Universidade Federal do Pará Instituto de Ciências Exatas e Naturais Faculdade de Química Licenciatura em Química RELAÇÃO ENTRE TRANSFERÊNCIA DE CARGA E AS INTERAÇÕES INTERMOLECULARES EM COMPLEXOS DE HIDROGÊNIO HETEROCÍCLICOS Autores: Boaz G. Oliveira e Regiane C. M. U. de Araújo Professor: Fábio Alunos: Antonio José M. Silva Jesiel Cardoso F. da Silva Belém - 2009

Introdução O que São Compostos Heterocíclicos? Os compostos heterocíclicos correspondem a estruturas orgânicas, possuidores de um átomo no anel diferente de carbono, sendo oxigênio, enxofre e nitrogênio os heteroátomos mais comuns. Dentre os heterocíclicos mais importantes, destacam-se os epóxidos.

Oxirana Aziridina Oxirana—HF

Ligações de Hidrogênio A ligação de hidrogênio é uma interação, inter ou intramolecular, que ocorre entre um hidrogênio deficiente de elétrons (por exemplo, numa espécie HX, onde se considera o hidrogênio formando uma ligação química com o átomo X, mais eletronegativo do que hidrogênio) e uma região de alta densidade eletrônica (que pode ser simbolizada pela espécie R, a qual deve conter ou um par de elétrons não compartilhado ou, menos usualmente, elétrons π).

Ligação de Hidrogênio Intramolecular → Este tipo de ligação de hidrogênio ocorre quando uma mesma molécula apresenta, simultaneamente, um grupo doador e um grupo receptor de próton, em configuração espacial favorável, conforme pode ser observado na da Figura 1. Ligação de Hidrogênio Intermolecular → É formada quando um grupo doador de próton de uma molécula se associa com um grupo receptor de prótons da outra molécula, sendo este processo denominado associação (ou complexo de hidrogênio), como pode ser visualizado na Figura 2.

Figura 1 Figura 2

Sobre o Artigo Objetivo: O propósito do trabalho foi aplicar os métodos de cálculo de carga atômica, População de Mulliken, CHELPG, GAPT, AIM, na caracterização dos complexos de hidrogênio heterocíclicos C2H4O-HX (óxido de etileno) e C2H5N-HX (etilenimina) com X = F, CN, NC e CCH.

Transferência de Carga A transferência de carga ocorre através da interação entre orbitais ligantes () da molécula doadora de carga e antiligantes (*) da espécie doadora de próton. Y + HX ↔ Y---HX

Metodologia As geometrias dos complexos de hidrogênio heterocíclicos foram determinadas utilizando o programa Gaussian 98W. Foi aplicado o conjunto de funções de base 6-311++G(d,p) juntamente com o método DFT (“Density Functional Theory”) usando o funcional de troca/correlação híbrido B3LYP.

Resultados

Objetivos desse Trabalho Esse trabalho teve como objetivo comparar a metodologia utilizada pelo autor do texto (B3LYP/6-311++G(d,p)) e o método AM1. Desse modo, verificando se há diferença nos valores obtidos.

Metodologia As estruturas foram desenhadas no programa HyperChem Release 7.5, foi utilizado o visualizador GaussView, e para a efetuação dos cálculos foi usado o programa Gaussian 03W.

Resultados C2H4O -0.265364 C2H4O-HF -0.297702 Molécula AM1 (Mulliken) (O) C2H4O -0.265364 C2H4O-HF -0.297702 Molécula B3LYP/6-311++G(d,p) (Mulliken) (O) C2H4O -0.197110 C2H4O-HF -0.266477

Comparação de Resultados Molécula B3LYP/6-311++G(d,p) (Mulliken) (O) AM1 (Mulliken) (O) C2H4O -0.197110 -0.265364 C2H4O-HF -0.266477 -0.297702

Os métodos que empregam o uso de informações experimentais para substituir parâmetros, tais como integrais monoeletrônicas, são chamados de semi-empíricos e aqueles cuja solução é obtida realizando o cálculo de todas as integrais, sem introduzir considerações experimentais, são chamados métodos ab initio. De maneira geral, ambos têm a capacidade de descrever o estado eletrônico de uma molécula e podem determinar grande variedade de propriedades moleculares, tais como, calor de formação, ordem de ligação e densidade eletrônica. Os métodos ab initio podem ser aplicados para qualquer elemento químico, fato que não ocorre para os métodos semi-empíricos, pois estão limitados a parametrizações preestabelecidas para determinados átomos, que só podem ser modificados utilizando novos tipos de parametrização.

Referências OLIVEIRA, B. G. e ARAÚJO, R. C. M. U. de. Relação entre transferência de carga e as interações intermoleculares em complexos de hidrogênio heterocíclicos. Quim. Nova, Vol. 30, No. 4, 791-796, 2007.   SILVA, J. J. S. da. Estudo teórico de complexos de hidrogênio heterocíclicos com enfoque na determinação dos mecanismos de reação. 2006, 104f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Natureza, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa. MARTINS, J. B. L. et al. Análise Teórica da Interação de CO, CO2 e NH3 com ZnO. Quim. Nova, Vol. 27, No. 1, 10-16, 2004.