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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.75.2022.tde-18082022-085104
Document
Author
Full name
Jeyson Esquivel Curichimba
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2022
Supervisor
Committee
Haiduke, Roberto Luiz Andrade (President)
Braga, Ataualpa Albert Carmo
Galembeck, Sergio Emanuel
Title in Portuguese
Estudo teórico do mecanismo de reação de semi-redução de 1,2-difenil acetileno catalisada por {(C5H4N)(C6H4)}RuCl(CO)(PPh3)2
Keywords in Portuguese
catálise
DFT
mecanismo de reação
QTAIM
rutênio
Abstract in Portuguese
Neste trabalho foi estudada a reação de semi-redução de 1,2-difenil acetileno usando o etanol, como doador de hidrogênios, e o complexo {(C5H4N)(C6H4)}RuCl(CO)(PPh3)2, como catalisador, para a formação do E-1,2-difenil alceno. O tratamento das estruturas eletrônicas foi feito nos níveis BB1K/cc-pVDZ(-PP) e BB1K/LANL2DZ. Os resultados sugerem a presença de duas estruturas não previstas na proposta inicial de mecanismo, uma das quais resolve o problema do impedimento estérico encontrado na etapa A → B, enquanto a outra ajuda a explicar o efeito da temperatura nos rendimentos e na seletividade. Ademais, este estudo indica que a etapa B → C é determinante para a velocidade da reação global. Por sua vez, a incorporação simultânea de correções para conjuntos de base, efeitos de dispersão e solvente sobre os cálculos leva à uma redução considerável da altura da barreira para a etapa determinante. Finalmente, via uma análise QTAIM, se percebe que há uma concentração significativa de carga eletrônica no hidrogênio da ligação Ru-H na estrutura C, que provavelmente desestabiliza este complexo, dentre outras coisas, enfraquecendo a ligação Ru-C do ligante bidentado (NC) também coordenado ao rutênio. Esta ligação Ru-H apresenta ainda características de interação entre espécies com camadas fechadas.
Title in English
Theoretical study of the semi-reduction reaction mechanism of 1,2-diphenyl acetylene catalyzed by {(C5H4N)(C6H4)}RuCl(CO)(PPh3)2
Keywords in English
catalysis
DFT
QTAIM
reaction mechanism
ruthenium
Abstract in English
The semi-reduction reaction of 1,2-diphenyl acetylene was studied for the formation of E- 1,2-diphenyl alkene by using ethanol, as a hydrogen donor, and the {(C5H4N)(C6H4)}RuCl (CO)(PPh3)2 complex, as catalyst. The treatment of electronic structures was done at the BB1K/cc-pVDZ(-PP) and BB1K/LANL2DZ levels. The results suggest the presence of two structures not suggested in the initial mechanism proposal, in which the first one solves the steric hindrance problem found in the A → B step, while the other helps to understand the effect of temperature over yields and selectivity. Furthermore, this study indicates that the B → C elementary process is the rate-determining step for the overall reaction. In addition, the simultaneous incorporation of basis set, dispersion and solvent corrections over the calculations provides a significantly lower barrier height for the rate-determining step. Finally, by using the QTAIM analysis, a significant concentration of electronic charge is noticed in the hydrogen atom of the Ru-H bond in the C structure, which probably destabilizes this complex, among other reasons, by weakening the Ru-C bond of the bidentate ligand (NC) also coordinated to ruthenium. This Ru-H bond also presents characteristics of closed-shell interaction.
 
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Publishing Date
2022-08-22
 
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