ESTUDO QUÍMICO-QUANTICO COMPUTACIONAL DO COMPLEXO DI-L-CLORO-BIS [CLORO (4,7-DIMETIL-1, 10-FENANTROLINA) CÁDMIO (II)] ATRAVES DO MÉTODO DFT

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Bastos, R.S. (UFMA) ; Araujo, J.L. (UFMA) ; Lima, B.A.V. (UFMA) ; Rocha, J.A. (UFMA)

Resumo

O estudo químico-quântico computacional é feito com o auxílio de softwares especializados em cálculos moleculares que facilitam no processo de obtenção de resultados. Neste trabalho foi feito o estudo do complexo dímerico di-l- cloro-bis [cloro (4,7-dimetil-1, 10-fenantrolina) cádmio (II)] utilizando o software gráfico GaussView 5 e de cálculo Gaussian 9w. O método utilizado para o estudo teórico foi o DFT, com funcional hibrido B3LYP e base SDD, para fazer as análises de suas características químicas, obtendo como resultados as vibrações, espectro de infravermelho, as cargas atômicas pelo método de Mulliken, sendo satisfatórios pois contribuiu para uma melhor compreensão de como as propriedades do composto atuam e possibilitando da continuidade no estudo do mesmo.

Palavras chaves

Gaussian; Método DFT; Química teórica

Introdução

O complexo dimérico di-l-cloro-bis [cloro (4,7-dimetil-1, 10-fenantrolina) cádmio (II)] é um novo complexo metálico com ligantes aromáticos, síntese de complexo de metal de transição e coordenação, para estudo estrutural e medicinal assim como o estudo catalítico sintetizado pela primeira vez por WARAD et al. 2012, foi sintetizado a partir do ligante 4,7-dimetil-1,10- fenantrolina (dfenen) e o cloreto de cádmio semi-pentahidratado CdCl2 2.5H2O formando assim o complexo com fórmula [CdCl2 (C14H12N2)]2 em estado de pó branco. O desenvolvimento de softwares e hardwares evoluíram e se integraram com a área das ciências de maneira que o estudo da química computacional vem sendo promissora (RAPPUT et al. 2008). Métodos computacionais e softwares de pesquisa ajudam na obtenção de estudos experimentais, sendo mais exatos, auxiliando também em várias analises, geométricas, frequências vibracionais e distribuições de cargas (LIMA, 2015) o que proporciona uma rapidez e economia nos processos experimentais, evitando assim várias horas de analises em laboratório. O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo teóricos computacional acerca da molécula di-l-cloro-bis [cloro (4,7-dimetil-1, 10-fenantrolina) cádmio (II)] utilizando o método da Density Functional Theory (DFT) com intuito de analisar suas vibrações, estrutura geométrica, Espectroscopia de infravermelho e suas demais características químicas.

Material e métodos

O desenho molecular do complexo [CdCl2 (C14H12N2)]2 foi feito com o pacote de softwares computacionais GaussView 5, interface gráfica usada em conjunto com o Gaussian para executar cálculos (Gaussian, 2009). Os cálculos foram realizados com o Gaussian 9w, programa de química quântica, fazendo a otimização estrutural da molécula que faz com que os átomos e os elétrons se colocassem de maneira correta evitando erros de ligações, obtenção das frequências, e o cálculo dos espectros vibracionais utilizando como parâmetro o cálculo de Density Functional Theory (DFT) usando o funcional hibrido B3LYP e o conjunto de base SDD. (LIMA. 2015; Mota, A. A. R. 2014; Rocha et al. 2018; MAFUD et al. 2017) A princípio foi estudada a molécula através da literatura, após isso foi feita o desenho de sua estrutura seguindo o referencial obtido, após desenhada, trabalhou-se seguindo os métodos estudados que seriam necessários para a obtenção dos resultados necessários. Após analisar se a estrutura de otimização estava correta geometricamente seguindo o padrão estudado, foi feita os cálculos para obter os ângulos e distâncias de cada átomo disposto na molécula, espectro de vibrações, e as cargas atômicas por método Mulliken, assim obtendo os dados necessários para esse estudo.

Resultado e discussão

A molécula possui 62 átomos (28C, 24H, 4N, 4Cl e 2Cd) e 384 elétrons na sua estrutura química conforme a Figura 1, os calculos de otimização e frequencia foram obtidos atraves do metodo RB3LYP com energia total de -3476.92617581 a.u. As cargas atomicas pelo metodo Mulliken podem ser observadas na Tabela 1. A maior carga eletronica estando nos atomos Cd21 (0.529), C10 (0.506), C4 (0.502) e C32 (0.500) e de menor carga C47 (-0.766), C50 (-0.761), C49 (-0.760), C48 (-0.759). É perceptível que todos os átomos de hidrogênio e de cádmio possuem cargas positivas, em comparação os átomos de cloro e nitrogênio penas cargas negativas, carbono possui pluralidade de cargas. No espectro de infravermelho (Figura 2) é possível observar como esperado as ligações das aminas nas frequências entre 3300 e 3500, ligações duplas C=C em 3000-3100, ligações duplas de N=C em 1600-1800. As ligações N-H absorvem onda na frequência entre 3550 e 3350 nm. As ligações =C-H absorvem entre 3100 e 3000, as ligações N=C absorvem na região de 1600. Como previsto o espectro obtido através do método computacional DFT corresponde ao espectro descrito na literatura de Warad et al. (2012). Observando a Tabela 2 podemos perceber que na frequência (Freq) 8.31 possui um IV de 1.9648 que demonstra uma vibração em toda molécula de modo balanço (wap), também um dobramento angular em toda sua estrutura na Freq 10.66 de IV 2.1624 sendo esses os menores picos. Os maiores picos de frequência são entre 3115.75 e 3134.89 que possui vibração do tipo estiramento assimétrico nos átomos H51, H52, H54, H55, H56, H57, H58, H59, H60, H61 e H62.

Conclusões

A partir dos resultados obtidos através dos cálculos computacionais usando o método DFT, funcional hibrido RB3LYP e o conjunto de base SDD, analisou-se as informações moleculares necessárias, suas vibrações e seu espectro, sendo o mesmo comparado e comprovado segundo a literatura provando assim que a metodologia executada é satisfatória, pois contribuiu para melhor compreensão das interações do composto. Os resultados obtidos neste trabalho serão de extrema importância para continuar os estudos posteriores e fazer uma análise antibacteriana usando o método computacional de docagem.

Agradecimentos

Aos professores pelo apoio e motivação, aos técnicos pela prontidão e auxilio quando necessário, ao colega Tiago Soares Tenório pela ajuda e experiencia, aos membros

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