Molecular structure determination of cyclootane by ab initio and electron diffraction methods in the gas phase

Quimica nova

De Almeida, Wagner B.¹ 

[1] Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte

关键词: cyclooctane;    conformational analysis;    ab initio calculations;    gas phase electron diffraction.  ;     ;    INTRODUÇÃO A determinação da estrutura de moléculas e complexos moleculares é sem dúvida uma das áreas fundamentais da química. Dependendo do estado físico em que o composto químico se encontra diferentes métodos experimentais podem ser empregados visando a elucidação da estrutura molecular. Os métodos físicos que tem mostrado ser de grande valor na obtenção de informações acuradas sobre a estrutura molecular dependem da interação entre radiação e matéria. A matéria pode espalhar a radiação com ou sem mudança na energia. Quando há transferência de energia;    existe em geral mudança no comprimento de onda da radiação;    e usualmente há absorção ou emissão em comprimentos de onda específicos. No sentido mais amplo;    estes efeitos são estudados por técnicas espectroscópicas. Uma vez que medidas espectroscópicas de frequência podem ser feitas com alta acuracidade;    parâmetros moleculares podem também ser determinados com grande precisão. Quando não há transferência de energia entre radiação e molécula (isto é;    o espalhamento ocorre sem mundaça no comprimento de onda);    o espalhamento é elástico. Os raios espalhados de moléculas diferentes;    ou de partes diferentes de uma mesma molécula;    irão se reforçar;    ou interferir em direções apropriadas;    e portanto;    efeitos de difração deverão ocorrer. Este princípio pode ser aplicado mesmo quando moléculas estão orientadas ao acaso no estado gasoso;    e difração de elétrons como praticado ordinariamente permite a determinação de dimensões de moléculas simples com considerável acuracidade. A maioria das técnicas que são adequadas para os estudo de moléculas individuais são utilizadas também no estudo de complexos moleculares. A espectroscopia de Raios-X nos oferece uma possibilidade real de determinar parâmetros geométricos para amostras na forma cristalina. Para o estudo de sistemas na fase gasosa a espectroscopia de absorção na região de microondas e espectroscopia rotacional-vibracional de alta resolução são as mais importantes. Para a determinação da conformação molecular em solução;    ressonância magnética nuclear;    e a uma certa extensão espectroscopia na região do infra-vermelho;    são as mais importantes. Estudos teóricos empíricos e quânticos sobre estrutura molecular tem aumentado consideravelmente. Bom acordo com experimento tem estimulado o aprimoramento dos métodos teóricos e consequente desenvolvimento e implementação de técnicas computacionais. Usualmente;    do ponto de vista do estudo teórico;    considera-se o sistema isolado no estado gasoso;    e comparação com resultados experimentais para o estado condensado;    por exemplo difração de raios-X;    pode não parecer muito coerente. Contudo;    desde que efeitos devido ao ambiente como os de empacotamento não sejam significativos a estrutura molecular na fase gasosa e sólida pode ser suficientemente próxima;    e comparação com dados cristalográficos se torna uma boa indicação da qualidade dos resultados teóricos. Um excelente exemplo são os composto do tipo 1;    2;    4 e 1;    3;    5-benzeno substituidos;    onde a conformação de menor energia na superfície de energia potencial para a molécula isolada na fase gasosa prevista no estudo teórico (ver Figura 1) se mostrou em ótima concordância com os dados cristalográficos [1]. ;    A espectroscopia na região do infra-vermelho tem também se mostrado uma importante fonte de informações que leva a determinação da conformação de moléculas. Um exemplo interessante é a molécula de 1;    2-ciclooctadieno onde a estrutura molecular foi determinada por métodos ab initio de cálculo2 e posteriormente a comparação entre os espectros vibracionais calculados teoricamente e medido experimentalmente para o líquido puro à temperatura ambiente3 mostrou a grande utilidade da espectroscopia vibracional na análise conformacional. Para sistemas na fase gasosa;    é possível uma comparação mais direta e realística com resultados obtidos de estudos teóricos para moléculas isoladas. Dentro deste contexto vale ressaltar que teoria e experimento podem atuar de forma complementar para a elucidação sem ambiguidades da estrutura molecular. Existem muitos exemplos na literatura onde as estruturas de moléculas e complexos moleculares na fase gasosa foram resolvidas com sucesso com o auxílio de cálculos mecânico quânticos;    sendo que em alguns casos as medidas experimentais não puderam ser interpretadas sem ambiguidade de forma a levar a elucidação definitiva da estrutura molecular4-9. O principal objetivo deste artigo é o de discutir a comparação entre previsões teóricas e experimentais no que diz respeito a determinação da estrutura molecular de sistemas na fase gasosa;    onde os resultados teóricos podem ser mais confortavelmente comparados aos experimentais. Foi escolhido como exemplo a molécula de ciclooctano;    a qual tem sido extensivamente estudada experimentalmente e teoricamente.  ;    DETERMINAÇÃO DA ESTRUTURA MOLECULAR;   

DOI  :  10.1590/S0100-40422000000500006

学科分类：化学（综合）

来源: Sociedade Brasileira de Quimica

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