Os inibidores não nucleosídeos da transcriptase reversa (NNRTI) são substâncias que são usadas no combate ao vírus HIV (Vírus da Imunodeficiência Humana). Quando essas moléculas se ligam a RT elas promovem uma mudança conformacional nessa enzima tornando o sítio ativo catalítico inativo. Embora os NNRTI representem um importante componente da quimioterapia anti-HIV, sua utilidade clínica está ameaçada pela emergência de vírus que apresentam mutações que os tornam resistentes aos NNRTI. Por exemplo, com a mutação Y181C a RT se torna resistente ao inibidor 9 Cl-TIBO, pertencente a classe dos NNRTI. A perda de interações do tipo ??? stacking é apontada como uma das razões para o surgimento de resistência da enzima RT frente aos NNRTI. Embora estas interações exerçam um papel relevante na ação de um inibidor, não existem estudos que buscam analisá-las baseada na mecânica quântica. Em virtude desse fato, o objetivo desse trabalho é empregar as potencialidades do uso das técnicas que analisam a função de onda, como orbitais naturais de ligação (NBO), análise populacional natural (NPA) e a densidade eletrônica, através do método AIM (átomos em moléculas), para obter uma compreensão aprofundada das interações estabilizadoras ou desestabilizadoras entre um NNRTI e os aminoácidos do sítio alostérico em contato com o inibidor. Foi escolhida para esse estudo inibidores da classe TIBO, pois essa classe de moléculas têm sido objeto de estudo em nosso laboratório, onde já foi feita a sua análise conformacional e um estudo QSAR-3D. Além disso, essas substâncias encontram-se complexadas com a enzima HIV-1 RT selvagem e também com essa enzima mutante (Y181C). Uma terceira estrutura cristalina usada no estudo foi a do inibidor 9 Cl-TIBO. Com isso as propostas desse trabalho foram: i) elucidar quais os tipos de interações não covalentes que ocorrem entre o inibidor TIBO e os aminoácidos do seu sítio ativo; ii) quais as possíveis causas da perda de atividade com a mutação Y181C; iii) tentar apontar qual a razão da maior atividade do inibidor 8 Cl-TIBO frente ao 9 Cl-TIBO. Para cumprir esses objetivos foi realizada a análise geométrica, da função de onda, utilizando os métodos NBO, NPA e da densidade eletrônica empregando o método AIM, assim como, a análise da energia de interação de inibidores da família TIBO com os aminoácidos Y181 (C181), K101, Y188 e H235. A análise geométrica dos monômeros TIBO revelou que os dois inibidores (8 e 9 Cl-TIBO) apresentam conformações diferentes. Pelos métodos NBO e AIM foi verificada a existência de interações do tipo C-H???S e C-H???Cl na 8 Cl-TIBO. Apenas a primeira interação foi observada no inibidor 9 Cl-TIBO, o que dá a esta molécula uma maior liberdade conformacional. Além disso, a sobreposição da estrutura dos dímeros TIBO/Y188 revelou que a distância entre o inibidor 8 Cl-TIBO e o aminoácido Y188 (M) é a mais curta. A análise NBO e AIM das interações intermoleculares dos dímeros TIBO/Y181 (C181) e TIBO/Y188 demonstraram que as interações dos inibidores com os aminoácidos são estabilizadas por interações hidrofóbicas do tipo van der Waals, além de ligações de hidrogênio fracas do tipo C-H???N e C-H???O. Os dímeros 8 Cl-TIBO/H235 apresentam apenas uma ligação de hidrogênio fraca do tipo C-H???O. A interação dos dímeros TIBO/K101 é estabilizada, de acordo com as análises NBO e AIM, por duas ligações de hidrogênio do tipo N-H???O e N-H???S. A primeira interação tem sido descrita em vários trabalhos, mas é a primeira vez que segunda é reportada. A análise NPA e a soma das energias eletrônicas de estabilização, ??E(2), ambas obtidas pelo método NBO, juntamente com o valor da densidade no BCP (ponto crítico de ligação), oriunda do método AIM, indicam que a mutação Y181C afeta a interação do inibidor não somente com o aminoácido na posição em que ela ocorre, mas também com os aminoácidos K101, Y188 e H235. O valor de ??E(2) para a interação do inibidor TIBO com os aminoácidos Y181 (C181), K101, Y188 e H235 indicam que o inibidor 8 Cl-TIBO apresenta uma interação mais efetiva com esses aminoácidos do que a 9 Cl-TIBO. Esse resultado é bastante interessante é mostra que ??E(2) pode ser utilizado como um parâmetro qualitativo para analisar as diferenças de atividade biológica observadas para diferentes ligantes que atuam sobre um mesmo sítio ativo. / Os inibidores não nucleosídeos da transcriptase reversa (NNRTI) são substâncias que são usadas no combate ao vírus HIV (Vírus da Imunodeficiência Humana). Quando essas moléculas se ligam a RT elas promovem uma mudança conformacional nessa enzima tornando o sítio ativo catalítico inativo. Embora os NNRTI representem um importante componente da quimioterapia anti-HIV, sua utilidade clínica está ameaçada pela emergência de vírus que apresentam mutações que os tornam resistentes aos NNRTI. Por exemplo, com a mutação Y181C a RT se torna resistente ao inibidor 9 Cl-TIBO, pertencente a classe dos NNRTI. A perda de interações do tipo pi-stacking é apontada como uma das razões para o surgimento de resistência da enzima RT frente aos NNRTI. Embora estas interações exerçam um papel relevante na ação de um inibidor, não existem estudos que buscam analisá-las baseada na mecânica quântica. Em virtude desse fato, o objetivo desse trabalho é empregar as potencialidades do uso das técnicas que analisam a função de onda, como orbitais naturais de ligação (NBO), análise populacional natural (NPA) e a densidade eletrônica, através do método AIM (átomos em moléculas), para obter uma compreensão aprofundada das interações estabilizadoras ou desestabilizadoras entre um NNRTI e os aminoácidos do sítio alostérico em contato com o inibidor. Foi escolhida para esse estudo inibidores da classe TIBO, pois essa classe de moléculas têm sido objeto de estudo em nosso laboratório, onde já foi feita a sua análise conformacional e um estudo QSAR-3D. Além disso, essas substâncias encontram-se complexadas com a enzima HIV-1 RT selvagem e também com essa enzima mutante (Y181C). Uma terceira estrutura cristalina usada no estudo foi a do inibidor 9 Cl-TIBO. Com isso as propostas desse trabalho foram: i) elucidar quais os tipos de interações não covalentes que ocorrem entre o inibidor TIBO e os aminoácidos do seu sítio ativo; ii) quais as possíveis causas da perda de atividade com a mutação Y181C; iii) tentar apontar qual a razão da maior atividade do inibidor 8 Cl-TIBO frente ao 9 Cl-TIBO. Para cumprir esses objetivos foi realizada a análise geométrica, da função de onda, utilizando os métodos NBO, NPA e da densidade eletrônica empregando o método AIM, assim como, a análise da energia de interação de inibidores da família TIBO com os aminoácidos Y181 (C181), K101, Y188 e H235. A análise geométrica dos monômeros TIBO revelou que os dois inibidores (8 e 9 Cl-TIBO) apresentam conformações diferentes. Pelos métodos NBO e AIM foi verificada a existência de interações do tipo C-H???S e C-H???Cl na 8 Cl-TIBO. Apenas a primeira interação foi observada no inibidor 9 Cl-TIBO, o que dá a esta molécula uma maior liberdade conformacional. Além disso, a sobreposição da estrutura dos dímeros TIBO/Y188 revelou que a distância entre o inibidor 8 Cl-TIBO e o aminoácido Y188 (M) é a mais curta. A análise NBO e AIM das interações intermoleculares dos dímeros TIBO/Y181 (C181) e TIBO/Y188 demonstraram que as interações dos inibidores com os aminoácidos são estabilizadas por interações hidrofóbicas do tipo van der Waals, além de ligações de hidrogênio fracas do tipo C-H???N e C-H???O. Os dímeros 8 Cl-TIBO/H235 apresentam apenas uma ligação de hidrogênio fraca do tipo C-H???O. A interação dos dímeros TIBO/K101 é estabilizada, de acordo com as análises NBO e AIM, por duas ligações de hidrogênio do tipo N-H???O e N-H???S. A primeira interação tem sido descrita em vários trabalhos, mas é a primeira vez que segunda é reportada. A análise NPA e a soma das energias eletrônicas de estabilização, ambas obtidas pelo método NBO, juntamente com o valor da densidade no BCP (ponto crítico de ligação), oriunda do método AIM, indicam que a mutação Y181C afeta a interação do inibidor não somente com o aminoácido na posição em que ela ocorre, mas também com os aminoácidos K101, Y188 e H235. O valor das energias eletrônicas de estabilização para a interação do inibidor TIBO com os aminoácidos Y181 (C181), K101, Y188 e H235 indicam que o inibidor 8 Cl-TIBO apresenta uma interação mais efetiva com esses aminoácidos do que a 9 Cl-TIBO. Esse resultado é bastante interessante é mostra que energias eletrônicas de estabilização pode ser utilizado como um parâmetro qualitativo para analisar as diferenças de atividade biológica observadas para diferentes ligantes que atuam sobre um mesmo sítio ativo

En la industria petroquímica, olefinas como el etileno y propileno son materias primas muy importantes en la producción de polímeros tales como polietileno, polipropileno, estireno, etil benceno, dicloruro de etileno e isopropanol. La obtención de dichas olefinas se lleva a cabo por procesos de destilación que consumen enormes cantidades de energía, así como el diseño y utilización de equipos muy costosos. Una situación similar se da en procesos de rectificación y secado de gas natural, donde la separación de especies como CO2 y H20 consume una gran cantidad de recursos energéticos. Alternativas a los métodos de separación convencionales involucran el uso de tamices moleculares, membranas porosas o la utilización de líquidos iónicos para extracción reactiva. La tecnología posiblemente más prometedora envuelve el uso de tamices moleculares, debido al alto grado de desarrollo en las técnicas de síntesis, especialmente en el campo de las zeolitas, que han permitido una ingeniería cada vez mas detallada de materiales con carácterísticas químicas y topológicas bien definidas. El punto central del presente trabajo involucra la utilización de técnicas computacionales, especialmente en técnicas basadas en campos de fuerza, para lograr un entendimiento mas profundo de los fenómenos de transferencia de masa y energía que se dan en sistemas de tipo adsorbente-adsorbato. Zeolitas con poros conectados por ventanas compuestas de 8 unidades tetraédricas de SiO4, han sido reconocidas por su potencial para llevara cabo procesos de separación cinética de manera eficiente. Un parámetro muy importante que refleja el nivel de influencia del confinamiento ejercido por el material nanoporoso en la dinámica de especies adsorbidas es la "difusividad". La difusividad de las especies adsorbidas puede ser utilizada como parámetro de referencia para llevar a cabo la selección de materiales con potencial para llevar a cabo separaciones cinéticas. Este tipo de separaciones está / Combariza Montañez, AF. (2011). Difusión Selectiva de Hidrocarburos en Zeolitas de Poro Pequeño a Partir de Técnicas de Simulación Molecular [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14012

En las últimas décadas, la aprobación de nuevas leyes medioambientales ha obligado a la industria petroquimica a adaptarse mediante el uso de sustancias menos nocivas para el medio ambiente. La necesidad de reciclar sustancias que ya no están permitidas en el mercado se ha convertido en una prioridad para esta industria, siendo la reconversión de trimetilbencenos (TMB) en xilenos, mediante el uso de zeolitas, uno de esos procesos. Este trabajo de investigación ha utilizado técnicas químico-computacionales para encontrar nuevas zeolitas que puedan catalizar la reacción de transalquilación de tolueno con trimetilbenceno para obtener p-xileno y, en el mejor de los casos, ser una alternativa a la zeolita ZSM-5, el catalizador más común para la obtención de p-xileno. A lo largo del estúdio, se han analizado parámetros como el tipo de potencial inter-atómico empleado, los coeficientes de difusión y energías de interacción de diferentes compuestos orgánicos, así como el tamaño y estructura de los canales de diferentes zeolitas candidatas. En cada uno de los capítulos de esta tesis doctoral, se ven reflejados los diferentes conceptos descritos anteriormente. El capítulo 1, permite al lector introducirse en el escenario de la industria petroquímica, conocer la estrecha relación de esta con las zeolitas y comprender el concepto del tráfico molecular. El capitulo 2 tiene como objetivo dar a conocer las bases de la metodología empleada para la realización y obtención de los resultados, así como comprender los fundamentos de la dinámica molecular. Este capítulo prepara al lector para comprender los datos que se han obtenido más adelante. El capítulo 3 es el más extenso y expone los resultados obtenidos en las diferentes fases de la investigación, así como el análisis de dichos resultados. Este capítulo, se puede dividir en tres partes, siendo cada una de ellas, el punto de partida para comprender la siguiente. En una primera parte, los resultados se centran en el uso de zeolitas de poro medio y en la elección de un potencial que permita definir los sistemas zeolita+orgánico. Desde ese punto, la segunda parte de los resultados toma esa información para abarcar sistemas de zeolitas tipo multi-poro, con tamaños de poro medio y grande. Asimismo esta segunda parte se refuerza con la inclusión de más moléculas orgánicas involucradas en la reacción de transalquilación de tolueno con trimetilbenceno. Con toda esa información, se establece que la zeolita UWY es el candidato más adecuado entre las zeolitas multi-poro testeadas. La tercera y última parte del capítulo se centra, precisamente, en la zeolita UWY y en los esfuerzos para crear un sistema más parecido a la realidad experimental, pasando de una estructura de pura sílice a una de alumino-silicato. Por otro lado, esta última parte también aborda temas como el mecanismo de la reacción de transalquilación, los posibles estados de transición y la estabilidad de las moléculas dentro de los canales de la zeolita. Por último, el capítulo 4 resume y expone las conclusiones generales obtenidas en esta tesis doctoral, dando una perspectiva global del trabajo realizado, el cumplimiento de los objetivos iniciales y la valoración de los resultados obtenidos. Por todo ello, los resultados de este trabajo, contribuyen a reforzar el conocimiento de la difusión intra-cristalina en zeolitas. / In the last decades, the approval of new environmental laws forced the petrochemical industry to change and use less harmful substances for the environment. The need to recycle substances that are no longer allowed became a priority for this industry, being the conversion of trimethylbenzenes (TMB) to xylenes one of these processes. In this research project, computational chemistry techniques have been used to find new zeolites that can catalyze the transalquilation reaction between toluene and TMB to obtain p-xylene and, if is possible, be an alternative to the ZSM-5 zeolite, the widest used catalyst for the p-xylene obtention. During the research, parameters like the inter-atomic force field, the diffusion coefficients, the interaction energies and the size and shape of different zeolite channels have been analyzed. All these concepts will be explained in the different chapters of this research project. The chapter 1 introduce the reader into the petrochemical industry, show the close relation that it has with zeolites and explain the concept of molecular traffic. Chapter 2 main objective is explain the basis of the different methodologies employed in this research project. This includes how to perform calculations and obtaining results and understanding the basics of the molecular dynamics. Chapter 3 is focused on the analysis of the obtained results during the different stages of the research. This chapter can be divided in 3 parts, being each one of them the starting point to understand the next. In the first part, the results are related with medium-pore zeolites and the choice of a force field that can definde the zeolite-organic molecules interactions, properly. From this point, the second part takes this information and start working with multi-pore zeolites with medium and large pores. Furthermore, this part includes new organic molecules involved in the transalquilation reaction between toluene and TMB. At the end of this part, the zeolite UWY is selected as the most suitable candidate to host this reaction. The third and last part of chapter 3 is dedicated, precisely, to the UWY zeolite. Especially, to the efforts to create a more realistic model, from a pure silica model to an aluminosilicate model. On the other hand, this last part also discuss issues like the reaction mechanism, the transition states and the stability of the organic molecules inside the zeolite channels. Last but not least, chapter 4 summarizes the general conclusions obtained in this doctoral thesis, giving a global perspective of the work, the fulfillment of the initial objectives and the evaluation of the evaluation of the obtained results For all this reasons, the results of this work contribute to reinforce the knowledge of the intra-crystalline diffusion in zeolites. / En les últimes décades, la aprobació de noves lleis medioambientals ha obligat a la indústria petroquimica a adaptar-se mitjançant l'uso de substáncies menys nocives per al medi ambient. La necessitat de reciclar substáncies que ja no están permeses en el mercat s'ha convertit en una prioritat per a l'indústria petroquímica, sent la reconversió de Trimetilbenzens (TMB) en p-xilé, mitjançant l'us de zeolites, un d'aquests processos. Aquest treball d'investigació ha utilitzat técniques químico-computacionals per a trobar noves zeolites que puguin cataliztar la reacció de transalquilació de Tolué amb Trimetilbenzé per a obtindre p-xilé i, en el millor dels casos, ser una alternativa a la zeolita ZSM-5, el catalitzador més comú per a l'obtenció de p-xilé. Al llarg d l'estúdi, s'han analitzad parámetres como el tipus de potencial inter-atómic utilitzat, els coeficientes de difusió i les energies d'interacció de diferents compostos orgánics, així como el tamany i estructura dels canals de diferents zeolites candidates. En cada un dels capítols d'aquesta tesi doctoral, es veuen reflexats els diferents conceptes descrits anteriorment. El capítol 1, permet al lector introduïr-se en l'escenari de l'indústria petroquímica, conéixer l'estrecha relació d'aquesta amb les zeolites i compendre el concept del tráfic molecular. El capitol 2 te com a objetiu donar a conéixer les bases de la metodología utilitzada per a la realització i obtenció dels resultats, així com compendre els fonaments de la dinámica molecular. Aquest capítol prepara al lector per a compendre les dades que s'han obtingut més endevant. El capítol 3 es el mes extens i mostra els resultats obtinguts en les diferents fases de la investigació, així com l'análisi d'aquests resultats. Aquest capítol, es pot dividir en tres parts, sent cadascuna d'elles, el punt de partida per a compendre la següent. En una primera part, els resultats es centren en l'ús de zeolites de porus mitjá i en l'elecció d'un potencial que permeti definir els sistemas zeolita+orgánic. Desde aquest punt, la segunda part dels resultats pren aquesta informació per a abarcar sistemas de zeolites de tipus multi-porus, amb tamanys de porus mitjá y gran. Així mateix, aquesta segona part es reforça amb l'inclusió de més molécules orgániques relacionades en la reacció de transalquilació de tolué amb trimetilbenzé. Amb tota aquesta informació s'estableix que la zeolita UWY es el candidat més adecuat d'entre las zeolites multi-porus comprobades. La tercera y última part del capítol es centra, precisament, en la zeolita UWY i en els esforços per crear un sistema més semblant a la realitat experimental, passant d'una estructura de només SiO2 a una d'alumino-silicat. Per altra banda, aquesta última part també aborda temes com el mecanisme de la reacció de tranalquilació, els possibles estats de transició i l'estabilitat de les molécules dintre dels canals de la zeolita. Finalment, el capítol 4 resumeix i exposa les conclusions generals obtingudes en aquesta tesi doctoral, donant una perspectiva global del treball realitzat, el cumplimient dels objetius inicials i la valoració dels resultats obtinguts. Per tots aquests motius, els resultatas d'aquest treball, contribueixen a reforçar el coneixement de la difusió intra-cristal.lina en les zeolites. / Toda Calderón, J. (2018). Reconversión de compuestos aromáticos de 9 carbonos a xilenos usando métdodos computacionales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/99566

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3370662 bytes, checksum: 90e3d0329ff36fc87f36cb1ccfe5ebfe (MD5) Previous issue date: 2011-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Synthetic manganese porphyrins comprise the most potent mimics of Superoxide Dismutases (SOD) and redox modulators in vivo. Superoxide (O2 ) and its reactive oxygen/nitrogen species progenies are associated to numerous human pathologies, such as stoke, cardiovascular conditions among others. The effectiveness of ortho Mn N-tetrapyridylporphyrin derivatives (MnT-2-PyP) as SOD mimics has been achieved by appropriate choice of the substituent on the pyridyl moieties to control lipophilicity, charge distribution, and electrostatic facilitation to O2 approach. Hereon we evaluate the semiempirical method PM6 on the treatment of manganese porphyrins based on a comparison over the structural features obtained theoretically and experimentally. Our evaluation on PM6 method showed us that it would not be an appropriate choice on the treatment of our interest complexes and then we decided to carry out a DFT level of theory treatment of MnXM-2-PyP (X = B, Tr, T), where each X indicates the sequencial methylation of the pyridyl groups, entailing an increase of positive charges. We investigate the effect of this increasing charge on some geometrical and electronic properties of aqua high-spin complexes. Geometry optimizations were performed with NWchem6.0 package, applying UDFT/B3LYP method (for a quintet or sextet spin state) with a 6-311G(d,p) basis set for all atoms except Mn where LANL2DZ ECP was used. Vibrational analysis was carried out, followed by an NBO analysis on the optimized structures with Gaussian 2009 package. For the Mn(II)P(H2O) systems studied, the NBO charge in the Mn atom increases with methylation and overall positive charge of the compound. The presence of a single water molecule as axial ligand drives Mn out of the porphyrin plan. An increase in positive charge is accompanied by an increase in Mn-N bond length, while Mn-O bond is shortened. We also point out the fact that the HOMO orbital of these complexes are primarily constituted of d orbitals basis functions from the metal center, and the addition of positive charges contribute to stabilize these orbitals. For the Mn(III)P(H2O)2 systems, the extra coordination water renders Mn nearly within the porphyrin plane. The HOMO orbital is now related to a double-occupied orbital while the LUMO orbital is given by about 55% of d orbitals and resembles the HOMO of Mn(II) species. These results may shed some light on the electronic and structural features underlying the catalytic activity of these compounds. / Porfirinas sintéticas de manganês compreendem os mais potentes mímicos da Superóxido Dismutase e moduladores redox in vivo. O Superóxido (O2 ) e suas espécies derivadas estão associados a numerosas patologias humanas, como derrame, doenças cardiovasculares, entre outras. A grande efetividade dos derivados da orto Mn N-tetrapiridilporfirina como mímicos de SOD tem sido atingida através da escolha apropriada do substituinte nas vizinhanças piridil de modo a controlar a lipofilicidade, distribuição de carga e facilitação eletrostática para a aproximação do O2 . Doravante avaliamos o método semi-empírico PM6 para o tratamento de porfirinas de manganês baseados numa comparação acerca de características estruturais obtidas teoricamente e experimentalmente. Nossa avaliação do método PM6 mostrou que este não seria uma escolha apropriada para o tratamento dos complexos de nosso interesse, então decidimos realizar uma abordagem em nível DFT das MnXM-2-PyP (X = B, Tr, T), onde cada X indica a seqüente metilação dos grupos piridil gerando um acréscimo das cargas positivas. Investigamos o efeito deste aumento de cargas em algumas propriedades geométricas e eletrônicas dos complexos aquosos de alto spin. Otimizações de geometria foram realizadas com o pacote NWchem6.0, aplicando o método UDFT/B3LYP (para estados quinteto ou sexteto) com um conjunto de base 6-311G(d,p) para todos os átomos exceto Mn, onde o ECP LANL2DZ foi usado. Desempenhamos uma análise vibracional seguida de análise das cargas NBO no pacote Gaussian09. Para os sistemas Mn(II)P(H2O) estudados, a carga NBO no átomo de Mn cresce com a metilação. A presença de uma única molécula de água como ligante axial leva o Mn para fora do plano da porfirina. O aumento na carga positiva é acompanhado por um aumento na distância Mn-N, enquanto a distância Mn-O é encurtada. Apontamos o fato de que o orbital HOMO destes complexos são primariamente constituídos de funções de base dos orbitais d do centro metálico, e a adição de cargas positivas contribui para estabilizar este orbital. Para os sistemas Mn(III)P(H2O)2, a água de coordenação extra torna o Mn aproximadamente planar com relação ao plano da porfirina. O orbital HOMO é agora relacionado a um orbital duplamente ocupado, enquanto o LUMO é dado por cerca de 55% de orbitais d e assemelha-se ao HOMO das espécies Mn(II). Estes resultados podem trazer esclarecimentos sobre características relacionadas à atividade catalítica destes compostos.

Made available in DSpace on 2014-06-12T22:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3687_1.pdf: 3981617 bytes, checksum: 9ac59dfa2914ea452900f2e5cce106b5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Compostos orgânicos derivados de líquens, ou compostos liquênicos, são metabolitos secundários de associações de fungos com algas; muitos desses compostos apresentam propriedades de interesse da indústria de medicamentos e cosméticos. O ácido úsnico é o composto mais estudado dessa classe, atualmente, e apresenta diferentes propriedades farmacológicas. Apesar do grande número de propriedades descritas na literatura para o ácido úsnico, no entanto, o número de estudos da química do composto ainda é bastante limitado, e ademais, dados químicocomputacionais são praticamente inexistentes. Este trabalho é um estudo computacional e espectroscópico das propriedades do ácido úsnico, e consiste da determinação da metodologia mais adequada ao cálculo de dibenzofuranos através de análise quimiométrica, de cálculos químicoquânticos da estrutura molecular do composto, da comparação dos dados calculados com dados experimentais, e da avaliação de diferentes efeitos e interações que possam explicar desvios nas propriedades esperadas ou lacunas nos estudos espectroscópicos. Os resultados indicam que métodos DFT e funções de base medianas incluindo efeitos de polarização são as que melhor reproduzem os dados cristalográficos experimentais. Adicionalmente, fica evidente a importância das ligações de hidrogênio nas propriedades do composto; as ligações podem ser formadas intramolecularmente ou intermolecularmente. Diferentes tipos de dímeros formados, além de complexos ácido úsnico-solvente, permitem observar tendências estruturais, energéticas e espectroscópicas, que ajudam a explicar a ausência de sinais de hidroxila esperados no infravermelho, bem como diferenças nos espectros de ressonância magnética nuclear adquiridos em diferentes solventes

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2017-10-25T13:39:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Januario Kordiak.pdf: 1907122 bytes, checksum: a65c6272637170bbfa2b17ce2175c777 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-25T13:39:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Januario Kordiak.pdf: 1907122 bytes, checksum: a65c6272637170bbfa2b17ce2175c777 (MD5) Previous issue date: 2017-08-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O ensino de ligações químicas é uma das fases mais importantes no processo de ensino-aprendizagem da Química. Todavia, existe uma grande necessidade de introduzir aos educandos do Ensino Médio a conexão entre a ligação química e a sua natureza quântica. Para alcançar esse objetivo utilizou-se o método de Hückel, um método simples desenvolvido em pesquisas em Química Teórica, antes do início da química computacional. Como metodologia avaliativa o método foi contraposto com as concepções prévias e posteriores dos educandos e, separadamente, com as concepções de educandos ensinados pelo método tradicional, ou seja, quadro, giz e livro. Foi observado que o uso de conceitos atuais, principalmente com o uso do computador, melhorou as argumentações por parte dos educandos ao definirem as ligações químicas, indicando que as aplicações da química quântica aliada a programas computacionais contribuem para resultados expressivos no processo de ensino-aprendizagem da Química. / The nature of chemical bond is essential to understand chemistry concepts, mainly, at initial process in high school. From quantum mechanics concepts was possible describe the chemical bond basing in electronic density, which around the nucleus between two atoms. Hückel method was the first method presented to solve the Schrodinger Equation in approximate level and it reached good qualitative results for aromatic compounds indicating the feasibility of the computational chemistry. However, the Hückel method based on matrix is in accordance with molecular geometry proposed; then, the resolution of such method is possible for students in high level. From this idea, we presented the Hückel method as fundamental to understand the chemical bond for students in the first and second years of high school and we applied questions to evaluate the chemical bond knowledge before/after the Hückel method. We observed that there was increase and reinforce of the chemical bond concept for students.

La presente Tesis Doctoral describe la síntesis y la aplicación catalítica de diferentes familias de ligandos quirales derivados de aminoácidos naturales que poseen la capacidad de coordinarse a metales de transición. Estos complejos metálicos pueden actuar como catalizadores en reacciones enantioselectivas de formación de enlaces C-C. Los ligandos de tipo amino amida permiten la obtención de complejos metálicos con diversos metales de transición. Los complejos de Ni (II) se emplearon en la adición enantioselectiva de reactivos de dialquilzinc a aldehídos. El resultado más significativo fue la posibilidad de ejercer un estereocontrol dual sobre la enantioselectividad del producto de adición en función de la estequiometría del complejo de Ni (II) empleado en la catálisis. Adicionalmente se ha estudiado su actividad al soportar las amino amidas sobre resinas de tipo Merrifield. En la reacción de adición enantioselectiva de compuestos de dialquilzinc a aldehídos, las resinas funcionalizadas forman complejos metálicos de Zn (II) que actúan como excelentes catalizadores favoreciendo la formación de alcoholes secundarios de configuración S. Por otra parte, los complejos metálicos de Ni (II) también han mostrado actividad como catalizadores quirales pudiendo controlar la estereoquímica del producto de adición en función de la estructura del catalizador, es decir, variando la estequiometría del mismo. La síntesis y aplicación de ligandos con estructura de bis(amino amida) también se ha estudiado. Los complejos de Zn (II) han mostrado una eficiente actividad catalítica en las adiciones de dialquilzinc a aldehídos. Sin embargo, cuando el metal utilizado es Ni (II), se observa un cambio de topicidad en la configuración del enantiómero obtenido, en función de la longitud del puente bisamídico de los complejos de Ni (II). Ello nos permite alcanzar un estereocontrol dual a partir de un único enantiómero del componente quiral de partida. Finalmente se ha llevado a cabo un estudio teórico de las reacciones de adición de reactivos de dialquilzinc a aldehídos mediante el uso de los cálculos computacionales a nivel DFT (B3LYP).

La primera parte de la tesis se dedica al estudio del mecanismo de una reacción de activación C-H por un complejo de niobio. Se racionalizó el mecanismo de activación de enlaces C-H del benceno por el complejo TpMe2NbCH3(c-C3H5)(MeCCMe). El intermedio clave es un complejo inusual de 2-ciclopropeno. Conseguimos también racionalizar las selectividades obtenidas para la activación de varios alquilaromáticos por el complejo de niobio 2-ciclopropeno. También se investigó el papel del ligando alquino en estos complejos y su posible papel en procesos de migración de ligandos. En la segunda parte de la tesis, se investigaron las reacciones de acoplamiento cruzado con reactivos basados en silicio. Los resultados sugieren que la transmetalación es más fácil después de la disociación de la fosfina, o cuando un ligando bromuro está coordinado al paladio. El efecto beneficioso de la dibencilidenoacetona en el acoplamiento también fue aclarado. / The first part of the thesis is mainly devoted to the mechanism of a C-H activation reaction by a niobium complex. The mechanism of C-H bond activation of benzene by the TpMe2NbCH3-(c-C3H5)-(MeCCMe) complex was rationalized. The key intermediate is an unusual 2-cyclopropene complex. We rationalized the selectivities obtained for the activation of several alkylaromatics by the 2-cyclopropene niobium complex. The intriguing role of the alkyne ligand of the same complex, and its possible role in the migration processes, was investigated. In the second part of the thesis, we focused on the silicon based cross-coupling. The results suggest than the transmetalation is easier after phosphine dissociation, and in presence of the bromide ligand on the palladium. The beneficial effect of dibenzylideneacetone on the coupling was clarified.

The theoretical description of bistable materials requires dealing with the interplay of various phenomena, like temperature, environmental effects and electron correlation. We developed a procedure to combine the benefits of the molecular dynamics techniques with the accuracy of the ab initio wave function based methods including various models for the surroundings. The combination of these computational methods involved the making of specific software tools. The proposed procedure has been applied successfully, obtaining good agreements with experimental data, on organic molecules in solvent (cytosine tautomers in water), crystalline materials (NiO, LaMnO3 and TTTA) and inorganic spin-crossover compounds (FeII(bpy)3). We achieved a significant improvement in the description of their absorption spectra: including ligand-to-metal and metal-to-metal charge transfer processes, formally dipole forbidden transitions and the broadening of the spectral bands. Moreover, we observe dramatic changes on the electronic structure by incorporating the environmental effects on the theoretical model. / La descripció teòrica de materials biestables requereix el tractament de diversos fenòmens interactuants, com la temperatura, els efectes del medi i la correlació electrònica. S'ha desenvolupat un procediment que combina els beneficis de la dinàmica molecular amb la precisió dels mètodes ab initio basats en la funció d'ona incloent diferents models de l'entorn. La combinació d'aquests mètodes computacionals ha involucrat la creació de programari específic. El procediment proposat ha estat aplicat amb èxit, obtenint bona concordança amb els experiments, a molècules orgàniques en solvent (citosina en aigua), materials cristal•lins (NiO, LaMnO3 i TTTA) i compostos spin-crossover inorgànics (FeII(bpy)3). S'ha assolit una millora significativa en la descripció del seus espectres d'absorció: incloent la transferència de càrrega lligand-metall i metall-metall, les transicions formalment prohibides per dipol i l'eixamplament de les bandes espectrals. A més, s'observen canvis importants en l'estructura electrònica al incorporar els efectes de l'entorn en el model teòric.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2208268 bytes, checksum: a713e84bf72b1325038dab0816e190d4 (MD5) Previous issue date: 2009-11-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work the origin of the π−π-staking conformation stability of 5S in the 8-acrylate phenylmenthol 5 was revisiting. The geometries of 5S and 5T conformers were optimized from HF method and the MPW1B95 functional; and the geometries of the 11S and 11T conformers have been optimized from HF, MP2 methods and MPW1B95 functional. All calculations were performed on 6-311 + + G (2d, 2p) 6d as level of calculation. Using the optimized geometries of 5S, 5T, 11S and 11T (from MPW1B95/6-311 + + G (2d, 2p) 6d), were performed 15 energy single-point calculations, investigating various computational methods (ab initio, DFT and semiempirical). We also described the spectroscopic (1H NMR) and theoretical (DFT and ab initio) studies of 3-naphytylpropylcrotonate (12) and 3- naphytylpropylsorbate (21). The geometries of 12S and 12T conformers have been optimized from MP2, HF methods and B3LYP, LSDA and MPW1B95 functionals using 6-311+G(d,p) as calculation level. Finally, we describe the synthesis of 12 and 21 (the unpublished) in 3 steps of each synthesis (19% and 22% respectively of total yields) and the trans geometries of 12T and 21T were characterized as the most stable in the conformational equilibrium of 12 and 21. / Neste trabalho a origem do motivo para a maior estabilidade da conformação de 5S no acrilato de 8-fenilmentol 5 foi investigada. As geometrias dos confôrmeros 5S e 5T foram otimizadas nos métodos HF e no funcional MPW1B95; e as geometrias dos confôrmeros 11S e 11T foram otimizadas nos métodos HF, MP2 e o funcional MPW1B95. Todos os cálculos usaram 6-311++G(2d,2p)6d como nível de cálculo. Usando as geometrias otimizadas de 5S, 5T, 11S e 11T (por MPW1B95/6-311++G(2d,2p)6d), foram efetuados 15 cálculos de energia no ponto, investigando metodologias computacionais variadas (ab initio, DFT e semiempirico). Descrevemos também o estudo espectroscópico (RMN 1H) e teórico (DFT e ab initio) do crotonato de 3-naftilpropila (12) e o sorbato de 3-naftilpropila (21). As geometrias dos confôrmeros de 12S e 12T foram otimizadas com os métodos MP2, HF e os Funcionais B3LYP, LSDA e MPW1B95 usando 6- 311+G(d,p) como nível de cálculo. Finalmente, descrevemos a síntese total de 12 e 21 (inéditas na literatura) em 3 etapas de síntese cada (19% e 22% respectivamente de rendimentos globais) e caracterizamos por 1H RMN a geometria trans 12T e 21T como a mais estável no equilíbrio conformacional de 12 e 21.