Avaliação do efeito solvente: isômero MC-TTC da merocianina em metanol
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) |
Texto Completo: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3956 |
Resumo: | As moléculas de espiropiranos (SP) isomerizam à merocianinas (MC) ao serem expostas a fatores externos como radiação, mudanças de temperatura, diferentes solventes etc. O fenômeno que foca na influência do solvente na mudança das propriedades eletrônicas é chamado de solvatocromismo, e pode ser observado pela mudança de coloração de um soluto em diferentes solventes. Neste trabalho partimos de um sistema contendo um isômero da meroicianina, a MC-TTC, em solução de metanol, para assim verificar as interações eletrônicas que expliquem esse fenômeno. A química computacional foi utilizada primeiramente com o software Gaussian 09, aplicando DFT, realizando simulações na fase líquida de forma implícita, por método IEFPCM. Cálculos de otimização de geometria, frequência vibracional e de carga atômica foram realizados com o funcional M06-2X e função de base 6-31G(d,p). A partir dos resultados obtidos deu-se sequência para as simulações de forma explícita. Pela mecânica clássica considerou-se as simulações de Monte Carlo para a solvatação explícita, no qual o software DICE 3.0 representou o sistema soluto-solvente considerando um ensemble NPT e campo de força OPLS. Desta forma foram obtidos resultados de função de distribuição radial, definindo a distância e a quantidade de metanol nas camadas de solvatação (1ª camada: 8 moléculas; 2ª camada: 17 moléculas), assim como interações átomo-átomo. Nestas, previu-se o comportamento das distribuições do solvente e sua maior concentração em determinadas regiões. Selecionou-se 50 configurações descorrelacionadas estatisticamente, direcionando-as a cálculos quânticos de metodologia TD-DFT. Nesta etapa manteve-se o funcional M06-2X e função de base 6-31G(d,p), e a solvatação implícita por IEFPCM para representação de interações de longas distâncias. Foram gerados espectros UV-Vis, onde se encontrou uma diferença significativa de aproximadamente 40 nm entre os valores máximos de absorção dessas 50 configurações. A mesma análise foi feita para a segunda camada de solvatação, e, como conjunto de resultados, confirmou-se que a representação explícita é eficiente em apresentar o fenômeno do solvatocromismo, e consequentemente, em entender os fatores que influenciam as interações soluto-solvente. |
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2023-09-282024-01-222024-01-22T12:37:16Z2024-01-22T12:37:16Zhttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3956As moléculas de espiropiranos (SP) isomerizam à merocianinas (MC) ao serem expostas a fatores externos como radiação, mudanças de temperatura, diferentes solventes etc. O fenômeno que foca na influência do solvente na mudança das propriedades eletrônicas é chamado de solvatocromismo, e pode ser observado pela mudança de coloração de um soluto em diferentes solventes. Neste trabalho partimos de um sistema contendo um isômero da meroicianina, a MC-TTC, em solução de metanol, para assim verificar as interações eletrônicas que expliquem esse fenômeno. A química computacional foi utilizada primeiramente com o software Gaussian 09, aplicando DFT, realizando simulações na fase líquida de forma implícita, por método IEFPCM. Cálculos de otimização de geometria, frequência vibracional e de carga atômica foram realizados com o funcional M06-2X e função de base 6-31G(d,p). A partir dos resultados obtidos deu-se sequência para as simulações de forma explícita. Pela mecânica clássica considerou-se as simulações de Monte Carlo para a solvatação explícita, no qual o software DICE 3.0 representou o sistema soluto-solvente considerando um ensemble NPT e campo de força OPLS. Desta forma foram obtidos resultados de função de distribuição radial, definindo a distância e a quantidade de metanol nas camadas de solvatação (1ª camada: 8 moléculas; 2ª camada: 17 moléculas), assim como interações átomo-átomo. Nestas, previu-se o comportamento das distribuições do solvente e sua maior concentração em determinadas regiões. Selecionou-se 50 configurações descorrelacionadas estatisticamente, direcionando-as a cálculos quânticos de metodologia TD-DFT. Nesta etapa manteve-se o funcional M06-2X e função de base 6-31G(d,p), e a solvatação implícita por IEFPCM para representação de interações de longas distâncias. Foram gerados espectros UV-Vis, onde se encontrou uma diferença significativa de aproximadamente 40 nm entre os valores máximos de absorção dessas 50 configurações. A mesma análise foi feita para a segunda camada de solvatação, e, como conjunto de resultados, confirmou-se que a representação explícita é eficiente em apresentar o fenômeno do solvatocromismo, e consequentemente, em entender os fatores que influenciam as interações soluto-solvente.Spiropyrans (SP) isomerize to merocyanines (MC) when exposed to external factors such as radiation, temperature changes, different solvents, etc. The phenomenon that focuses on the influence of the solvent on changing electronic properties is called solvatochromism and can be observed by the change in color of a solution with the same solute in different solvents. In this study we started from a system containing an isomer of merocyanine, MC-TTC, in methanol solution, to verify the electronic interactions that explain this phenomenon. Computational chemistry was first used with the Gaussian 09 software, applying Density Functional Theory (DFT), carrying out simulations in the liquid phase implicitly, using the IEFPCM method. Geometry optimization, vibrational frequency and atomic charge calculations were performed with the M06-2X functional and 6-31G(d,p) basis function. With the results obtained, the simulations were followed explicitly. Using classical mechanics, Monte Carlo simulations were considered for explicit solvation, in which the DICE 3.0 software represented the solute-solvent system considering an NPT ensemble and OPLS force field. As result, radial distribution function was obtained, defining the distance and quantity of methanol in the solvation shells (1st: 8 molecules; 2nd: 17 molecules), as well as atom-atom interactions. In these, the behavior of the solvent distributions and its highest concentration in certain regions were predicted. Fifty statistically uncorrelated configurations were selected, directing them to quantum calculations using the TD-DFT methodology. At this stage, the M06-2X functional and 6-31G(d,p) base function were maintained, such as the IEFPCM method, to represent long-distance interactions. UV-Vis spectra were generated, where a significant difference of approximately 40 nm was found between the maximum absorption values of these 50 configurations. The same analysis was carried out for the second solvation shell, and, as a summary of the results, it was confirmed that the explicit representation is efficient in presenting the phenomenon of solvatochromism, and consequently, in understanding the factors that influence solute-solvent interactions.porUniversidade Federal de ItajubáPrograma de Pós-Graduação: Mestrado - Multicêntrico em Química de Minas GeraisUNIFEIBrasilIRN - Instituto de Recursos NaturaisCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICASolvatocromismoEspiropiranosMerocianinasAvaliação do efeito solvente: isômero MC-TTC da merocianina em metanolinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisLOPES, Juliana Fedocehttp://lattes.cnpq.br/3505620044396566http://lattes.cnpq.br/5539737879778311CUNHA, Débora AssumpçãoCUNHA, Débora Assumpção. Avaliação do efeito solvente: isômero MC-TTC da merocianina em metanol. 2023. 87 f. Dissertação (Mestrado em Multicêntrico em Química de Minas Gerais) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2023.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEILICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/3956/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALDissertação_2024001.pdfDissertação_2024001.pdfapplication/pdf3209702https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/3956/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_2024001.pdf50ff265608b7a23a06f7b87149a28ba2MD51123456789/39562024-04-03 10:45:31.7oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442024-04-03T13:45:31Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false |
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