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Previous issue date: 2011-09-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Mesoionic compounds are a class of molecules which have attracted the interest of scientific community since the late nineteenth century. Their unique structure has proved to be a challenge for researchers who intended to satisfactorily describe and define it. Those compounds are five-membered heterocyclic rings which possess a delocalized structure clearly separated in two regions: one with a positive charge and the other with a negative one.
In this work the electronic structures of three different mesoionic rings (labeled NOO, NSS and NNCS) were investigated. Several structures were build for each ring using different combinations of substituents.
Ground state geometries of 54 structures were fully optimized through DFT calculations using M06-2X functional and a cc-pVTZ basis set. NBO calculations were also performed to obtain further electronic structure data. In addition, four aromatic indexes were calculated for each molecule and a multivariate analysis was carried out using the calculated variables.
Results have shown that NOO mesoionic rings which had F atom as an electron-attractor substituent have experienced a bond breaking during the geometry optimization process, therefore, leading to acyclic structures. Also, results pointed out that the calculated Kohn-Sham frontier orbitals were delocalized throughout the structure which doesn t agree with the expected shapes of those orbitals by recent mesoionic definition. In addition, principal components analysis have grouped compounds with similar properties, even joining some molecules from different rings and separating some from similar rings.
Analysis pointed out that the substituent groups play a role as important as the ring structure itself on the electronic structure of those compounds. Also, results showed that recent mesoionic definition is not general enough and it can still be improved. / Os compostos mesoiônicos constituem uma classe de moléculas que tem atraído o interesse da comunidade científica desde o final do século XIX. A descrição e definição adequada desses compostos tem se mostrado um desafio para os pesquisadores que os estudam. Mesoiônicos são anéis heterocíclicos de cinco membros que possuem uma estrutura delocalizada e separada em duas regiões: uma com carga positiva e outra com carga negativa.
Neste trabalho, as estruturas eletrônicas de três diferentes anéis mesoiônicos (dos tipo NOO, NSS e NNCS) foram investigadas. Várias estruturas foram construídas para cada tipo de anel usando diferentes combinações de substituintes.
Geometrias de mínimo foram obtidas para 54 estruturas através da otimização com cálculos DFT usando o funcional M06-2X e o conjunto de funções de base cc-pVTZ. Cálculos NBO também foram feitos para obtenção de dados adicionais relativos à estrutura eletrônica. Além disso, quatro índices de aromaticidade foram calculados para cada molécula e uma análise multivariada foi realizada usando as variáveis calculadas.
Resultados mostraram que os anéis mesoiônicos do tipo NOO que continham o átomo de flúor como substituinte atrator de elétrons sofreram uma quebra de ligação durante o processo de otimização de geometria, dando origem a estruturas acíclicas. Adicionalmente, os orbitais de Kohn-Sham de fronteira calculados delocalizaram-se pelas estruturas; apresentando uma forma diferente da esperada pela definição mais recente de mesoiônicos. Além disso, a análise de componentes principais agrupou compostos com propriedades similares, em alguns casos juntando algumas moléculas de diferentes anéis mesoiônicos e separando outras de anéis similares.
As análises indicaram que os substituintes afetam de modo significativo a estrutura eletrônica desses compostos, tendo um papel tão importante quanto à própria estrutura do anel. Além disso, resultados indicam que a definição mais recente de mesoiônicos não é suficientemente geral, podendo ainda ser melhorada.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/7041 |
| Date | 02 September 2011 |
| Creators | Anjos, Italo Curvelo dos |
| Contributors | Rocha, Gerd Bruno da |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Química, UFPB, BR, Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1435648362225100898, 600, 600, 600, 600, 9054006085480167889, 1571700325303117195, 2075167498588264571 |
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