Estudo teórico do equilíbrio tautomérico e conformacional de B-dicetonas.

• Autor(a) principal: Silva Filho, Alex Sandro Nascimento da
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório institucional da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) (RI-UFRPE)
• Texto Completo: https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/4328
• topic: Tautomerismo; Análise conformacional; Compostos orgânicos

As [beta]-dicetonas são uma classe de compostos orgânicos caracterizada pela presença de duas carbonilas separadas por uma unidade de carbono. Historicamente, o estudo de suas estruturas forneceu os primeiros dados experimentais do fenômeno denominado tautomerismo ceto-enol, além do equilíbrio particular entre distintas formas enólicas ser uma fonte de dados para o estudo de processos de transferência de próton com barreira de baixa energia. Nesses trabalhos, em geral, as análises termodinâmicas são baseadas em espectroscopia de ressonância magnética nuclear (R.M.N.) e a avaliação das constantes dos equilíbrios ceto-enol e enol-enol são realizadas a partir de estudos teóricos por meio de ferramentas de química computacional analisando estruturas de mínimo de cada equilíbrio. Poucos trabalhos teóricos sobre sistemas [beta]-dicetonas estimam as barreiras energéticas do tautomerismo e sua relação com o substituinte e a polaridade do meio, e estes poucos o fazem utilizando métodos de alto custo computacional com conjuntos de base grandes e comumente sem um estudo das espectroscopias vibracional e de absorção eletrônica. Com a motivação de contribuir nesta área de investigação, neste trabalho foi realizado um estudo teórico dos equilíbrios conformacional, ceto-enol e enol-enol para a seguinte série de [beta]-dicetonas: acetilacetona (Acac), benzoilacetato (Bzac), dibenzoilacetona (Dbm), trifluordibenzoilacetona (Btfa), trifluoracetilacetato (Tfac) e Haxafluoracetilacetato (Hfac), onde foram utilizados métodos de baixo custo computacional, sendo eles o método semiempírico AM1, o método da teoria do funcional de densidade com funcional B3lyp e o método ab initio Hartree-Fock (HF), os dois últimos com o uso da base 6-31G. Os resultados segundo os métodos utilizados mostraram concordância com dados experimentais da literatura em relação aos tautômeros cetônicos terem maior liberdade conformacional rotacional do anel cetônico em comparação com os tautômeros enólicos. Em relação ao equilíbrio ceto-enol, observa-se a influência dos grupos substituintes nas barreiras energéticas, no caso dos compostos estudados, o grupo fenílico (Ph) reduzindo a altura da barreira, e o trifluormetílico (CF3) aumentando. É notado também que os estados de transição (TS) do equilíbrio ceto-enol comportam-se segundo o postulado de Hammond, tendo sua energia desestabilizada quando possui estrutura semelhante à forma cetônica, a qual tem maior energia que a enólica, e a energia estabilizada, quando se assemelha ao tautômero enólico, em geral mais estável. No equilíbrio enol-enol, a barreira apresenta o mesmo comportamento que no caso ceto-enol, sendo influenciada pelos substituintes. Com uso das análises teóricas vibracional, estimativa da barreira de Gibbs, previsão estrutural, análise populacional de orbitais moleculares e previsão de espectros de absorção no ultravioleta, foi verificado que o estado de transição apresenta uma estrutura estável o suficiente para propiciar o estabelecimento de um equilíbrio ultradinâmico entre os mínimos reagente e produto. As [beta]-dicetonas que apresentam grupos fenílicos permitem caracterizar tal equilíbrio de maneira mais consistente. É atrelado à centralização do hidrogênio um caráter iônico ou covalente, conforme é encontrada uma maior barreira com TS ou menor, respectivamente. O grupo substituinte Ph reforça o caráter iônico, enquanto os grupos CH3 e CF3 o caráter covalente.