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dc.creatorOliveira, Paloma Neves de-
dc.date.accessioned2025-09-26T18:34:43Z-
dc.date.available2025-09-26T18:34:43Z-
dc.date.issued2025-08-22-
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Paloma Neves de. Estudo das interações intercomponentes em rotaxanos contendo macrociclos baseados em éter de coroa. 2025. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38466-
dc.description.abstractRotaxanes are mechanically interlocked molecules that have attracted interest due to their functional properties and the dynamics between their components. These compounds can act as molecular machines, capable of modulating coordinated movements in response to external stimuli. The interactions between the constituent parts, such as the molecular thread and the macrocycle, play a crucial role in these movements, influencing their nature and execution. However, detailed energetic analyses of the interactions between components particularly in crown ether rotaxanes with different charge states remain underexplored in the solid state. In this context, the present work aimed to understand intercomponent interactions, offering a comparative analysis of intercomponent stabilization energies in neutral and charged rotaxanes. Specifically, it sought to evaluate how the presence or absence of charge on the thread influences the nature and intensity of the interactions between the molecular thread and the macrocycle. To this end, thirteen crystalline structures of rotaxanes containing a crown ether-derived macrocycle were selected six neutral and seven charged determining their intercomponent contact areas and stabilization energies. To assess the intercomponent interactions, contact area data were collected from the Voronoi Dirichlet polyhedron using the ToposPro program, and the intercomponent stabilization energies were initially calculated using MOPAC software (PM6-D3H4X) to identify the most suitable counterion for evaluating the intercomponent stabilization energy. Subsequently, more accurate values were obtained through quantum mechanical calculations using Density Functional Theory (DFT) with the Gaussian 09 package. Finally, the Molecular Electrostatic Potential (MEP) was obtained. The results showed that charged rotaxanes exhibited higher stabilization energies (average of -81.5 kcal mol-1) compared to neutral rotaxanes (average of -35 kcal mol-1), attributed to NH···O and CH···O interactions. The total contact area varied among the compounds, and the introduction of a second anion slightly increased this area without a gain in stabilization energy. Furthermore, the molecular electrostatic potential surfaces demonstrated the influence of charge in favoring these interactions; however, when two charges are involved, this increase does not necessarily lead to greater intercomponent stabilization. These results highlight the importance of electrostatic complementarity in the design of functional supramolecular systems especially rotaxanes and provide structural and energetic insights that may assist in the development of new interlocked molecules with tailored properties.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.description.sponsorshipUniversidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectRotaxanospt_BR
dc.subjectÉteres coroapt_BR
dc.subjectQuímica supramolecularpt_BR
dc.subjectMoléculaspt_BR
dc.subjectQuímica quânticapt_BR
dc.subjectFuncionais de densidadept_BR
dc.subjectRotaxanespt_BR
dc.subjectCrown etherspt_BR
dc.subjectSupramolecular chemistrypt_BR
dc.subjectMoleculespt_BR
dc.subjectQuantum chemistrypt_BR
dc.subjectDensity functionalspt_BR
dc.titleEstudo das interações intercomponentes em rotaxanos contendo macrociclos baseados em éter de coroapt_BR
dc.title.alternativeStudies of intercomponent interactions in rotaxanes containing crown ether macrocylespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoRotaxanos são moléculas mecanicamente interligadas, que têm atraído interesse devido às suas propriedades funcionais e à dinâmica entre seus componentes. Esses compostos podem atuar como máquinas moleculares, capazes de modular movimentos coordenados em resposta a estímulos externos. As interações entre as partes constituintes, como o eixo molecular e o macrociclo, desempenham um papel crucial nesses movimentos, influenciando sua natureza e execução. No entanto, análises energéticas detalhadas das interações entre componentes, particularmente em rotaxanos de éteres coroa com diferentes estados de carga, ainda são pouco exploradas no estado sólido. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo compreender as interações intercomponentes, oferecendo uma análise comparativa das energias de estabilização intercomponente em rotaxanos neutros e carregados. Especificamente, avaliar como a presença ou ausência de carga no eixo influencia a natureza e a intensidade das interações do eixo molecular com o macrociclo. Para isso, foram selecionadas treze estruturas cristalinas de rotaxanos, contendo macrociclo derivado de éter de coroa, sendo seis neutras e sete carregadas, determinando as áreas de contato intercomponente e as energias de estabilização. Para avaliar as interações intercomponentes, foram coletados dados de área de contato a partir do Poliedro de Voronoi-Dirichlet utilizando o programa ToposPro, e as energias de estabilização intercomponentes foram inicialmente calculadas pelo software MOPAC (PM6-D3H4X) para identificação do contra-íon mais adequado para a avaliação da energia de estabilização intercomponente. Em seguida, obtidas com maior precisão por meio de cálculos de mecânica quântica, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e o pacote Gaussian 09. E por fim obtido o Potencial Eletrostático Molecular (MEP). Os resultados mostraram que os rotaxanos carregados apresentaram energias de estabilização mais altas (média de -81,5 kcal mol-1) em comparação com os rotaxanos neutros (média de -35 kcal mol-1), atribuídas as interações NH···O e CH···O. A área total de contato variou entre os compostos, e a introdução de um segundo ânion aumentou levemente essa área sem ganho na energia de estabilização. Além disso, as superfícies de potencial eletrostático molecular demonstraram a influência da carga no favorecimento dessas interações, no entanto, quando duas cargas estão envolvidas esse aumento não leva necessariamente a uma maior estabilização intercomponente. Esses resultados ressaltam a importância da complementaridade eletrostática no design de sistemas supramoleculares funcionais, especialmente rotaxanos, e fornecem percepções estruturais e energéticas que podem auxiliar o desenvolvimento de novas moléculas entrelaçadas com propriedades personalizadas.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0001-9031-4446pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/8766689235201687pt_BR
dc.contributor.advisor1Orlando, Tainára-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4164-4123pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6896595996701518pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Canovas, José Berná-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-7775-3703pt_BR
dc.contributor.referee1Reis, Dayane Mey-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5858-0293pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6491418142106922pt_BR
dc.contributor.referee2Orlando, Tainára-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-4164-4123pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6896595996701518pt_BR
dc.contributor.referee3Martins, Marcos Antonio Pinto-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-2379-220Xpt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6457412713967642pt_BR
dc.contributor.referee4Canovas, José Berná-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0001-7775-3703pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Químícapt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICApt_BR
dc.subject.capesQuímicapt_BR
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