Estudo da estrutura eletrônica de moléculas orgânicas neutras e ionizadas, na busca de rotas de fragmentação

Abstract

O estudo apresentado neste trabalho de tese de doutorado é importante para conhecermos às propriedades eletrônicas de um grupo de moléculas orgânicas, como o aminoácido cisteína e as moléculas aromáticas (benzeno, anilina e o-, m- e p-nitroanilina), em suas formas de cargas neutras e simplesmente ionizadas, que possui grande interesse no campo da física atômica molecular, química quântica, farmácia, bioquímica e química industrial. Foram calculadas cinco conformações do aminoácido cisteína (Cys01, Cys02, Cys03, Cys04 e Cys05), sendo que cinco moléculas neutras e a partir dessas estruturas, foram calculadas as cinco conformações catiônicas. Os resultados dos cálculos mostraram que há modificações estruturais nas conformações de aminoácido cisteína, que estão evidentes nos comprimentos das ligações químicas, nas ordens de ligação (BO) e distribuição de carga, quando comparamos as diferentes conformações simplesmente ionizadas com as conformações neutros. Nossos resultados indicam que o carbono alfa é o ponto de fragmentação mais favorável para os radicais CH2SH e COOH, após a uma única ionização da molécula de cisteína. A possibilidade de encontrar as rotas de fragmentação, por métodos teóricos, nos levou a comparar os íons moleculares entre moléculas neutras de benzeno, anilina e o-, m- e p-nitroanilina, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), sob um conjunto de bases aug-cc-pVDZ e um funcional de correlação de troca B3LYP. Após determinar a estrutura e a energia eletrônica das espécies neutras e duplamente ionizadas, também utilizamos os mesmos métodos usados para os cálculos do aminoácido cisteína para como: os índices de ligação de Wiberg e a teoria quântica de átomos em moléculas de Bader (QTAIM). Onde foi possível observar a transferência de carga e distribuição eletrônica em cada monômero, possibilitando a observação de possíveis locais de formação de fragmentos em pelo menos dois pares de átomos carbono-carbono (CC) do anel aromático, que indica a possível perda dos grupos -CNH2 e -NO2 nas moléculas de anilina e nitroanilina duplamente ionizadas.