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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9066| Título: | Análise do efeito do grupo metila do 2-metil-1,3-propanodiol e de seus derivados na estabilização da ligação de hidrogênio intramolecular O-H...O usando RMN, infravermelho e cálculos teóricos |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of the methyl group effect of methyl-1,3-propanediol and its derivatives on the stabilization of intramolecular hydrogen bonding O-H...O using NMR, infrared and theoretical calculations |
| Autor(es): | Mocelin, Lucas Purim |
| Orientador(es): | Oliveira, Paulo Roberto de |
| Palavras-chave: | Análise conformacional Ligação de hidrogênio Espectro infravermelho Estrutura molecular Ressonância magnética nuclear Química Conformational analysis Hydrogen bonding Infrared spectra Molecular structure Nuclear magnetic resonance Chemistry |
| Data do documento: | 18-Jun-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | MOCELIN, Lucas Purim. Análise do efeito do grupo metila do 2-metil-1,3-propanodiol e de seus derivados na estabilização da ligação de hidrogênio intramolecular O-H...O usando RMN, infravermelho e cálculos teóricos. 2019. 72 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Curitiba, 2019. |
| Resumo: | A análise conformacional abrange dois aspectos de estudo: a determinação da geometria molecular e a energia dos confôrmeros oriundos dessa geometria, que proporcionam diferentes estados termodinâmicos à mesma molécula. Dentro da química orgânica, alguns efeitos influenciam na estabilidade energética de uma conformação, e contribuem para o equilíbrio conformacional de uma molécula, podendo destacar as repulsões estéricas, interações hiperconjugativas e ligações de hidrogênio inter- (LH) ou intramoleculares (LHI). Em alguns compostos orgânicos, esses efeitos são facilmente observados. Entre eles, estão os dióis, mais especificamente, compostos 1,3-dissubstituídos que podem realizar uma LHI e formar um pseudo-anel de 6 membros. Para investigar a influência deste efeito em compostos 1,3-dissubstituídos, foram avaliadas as preferências conformacionais dos compostos 2-metil-3-R-propanol [R = OH (1), OCH3 (2), OCH2CH3 (3), OCH(CH3)2 (4)] através de cálculos teóricos utilizando o nível de teoria LC-ωPBE/6-311+G(d,p) e dos compostos de 1-5 (sendo o composto 5 [R = OCOCH3] utilizando as técnicas experimentais de espectroscopia no infravermelho e ressonância magnética nuclear. O composto 1 foi obtido comercialmente e os demais compostos foram preparados através de reações de alquilação ou acilação de uma das hidroxilas do composto 1. Para todos os compostos, o confôrmero mais estável foi o que apresentava LHI OH...O. Pelo estudo da população térmica, observou-se que a somatória da população dos confôrmeros que fazem LHI sempre foi superior a população dos que não realizam a LHI. Os valores populacionais dos confôrmeros que fazem LHI foi de 64,0, 62,5, 73,1 e 80,0 % para os compostos 1-4, respectivamente. As análises de infravermelho mostraram que os valores de Δv aumentaram com a adição de grupos alquílicos de 79, 93, 95, 105 e 98 cm-1 para os compostos 1-5, respectivamente, indicando que a adição de grupos alquilas doadores por efeito indutivo causa um aumento na força da LHI, ainda que haja aumento da repulsão estérica comprovada pelos cálculos dos orbitais naturais de ligação, devido ao volume do grupo substituinte. Os resultados de 3JHH obtidos pelo RMN de 1H e de fração molar mostram que a população dos confôrmeros que fazem LHI diminui com o aumento da basicidade e da constante dielétrica do solvente. A influência da quiralidade do carbono-2 permitiu determinar as 3JHH de todos os hidrogênios, separadamente, dos metilenos C-1 e C-3 destes compostos, apesar da alta complexidade dos sinais. |
| Abstract: | The conformational analysis covers two aspects of study: the determination of the molecular geometry and the energy of the conformers from this geometry, which give different thermodynamic states to the same molecule. In organic chemistry, some effects influence the energetic stability of a conformation, and contribute to the conformational equilibrium of a molecule, with emphasis on steric repulsions, hyperconjugative interactions, and inter- (LH) or intramolecular (LHI) hydrogen bonds. In some organic compounds, these effects are easily observed. Among them are the diols, more specifically, 1,3-disubstituted compounds which can carry out LHI and form a 6-membered pseudo ring. To investigate the influence of this effect on 1,3-disubstituted compounds, the conformational preferences of 2-methyl-3-Rpropanol ´R = OH (1), OCH3 (2), OCH2CH3 (3) and OCH(CH3)2 (4)] were determined through theoretical calculations using the theory level LC-ωPBE/6-311+G(d,p) and utilizing the experimental analysis of infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance for the compounds of 1-5 (compound 5 [R = OCOCH3]. Compound 1 was obtained commercially, and the remaining were prepared by alkylation or acylation reactions of one of the hydroxyls of compound 1. Among all compounds evaluated, the most stable conformer was the one with O-H...O LHI. By studying the thermal population, it was observed that the sum of the conformers population that have LHI was always higher than the population of the remaining. The population of LHI conformers were 64.0, 62.5, 73.1 and 80.0% for compounds 1-4, respectively. Infrared analyzes showed that the Δv values increased with the addition of alkyl groups by 79, 93, 95, 105 and 98 cm-1 for compounds 1-5, respectively. Results indicate the addition of donor alkyl groups by inductive effect increases the strength of the LHI, although the increasing steric repulsion proved by the calculations of the natural bonding orbitals, due to the volume of the substituent group. The results of 3JHH obtained by 1H NMR and mole fraction showed that the population of the LHI-like conformers decreases with increasing solvent basicity and dielectric constant. The influence of carbon-2 chirality allowed to determine the 3JHH of all hydrogens, separately, of the C-1 and C-3 methylenes of these compounds, despite the high complexity of the signals. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9066 |
| Aparece nas coleções: | CT - Química |
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