Análise conformacional do 2-Aminoetanol e derivados através de cálculos teóricos e espectroscopia no infravermelho

• Autor(a) principal: Melara, Vinícios Kemper
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28014
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA; Análise conformacional; Ligação de hidrogênio; Análise espectral; Calibração - Testes; Conformational analysis; Hydrogen bonding; Spectrum analysis; Calibration - Testing

A conformação de uma molécula é regida pelas interações intramoleculares que ela apresenta, destacando-se os efeitos estérico, eletrostático, hiperconjugativo e as ligações de hidrogênio. Em amino-álcoois, as ligações de hidrogênio intramoleculares (LHI) podem ser formadas tanto como O-H···N ou N-H···O, visto que ambos os átomos O e N podem atuar como próton-doadores e próton-receptores. Compostos 1,2- dissubstituídos com grupamentos eletronegativos são conhecidos por apresentarem o chamado efeito gauche, por serem mais estáveis em sua forma gauche ante a conformação anti, mas suas causas são variáveis e ainda amplamente discutidas. O trabalho apresenta um estudo sobre os compostos 2-R-etanol [R = NH2 (1), NHCH3 (2), N(CH3)2 (3) e NH(C6H5) (4)] e busca verificar a possibilidade de formação de LHI e seus efeitos na estabilidade conformacional e sua influência no efeito gauche, bem como analisar os efeitos da variação do volume dos grupos substituintes. Este estudo utilizou o software Gaussian09 com nível teórico M06-2X/cc-PVTZ para otimização geométrica, o software AIMALL para aplicação da Teoria Quântica de Átomos em Moléculas (QTAIM), o software NBO 6.0 para análise dos Orbitais Naturais Ligantes (NBO) e o software NCIPLOT para análise de Interações Não Covalentes (NCI), além da realização de análises por espectroscopia no infravermelho para os compostos 1- 3. Os resultados obtidos mostraram a clara preferência por conformações gauche, com tais conformações apresentando populações térmicas superiores a 90% para os quatro compostos. Através da análise de NBO determinou-se a existência de interações de transferência de carga ηN →σ*OH e ηO →σ*NH, sendo a primeira mais comum e intensa, que podem ser interpretadas como LHI O-H···N e N-H···O, respectivamente. Tais interações também foram identificadas por análise de NCI, mas não foram observadas sob a aplicação da QTAIM. A presença de um ou dois substituintes metílico ao nitrogênio aumentou a intensidade da interação ηN →σ*OH, embora a adição do segundo grupo desestabilize mais do que apenas um grupo devido a efeitos estéricos, indicando que a LHI é mais intensa no composto 2, resultado o qual foi corroborado pela análise de NCI, que indicou um maior valor para o sinal de λ2ρ(r) neste composto, o que se traduz como uma maior força atrativa. Entretanto, a adição de grupamentos metílicos impactou negativamente a formação de LHI ao se analisar apenas parâmetros estruturais, causando direto aumento no ângulo α(C-C-N). A presença de um anel aromático como substituinte no composto 4 diminuiu a intensidade da interação ηN →σ*OH devido a sua característica de atuar como retirador de elétrons por ressonância. Foi observado nas conformações gauche estabilização por interações hiperconjugativas antiperiplanares do tipo σH →σ*CN e σH →σ*CO, mais estabilizantes que as interações σN →σ*CO e σO →σ*CN presentes nas conformações anti. Análises de infravermelho confirmaram a presença de LHI O-H···N nos compostos 1-3.