Estudo de barreiras rotacionais internas do Etano, e derivados substituídos por Bromo, Cloro, Flúor e Iodo utilizando a teoria Atoms in Molecules – aim

• Autor(a) principal: Filho, Sílvio Quintino de Aguiar
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFT
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11612/3125
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Barreiras rotacionais; Efeitos estereoeletrônicos; Etanos substituídos; Átomos em moléculas; Rotational barriers; Stereoelectronic effects; Substituted ethanes; Atoms in molecules

A presença de rotação interna em ligações carbono-carbono (C-C) é essencial para análise conformacional de moléculas orgânicas e o seu entendimento é grande relevância na química, bem como em diversas outras áreas. No entanto, para os compostos de etano substituídos por cloro, C2H5Cl, C2H4Cl2 e C2H3Cl3, a altura da barreira rotacional aumenta à medida que os cloros são adicionados ao etano, apresentando valores experimentais de: 3,53; 4,26 e 5,20 kcal mol-1, respectivamente. Diferentemente, a altura das barreiras rotacionais das moléculas substituídas por flúor, C2H5F, C2H4F2, C2H3F3, decrescem possuindo, respectivamente, os seguintes valores: 3,35; 3,32 e 3,13 kcal mol-1. Já para os compostos substituídos por bromo e iodo, C2H5Br, C2H4Br2, C2H3Br3, C2H5I, C2H4I2 e C2H3I3 não há resultados experimentais. Tendo em vista que os átomos são halogênios e a convergência oposta das barreiras rotacionais dos compostos de flúor e cloro acima, bem como a falta de explicação adequada e também falta de resultados experimentais, o trabalho estudou os compostos utilizando os métodos HF, B3LYP, MP2, MP3, MP4, QCISD(T), CCSD(T), e as teorias compostas G3 e G3CEP. A origem das barreiras foi investigada através de cálculos da teoria quântica de átomos em moléculas (do inglês, QTAIM). Os resultados obtidos para os etanos substituídos por cloro e flúor mostram que os métodos mais precisos foram as teorias G3CEP e G3, apresentando desvios absolutos médios pequenos, na ordem de 0,10 e 0,12 kcal mol-1 respectivamente. Os resultados dos métodos para os compostos substituídos por Br e I evidencia que a barreira rotacional aumenta com o número de átomos adicionados seguindo a mesma tendência que o cloro. Pela análise QTAIM foi possível evidenciar que a altura da barreira rotacional dos compostos substituídos por cloro aumenta devido à grande densidade eletrônica do átomo de cloro, que acarreta numa maior repulsão entre os átomos. Já para os compostos substituídos por flúor, a altura da barreira rotacional diminui, resultado da prevalência do efeito de hiperconjugação sobre o efeito estérico, pois o átomo de flúor apresenta uma pequena nuvem eletrônica e, dessa forma, fica mais fácil dos elétrons passar para um orbital antiligante de uma ligação com simetria adequada. Os resultados QTAIM para os compostos substituídos por bromo e iodo são semelhantes ao dos compostos substituídos por cloro, em que, o aumento das barreiras de torção se dá pela forte repulsão estérica, uma vez que os átomos de bromo e iodo são mais volumosos que o cloro.