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dc.creatorPereira, Alberto Cesário-
dc.date.accessioned2026-03-25T17:28:51Z-
dc.date.available2026-03-25T17:28:51Z-
dc.date.issued2026-03-04-
dc.identifier.citationPEREIRA, Alberto Cesario. Complexos de inclusão de ciclodextrina na engenharia de cristais: avaliação dos mecanismos de cristalização. 2026. Dissertação (Mestrado em Químíca) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39860-
dc.description.abstractCyclodextrins (CDs) are considered one of the most important potential host molecules, capable of forming host–guest complexes through intermolecular interactions. This supramolecular structure, known as an inclusion complex, is relevant because it might enhance properties of guest molecules, including water solubility and photostability, as well as enable the encapsulation of volatile compounds. Understanding the crystalline solid state of these structures contributes to crystal engineering, enabling the development of reliable synthetic routes for obtaining functional molecular solids. Regarding these molecular complexes, host–guest interactions and crystallization pathways are still not fully understood. In this context, the present study aims to investigate the crystallization mechanisms of cyclodextrin inclusion complexes and to evaluate how guest molecules influence nucleation and crystal growth using a supramolecular cluster and retrocrystallization approach, allowing the reconstruction of sequential stages of the crystallization process and comparison of formation pathways. To achieve these objectives, supramolecular clusters were identified for a series of nine inclusion complexes, including a novel structure composed of hydrated β-CD/2-thenoyltrifluoroacetone (TTA-H). Contact area data (using the Voronoi–Dirichlet polyhedron) and stabilization energies (calculated via DFT at the ωB97x-D/cc-pVDZ level) between the dimers forming each supramolecular cluster were also analyzed. QTAIM analysis and molecular electrostatic potential (MEP) analysis were employed to characterize intermolecular interactions and identify nucleation pathways. Based on these data, crystallization mechanisms were proposed using a nonclassical nucleation approach, considering the first coordination sphere in defining supramolecular clusters, thereby allowing the elucidation of crystal formation steps from the already determined structure. The results indicate that non-classical hydrogen bonds of the CH•••X type (X=S, O, π carbons) and cumulative CH•••HC interactions contribute significantly to the stabilization of the inclusion complexes. The supramolecular cluster data reveal distinct crystallization mechanisms governed by the balance between stabilization energy arising from intermolecular interactions and topology (contact area). Depending on the guest molecule, three behaviors were observed for β-CD complexes: preservation of the native β-CD crystallization pathway, subtle modulation of early nuclei, or guest-driven nucleation. In contrast, methyl-β-CD inclusion complexes do not present clearly defined early nuclei, suggesting crystallization through competing pathways. Overall, these results provide insight into how host–guest interactions influence crystallization modes in cyclodextrin systems and advance the understanding of their solid-state behavior.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)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.subjectCiclodextrinaspt_BR
dc.subjectCompostos complexospt_BR
dc.subjectCristalizaçãopt_BR
dc.subjectCristais molecularespt_BR
dc.subjectLigações químicaspt_BR
dc.subjectCyclodextrinspt_BR
dc.subjectComplex compoundspt_BR
dc.subjectCrystallizationpt_BR
dc.subjectMolecular crystalspt_BR
dc.subjectChemical bondspt_BR
dc.titleComplexos de inclusão de ciclodextrina na engenharia de cristais: avaliação dos mecanismos de cristalizaçãopt_BR
dc.title.alternativeCyclodextrin inclusion complexes in crystal engineering: evaluation of crystallization mechanismspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoAs ciclodextrinas (CDs) são consideradas umas das mais importantes moléculas receptoras em potencial, capazes de formar complexos do tipo hóspede-hospedeiro por meio de interações intermoleculares. Essa estrutura supramolecular, conhecida como complexo de inclusão, é relevante dado que pode melhorar as propriedades das moléculas hóspedes, incluindo solubilidade em água e fotoestabilidade, além de ser capaz de aprisionar compostos voláteis. O entendimento do estado sólido cristalino dessas estruturas contribui para a engenharia de cristais, possibilitando o desenvolvimento de rotas sintéticas confiáveis para a obtenção de sólidos moleculares funcionais. Em relação a esses complexos moleculares, as interações entre hóspede-hospedeiro e as vias de cristalização ainda não são totalmente compreendidas. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo investigar os mecanismos de cristalização de complexos de inclusão de ciclodextrinas e avaliar como diferentes moléculas hóspedes influenciam a nucleação e o crescimento cristalino utilizando a abordagem do cluster supramolecular e da retrocristalização, possibilitando reconstruir etapas sequenciais do processo de cristalização e comparar as vias de formação. Visando cumprir esses objetivos, foram identificados os clusters supramoleculares de uma série de nove complexos de inclusão, envolvendo uma estrutura inédita composta por β-CD/2-tenoiltrifluoroacetona hidratado (TTA-H), bem como analisados dados de área de contato (utilizando o poliedro de Voronoi-Dirichlet) e energias de estabilização (calculadas via DFT, nível ωB97x-D/cc-pVDZ) entre os dímeros que formam cada cluster supramolecular. A análise QTAIM e a análise do potencial eletrostático molecular (MEP) foram empregados para caracterizar as interações intermoleculares e identificar as vias de nucleação. Com base nesses dados, foram propostos mecanismos de cristalização via abordagem de nucleação não-clássica, considerando a primeira esfera de coordenação na demarcação dos clusters supramoleculares, permitindo a elucidação das etapas de formação do cristal a partir da estrutura já determinada. Os resultados indicam que as ligações de hidrogênio não-clássicas do tipo CH•••X (X=S, O, carbonos 𝜋) e interações cumulativas CH•••HC contribuem significativamente para a estabilização dos complexos de inclusão. Os dados dos clusters supramoleculares revelam mecanismos de cristalização distintos governados pelo balanço entre energia de estabilização, proveniente das interações, e topologia (área de contato). Dependendo da molécula hóspede, três comportamentos foram observados para os complexos de β-CD: preservação da via de cristalização nativa da β-CD, modulação sutil dos núcleos iniciais ou nucleação dirigida pelo hóspede. Em contraste, complexos de inclusão de metil-β-CD não apresentam núcleos iniciais claramente definidos, sugerindo cristalização por vias concorrentes. De modo geral, esses resultados fornecem uma visão de como interações entre hóspede-hospedeiro influenciam os modos de cristalização em sistemas de ciclodextrinas e ampliam a compreensão do seu comportamento no estado sólido.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/9504872820408960pt_BR
dc.contributor.advisor1Orlando, Tainára-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4164-4123pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6896595996701518pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Pilissão, Cristiane-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5410-3481pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/3467686744800483pt_BR
dc.contributor.referee1Orlando, Tainára-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4164-4123pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6896595996701518pt_BR
dc.contributor.referee2Pilissao, Cristiane-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-5410-3481pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/3467686744800483pt_BR
dc.contributor.referee3Reis, Dayane Mey-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-5858-0293pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/6491418142106922pt_BR
dc.contributor.referee4Rodríguez-Molina, Braulio-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-1851-9957pt_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::QUIMICApt_BR
dc.subject.capesQuímicapt_BR
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