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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.46.2018.tde-19072018-135708
Documento
Autor
Nome completo
Jessica Valença
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Olivato, Paulo Roberto (Presidente)
Kawano, Yoshio
Reis, Adriana Karla Cardoso Amorim
Temperini, Marcia Laudelina Arruda
Vinhato, Elisângela
Título em português
Análise conformacional e estudo das interações eletrônicas de alguns 2-heteroacetil-furanos -5 substituídos e do 2-cloroacetil-1-metilpirrol
Palavras-chave em português
2-cloroacetil-1-metilpirrol
2-heteroacetil-furanos -5-substituídos
Análise conformacional
Cálculos teóricos
Espectroscopia no infravermelho
Resumo em português
A presente tese trata do estudo conformacional e do estudo das interações eletrônicas de alguns 2-(2-haloacetil)-5-substituído: furanos e 1-metilpirrol (Série I), como também dos 2-[2'-(4'- substituído-fenilsulfanil)-acetil]-5-metilfuranos, 2-(2'-substituído-selenil-acetil)-5- metilfuranos (Série II) e 2-[2'-(4'- substituídos-fenilsufinil)-acetil]-5-metilfuranos (Série III) contendo substituintes doadores e atraentes de elétrons, além de hidrogênio, na posição 4 do grupo fenila. Foi constatada a ocorrência de isomerismo conformacional por espectroscopia no infravermelho em solventes de constante dielétrica crescente (n-C6-H14, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH3CN) em todas as séries estudadas. Os resultados obtidos por infravermelho são concordantes com as estruturas obtidas por otimização estrutural no nível de teoria M05-2X/aug-cc-pVTZ para a Série I e M06-2X/aug-cc-pVDZ para as Séries II e III, juntamente com o efeito de solvente simulado pelo método PCM. As interações eletrônicas foram investigadas por meio dos contatos interatômicos e por meio da análise das interações orbitalares (NBO). As estruturas cristalográficas dos compostos 2-[2'-(4'- metil-fenilsufinil)- acetil]-5-metilfurano (15) e 2-[2'-(4'- cloro-fenilsufinil)-acetil]-5-metilfurano (17) foram obtidas por difração de raio-X. Na Série I quatro conformações estáveis foram reveladas chamadas ac (sin), sp (sin), ac (anti) e sp (anti). Para o derivado do pirrol, há somente confôrmeros com a forma sin em relação ao diedro δ(Xhet-C-C=O), enquanto que nos derivados do furano predomina-se a forma anti. Os dubletos de vCO observados experimentalmente, decorrem do equilíbrio anticlinal (ac) / sinperiplanar (sp) do ângulo diedro α(O=C-C-Z), sendo a forma anticlinal a mais estável e de menor frequência de vCO em todos os compostos. O equilíbrio conformacional sin/anti é regido principalmente pelas interações eletrostáticas, enquanto o anticlinal/sinclinal depende de ambas as interações orbitalares e eletrostáticas. Na Série II para o composto com Z=SeMe foram revelados os confôrmeros ac(anti), o mais estável, e ac(sin), o de maior frequência de vCO, e desestabilizado em decorrência do efeito de campo repulsivo entre os oxigênios do anel aromático e da carbonila. Já para os compostos com Z=SePh, SPhW, ocorrem três conformações estáveis, sc(anti), de menor frequência vCO e maior estabilidade em fase gasosa e condensada, sc(sin) de maior frequência vCO, e ac(anti), que somente é detectada experimentalmente em n-hexano nos compostos com W= MeO, Me e H . Há um aumento gradual da população do confôrmero sc(sin) com o aumento da polaridade do meio. Na Série III, foram revelados três confôrmeros, sc(anti)1 e sc(anti)2 que apresentam interações intramoleculares de empilhamento π-π em fase gasosa, e ac(sin) com populações relativas de no máximo 1% em fase condensada. O aumento da polaridade do meio, de forma geral, estabiliza o confôrmero sc(anti)2 em relação ao confôrmero sc(anti)1. A conformação encontrada em fase sólida para os compostos 15 e 17 são estabilizadas por interações intermoleculares de empilhamento π-π entre os anéis aromáticos fenílicos e furanílicos, bem como por uma série de interações de hidrogênio intermoleculares entre o oxigênio carbonílico e hidrogênios fenílicos
Título em inglês
Conformational Analysis and interaction electronic study of some 2- heteroacetyl-furan-5-substituted and the 2-chloroacetyl-1-methylpirrole
Palavras-chave em inglês
2- heteroacetyl-furans-5-substituted
2-chloroacetyl-1-methylpirrole
Conformational analysis
Infrared spectroscopy
Theoretical calculations
Resumo em inglês
This thesis reports the conformational and electronic interactions study of some 2-(2- haloacetyl)-5-substituted: furans and 1-methylpirrol (Série I), 2-[2'-(4'- substitutedphenylsulfanyl)-acetyl]-5-methylfurans plus 2-(2'-substituted-selenyl-acetyl)-5-methylfurans (Série II) and 2-[2'-(4'- substituted-phenylsufinyl)-acetyl]-5-metylfurans (Série III) bearing in the 4-position of the phenyl group electron donating, hydrogen and eletron attracting substituents. It has been found the existence of conformational isomerism through infrared spectroscopy in solventes of increasing dieletric constant (n-C6-H14, CCl4, CHCl3, CH2Cl2, CH3CN) in all studied series. The infrared results are consistent with the conformers obtained by structural optimization on the M05-2X/aug-cc-pVTZ level of theory for Series I and M06- 2X/aug-cc-pVDZ for Series II and III along with the solvent effect calculated by the PCM method. The electronic interactions were investigated from interatomic contacts and by orbital interactions analysis (NBO). Structures for solids of 2-[2'-(4'- methyl-phenylsufinyl)-acetyl]- 5-methylfuran and 2-[2'-(4'- chloro-phenylsufinyl)-acetyl]-5-methylfuran were obtained through X-ray diffraction analysis. In the series I the computational results predicted the presence of four stable conformers, classified by the orientation of the Xring-C-C=O (syn/anti) and the O=C-C-Z (anticlinal/synperiplanar) moieties as ac(syn), sp(syn), ac (anti) and sp(anti). The anti/syn equilibrium controls the relative stabilities of the conformers to a large extent while the anticlinal/synperiplanar accounts for the observed trend of the IR carbonyl band components. The syn/anti conformational equilibrium is governed mainly by electrostatic interactions, while the anticlinal/synperiplanar depends to different extension both orbital and electrostatic interactions. In serie II for compound with Z=SeMe , have been found ac(anti) as the more stable conformer, and the conformer ac(sin) with the highest vCO frequency which is less stable as a result of the repulsion between the oxygen aromatic ring and the carbonyl oxygen. In the same series for compounds with Z=SePh and SPhW, have been revealed three stable conformations that are sc(anti) the most stable with the lowest vCO frequency, sc(syn) wich has the vCO highest frequency, and ac(anti) which has been detectedexclusively in compounds with Z=MeO, Me and H, in IR n-hexane experimental results. The relative population of the conformer sc(syn) gradually increase when the solvent polarity increases. In series III (Esquema 1) have been revealed three conformers sc (anti)1, ac(syn) and sc(anti)2. The conformers sc(anti)1 and sc (anti)2 have been shown in gas phase intramolecular π-π stacking interaction, and ac (sin) is unstable in solvents. As the polarity medium increases more stable turn the conformer sc(anti)2 than sc(anti)1. The conformer found in solid phase for compounds 15 and 17 is stabilized by intermolecular π-π stacking interaction between the aromatic rings phenyl and furyl, and intermolecular hydrogen bond between the carbonyl oxygen and phenyl hydrogen.
 
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Data de Publicação
2018-07-31
 
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