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Previous issue date: 2016-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The combined use of the Sequential QM/MM method with the ASEC mean field
approximation [1] and the Free Energy Gradient method [2] has been very successful in
describing the electronic structure of molecules in solution [3]. The advantage of this
combination is that it permits the usage of an atomic- level modeling of the whole
system, in contrast to continuum models, and, at the same time, it is less computationally
expensive than ab initio or QM/MM simulations, even allowing the employment of more
sophisticated electronic structure methods. In this context, the present work deals with
the study of conformational and electronic structure, in solvent medium, of two organic
compounds, DMACA and Phenol Blue, which have in common the characteristic of having
acceptor-donor groups. The study is conducted in the presence of nonpolar, polar protic
and polar aprotic solvents. It is adopted as basic methodology the ASEC-FEG, but also it
is made a study with a continuum method, namely PCM. The results show that the solvent
effect causes a significant geometric distortion of the molecules of interest while causing
an internal charge displacement from donor group to acceptor group. Both effects are
more pronounced in protic and aprotic solvents but mainly in protic solvents, in which
hydrogen bonds lead to a greater solute polarization. The absorption spectra of these
molecules, calculated by TD-DFT (CAM-B3LYP), directly reflect these changes. For all
solvents, the absolute values of electronic transitions and their respective solvatochromic
shifts are in good agreement with the experimental results. / O uso combinado de métodos QM/MM sequencial com uma aproximação de
campo médio (ASEC) [1] e o método do Gradiente de Energia Livre [2] tem tido sucesso
na descrição da estrutura eletrônica de moléculas em solução [3]. Uma das vantagens
dessa combinação é que ela permite o tratamento do sistema soluto-solvente em um
nível atomístico, em contraste com modelos contínuos, e tem a vantagem de, ao mesmo
tempo, ser uma metodologia menos cara computacionalmente do que simulações QM/MM
ab initio [4]. Nesse contexto, o presente trabalho versa sobre o estudo da estrutura
conformacional e eletrônica, em meio, de dois compostos orgânicos, DMACA e Phenol
Blue, que tem em comum a característica de possuir grupos aceitador e doador de elétrons.
O estudo é realizado na presença de solventes apolares, polares apróticos e polares próticos.
Adota-se como metodologia básica o método QM/MM sequencial utilizando o ASEC, mas
faz-se também um estudo com um método contínuo conhecido, o PCM. Os resultados
mostram que o efeito de solvente provoca uma signifativa reestruturação geométrica
das moléculas de interesse, ao mesmo tempo em que causa um deslocamento interno
de carga do grupo doador para o grupo aceitador. Os dois efeitos são mais pronuciados
em solventes apróticos e próticos, mas principalmente nos solventes próticos, em que
as ligações de hidrogênio levam a uma maior polarização do soluto. Essas mudanças
refletem diretamente no espectro de absorção, calculado por TD-DFT (CAM-B3LYP),
dessas moléculas. Dos meios apolares, passando pelos polares apróticos, indo até os polares
próticos, os valores absolutos das transições eletrônicas e seus respectivos deslocamentos
solvatocrômicos encontram-se em bom acordo com os resultados experimentais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/5506 |
| Date | 29 February 2016 |
| Creators | Franco, Leandro Rezende Franco |
| Contributors | Georg, Herbert de Castro, Georg, Herbert de Castro, Martins, João Batista Lopes, Castro, Marcos Antônio de |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Fisica (IF), UFG, Brasil, Instituto de Física - IF (RG) |
| 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 UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 3162138865744262028, 600, 600, 600, 600, -4029658853652049306, 4652787352762697830, 2075167498588264571 |
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