generalizando o tratamento relativístico feito para o núcleon, definimos uma Lagrangeana efetiva com acoplamentos escalar, vetorial, e misto do par isoescalar de quarks leves para descrever a estrutura do bárion. Para permitir o limite de massa infinita do quark pesado de uma maneira matematicamente simples nas integrais de momento que definem o fator de forma de Isgur-Wise, foram usadas componentes de momento de função de onda na forma polinomial. Nos processos em questão, as taxas de decaimento foram determinadas a partir da inclusão simultânea de correções ao limite de quarks pesados, tais como: i) correções de primeira ordem no inverso da massa do quark pesado, e ii) efeitos radiativos. Comparamos nossos resultados com outros cálculos encontrados na literatura.

Orientador: Claudio Francisco Tormena / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T02:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Favaro_DenizeCristina_D.pdf: 6372818 bytes, checksum: c89cc5eb491bd0129e563fc2dd200aac (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A tese "Estudo dos mecanismos de transmissão dos acoplamentos escalares via ligações e/ou via nuvem eletrônica próxima no espaço e estudos de difusão (DOSY) de 19F" é composta de 5 capítulos. O primeiro capítulo é uma visão geral sobre Ressonância Magnética Nuclear (RMN), sequências de pulso para determinação experimental das constantes de acoplamento, mecanismos envolvidos na transmissão desse importante parâmetro de RMN e Teoria dos Orbitais Naturais de Ligação (NBO). No segundo capítulo há uma introdução sobre acoplamentos transmitidos "espacialmente" (TS). Posteriormente, os valores de nJFN, cujo n4, são correlacionados com distância (dFN) e densidade eletrônica ao longo do caminho do acoplamento. No terceiro capítulo os mecanismos de transmissão da constante de acoplamento JFH em 2-F-benzaldeído foram investigados. A motivação para este estudo foi a observação do maior valor dessa constante em meio polar. Os resultados teóricos mostraram que a forma sinperiplanar é a mais estável, porém a porcentagem da forma antiperiplanar aumenta em solvente polar. Além disso, os resultados teóricos suportam um JFH maior para a forma anti. Esses resultados corroboram com o dado experimental acima mencionado. Seguindo a apresentação dos resultados, o capítulo 4 versa sobre o uso de constante de acoplamento vicinal (3JCH) para a determinação da estereoquímica de duplas ligações. Primeiro apresentamos a metodologia sel-HSQMBC-TOCSY utilizada para determinação do acoplamento 3JCH. Posteriormente apresentamos uma racionalização para os valores observados para derivados de quinolina e pirrolizidinonas, mostrando a importância da ocupância dos orbitais e da % de caráter s dos carbonos envolvidos para a transmissão desse acoplamento. Por fim, no capítulo 5 são apresentados os resultados para os experimentos de DOSY (Diffusion Ordered SpectroscopY). Neste capítulo apresentamos a sequência Oneshot-19F{1H} uma modificação da sequência original Oneshot-1H para detecção de 19F com desacoplamento de 1H / Abstract: The thesis "Study of the mechanisms of transmission of the scalar couplings through bond and/or through the electronic cloud close in space and studies of diffusion (DOSY) of 19F" is composed by 5 chapters. The first chapter is an overview of Nuclear Magnetic Resonance (NMR), pulse sequences to determine experimentally scalar spin-spin coupling constants (SSCC), mechanisms involved in the transmission of SSCC and Natural Bond Orbital analysis (NBO). The second chapter introduced the through space coupling constant (TS) transmission pathway. In addition, it was proposed a correlation among the values of nJFN, with n?4, the distance (dFN) and the electronic density along the coupling pathway. In the third chapter the mechanisms involved in the transmission of the JFH coupling constant in 2-F-benzaldehyde were investigated. The experimental observation of a higher coupling constant in polar solvent compared to the nonpolar one was our motivation to evaluate in details this coupling constant. It is important to highlight that was not possible to determine experimentally this coupling constant in nonpolar solvent because the value is smaller than spectral resolution. From theoretical calculation it was observed that the syn periplanar is the most stable conformer, however the population of the antiperiplanar conformer increases in polar solvent. Besides, the theoretical results support higher JFH value for the antiperiplanar conformer in comparison to syn periplanar. These results are in agreement with the experimental. Following the discussion, chapter 4 is related to the application of vicinal coupling constant (3JCH) for relatively stereochemical determination. The experimental 3JCH coupling was measured using sel-HSQMBC-TOCSY pulse sequence. In addition, it was done a rationalization of the couplings observed for quinolines and pirrozilidinones derivatives, suggesting that the % s character of the carbons and occupancy of the orbitals involved in the coupling pathway describes the experimental behavior. Finally, chapter 5 introduces the use of DOSY (Diffusion Ordered SpectroscopY). For this purpose, It was designed a pulse sequence dubbed Oneshot-19F{1H} ¿ consisting in a modification of the original Oneshot-1H to allow radiofrequency changes between 1H and 19F channels and a 1H decoupling during 19F acquisition / Doutorado / Quimica Organica / Doutora em Ciências