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Tipo: Tese
Título: Espectroscopia vibracional e propriedades estruturais das chalconas (3E)-4-[4-(dimetilamina) fenil]but-3-en-2-ona e (3R)-3-(4-clorofenil)-3-hidroxi-1-(2-hidroxifenil)propan-1-ona
Autor(es): Romeu, Mairton Cavalcante
Orientador: Freire, Paulo de Tarso Cavalcante
Palavras-chave: Chalconas;Teoria do Funcional da Densidade
Data do documento: 2022
Citação: ROMEU, M. C. Espectroscopia vibracional e propriedades estruturais das chalconas (3E)-4-[4-(dimetilamina) fenil]but-3-en-2-ona e (3R)-3-(4-clorofenil)-3-hidroxi-1-(2-hidroxifenil)propan-1-ona. 2022. 132 f. Tese (Doutorado em Física: Física da Matéria Condensada) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Resumo: Neste trabalho foi realizado um estudo sistemático das propriedades vibracionais e estruturais de duas chalconas, a (3E)-4-[4-(dimetilamina)fenil]but-3-en-2-ona, C12H15NO (DMAP) e a 3- (4-clorofenil) -3-hidroxi-1-(2-hidroxifenil) propan-1-ona, C15H13ClO3 (DIHIDROCHAL). As moléculas foram sintetizadas, cristalizadas e caracterizadas por difração de raios-X de monocristal (DRX), espectroscopia Raman por transformada de Fourier (FT-Raman), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier de reflexão total atenuada (ATR- FTIR) e espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis). Cálculos teóricos de química quântica foram realizados para se obter dados sobre os modos normais de vibração, o momento dipolar, orbitais moleculares de fronteira, parâmetros químicos quânticos (HOMO-LUMO, gap de energia, energia de ionização, afinidade eletrônica, potencial químico, entre outros), mapa de potencial eletrostático molecular, superfícies de Hirshfeld e espectro UV-vis teórico. A chalcona DMAP apresenta apenas um anel aromático, em contraste com a maioria das chalconas que são formadas por dois anéis aromáticos. O cristal da DMAP, a T = 300 K, apresenta simetria ortorrômbica e grupo espacial P212121 com quatro moléculas por célula unitária e parâmetros estruturais: a = 6,2440(7) Å, b = 7,3723(8) Å, c = 23,627(3) Å. A estrutura cristalina do DMAP é estabilizada por dois contatos intermoleculares curtos, ambos envolvendo o grupo dimetilamina. A chalcona DIHIDROCHAL apresenta estrutura cristalina monoclínica à temperatura ambiente com grupo espacial P21/c com quatro moléculas por célula unitária e com os seguintes parâmetros estruturais: a = 9,8661(11) Å, b = 5,5235(6) Å, c = 24,930(3) Å e β =94,83°. Na direção do eixo cristalográfico a, as moléculas são dispostas de tal maneira que formam camadas. Já a estrutura cristalina do DIHIDROCHAL é estabilizada por duas ligações de hidrogênio intermoleculares envolvendo cloreto e carbonila (C2-H2...Cl e C8-H8...O1). Nota-se também que na direção cristalográfica do eixo a, as moléculas estão dispostas formando camadas. Através de cálculos de primeiros princípios foi possível identificar a maioria dos modos normais de vibração das duas chalconas. Realizou-se também um estudo dos modos vibracionais da DIHIDROCHAL em função da pressão hidrostática, tendo sido observadas alterações nos modos externos – região de baixas frequências – que foram interpretadas como indício da ocorrência de uma transição de fase estrutural entre 0,47 e 0,82 GPa. Da análise de alguns dos modos internos foi possível inferir que a transição de fase envolve o anel A, uma vez que as frequências de modos associados a vibrações de átomos dessa estrutura sofrem descontinuidades no mesmo intervalo de pressão.
Abstract: In this work, a systematic study of the vibrational and structural properties of two chalcones, (3E)-4- [ 4- ( dimethylamino ) phenyl ] but-3-en-2-one, C12H15NO (DMAP) and 3-(4- chlorophenyl ) – 3 – hydroxy – 1 - (2-hydroxyphenyl) propano -1- one, C15H13ClO3 (DIHYDROCHAL), were done. The molecules were synthesized, crystallized and characterized by single crystal X-ray diffraction (XRD), Fourier transform Raman spectroscopy (FT-Raman), attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy. Theoretical quantum chemistry calculations were performed to obtain data on vibration normal modes, the dipole moment, border molecular orbitals, quantum chemical parameters (HOMO-LUMO, energy gap, ionization energy, electron affinity, chemical potential, among others), molecular electrostatic potential map, Hirshfeld surfaces and theoretical UV-vis spectrum. DMAP chalcone has only one aromatic ring, in contrast to most chalcones which are formed by two aromatic rings. The DMAP crystal, at T = 300 K, presents orthorhombic symmetry and space group P212121 with four molecules per unit cell and structural parameters: a = 6.2440(7) Å, b = 7.3723(8) Å, c = 23.627(3) Å. The crystalline structure of DMAP is stabilized by two short intermolecular contacts, both involving the dimethylamine group. The chalcone DIHYDROCHAL presents a monoclinic crystalline structure at room temperature with space group P21/c with four molecules per unit cell and with the following structural parameters: a = 9.8661(11) Å, b = 5.5235(6) Å, c = 24.930(3) Å and β =94.83°. In the direction of the crystallographic a axis, the molecules are arranged in such a way that they form layers. The crystalline structure of DIHYDROCHAL is stabilized by two intermolecular hydrogen bonds involving chloride and carbonyl (C2-H2...Cl and C8-H8...O1). It is also noted that in the crystallographic direction of the a axis, the molecules are arranged forming layers. Through first principle calculations, it was possible to identify most of the normal modes of vibration of the two chalcones. A study of the vibrational modes of DIHYDROCHAL as a function of hydrostatic pressure was also carried out, with changes in the external modes being observed – low-frequency region – which were interpreted as na indication of the occurrence of a structural phase transition between 0.47 and 0, 82 GPa. From the analysis of some of the internal modes, it was possible to infer that the phase transition involves the A ring, since the frequencies of modes associated with vibrations of atoms in this structure suffer discontinuity in the same pressure range.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71072
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