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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE QUÍMICA RÉGIS CASIMIRO LEAL MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À PSEUDOPOTENCIAIS PARA CÁLCULOS DE PROPRIEDADES TERMOQUÍMICAS E INFLUÊNCIA DO SOLVENTE NA DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES ESPECTROSCÓPICAS Campinas 2018

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Page 1: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

INSTITUTO DE QUÍMICA

RÉGIS CASIMIRO LEAL

MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À PSEUDOPOTENCIAIS

PARA CÁLCULOS DE PROPRIEDADES TERMOQUÍMICAS E

INFLUÊNCIA DO SOLVENTE NA DETERMINAÇÃO DE

PROPRIEDADES ESPECTROSCÓPICAS

Campinas

2018

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RÉGIS CASIMIRO LEAL

MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À PSEUDOPOTENCIAIS

PARA CÁLCULOS DE PROPRIEDADES TERMOQUÍMICAS E

INFLUÊNCIA DO SOLVENTE NA DETERMINAÇÃO DE

PROPRIEDADES ESPECTROSCÓPICAS

Tese de Doutorado apresentada ao Instituto de Química da

Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos

exigidos para a obtenção do título de Doutor em Ciências.

Orientador: Prof. Dr. Rogerio Custodio

O arquivo digital corresponde à versão final da Tese defendida pelo aluno

RÉGIS CASIMIRO LEAL e orientada pelo Prof. Dr. ROGERIO CUSTODIO.

CAMPINAS

2018

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Banca Examinadora

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Dedicatória

À Deus por tudo que tem me proporcionado...

À toda minha família, em especial:

Josemilton Casimiro (pai), Emília Leal (mãe) e

Caroline Leal (irmã), pelo apoio e incentivo...

Por fim, ao meu sobrinho Noah e afilhados Davi e Levi,

que esse trabalho possa servir de inspiração nos estudos e na vida.

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Agradecimentos

A toda minha família e amigos, pela torcida e orações para que esse projeto pudesse

ser concluído;

Ao Prof. Dr. Rogério Custodio pela oportunidade para realizar esse trabalho, pelos

ensinamentos, paciência, confiança, amizade e inúmeros cafés e almoços;

Ao Prof. Dr. Pedro A. Muniz Vazquez pela convivência e ensinamentos. E ao Prof.

Dr. Roy E. Bruns pela lição diária de força, determinação e, sobretudo, humildade;

Aos demais professores do Bloco H, em especial aqueles que tive a oportunidade de

conviver e aprender: Prof. Dr. Nelson H. Morgon, Prof. Dr. Adalberto Bono Maurizio

Sacchi Bassi e Prof. Dr. Munir Salomão Skaf;

Ao Prof. Dr. Cláudio Francisco Tormena pela receptividade, ensinamentos e

contribuição durante todo o desenvolvimento dessa tese. Aos membros externos, Prof.

Dr. Fabrício Sensato e Prof. Dr. José Roberto Politi, que aceitaram revisar essa tese e

partilhar suas opiniões para melhoria desse trabalho;

Ao Prof. Dr. Rodrigo Cormanich e Prof. Dr. Júlio Sambrano, que se colocaram a

disposição para participar da banca examinadora;

Aos meus amigos Igor Gomes, Gustavo Rodrigues e Iran Luz que compartilharam a

morada aqui em Campinas e enfrentaram comigo dia-a-dia essa jornada;

Aos colegas de grupo que dividiram sala e compartilharam suas experiências durante

esses seis anos de IQ: Douglas, Cleuton, Murilo, Maurício, Chinini, Mariana,

Guilherme, Nicola, Pedro e Gabriel;

Ao Instituto Federal do Rio Grande do Norte – Campus Nova Cruz, que permitiu o

afastamento das minhas atividades docentes, por um ano, para conclusão dessa tese;

Aos colegas de trabalho Allan Dantas, Thiago Loureiro, Raphael Carvalho e Djeson

Mateus pelo apoio, amizade e momentos de lazer no RN;

Aos órgãos de fomento, em especial FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do

Estado de São Paulo - Center for Computational Engineering and Sciences (CCES),

concessão 2013/08293-7, e concessão 2017/11485-6) e FAEPEX-UNICAMP (Fundo

de Apoio ao Ensino, à Pesquisa e à Extensão da UNICAMP) pelo suporte financeiro;

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de

Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001;

Finalmente, agradeço a kahuna e a cupido.

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* O computador é o melhor amigo do homem!

** Viveríamos em um mundo melhor, se os jovens gostassem de livros

da mesma maneira que crianças gostam de brinquedos.

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Resumo

Parte da tese tem como objetivo o desenvolvimento e aplicação de métodos compostos com

pseudopotenciais. Desenvolvimentos nesta linha foram aplicados no entendimento de reações

Diels-Alder e cálculos de propriedades termoquímicas como entalpias de formação,

afinidades eletrônica e protônica, energias de ionização e atomização. Na sequência e no

sentido de abordar um maior leque de possibilidades, propriedades espectroscópicas como

espectros na região do ultravioleta-visível (UV-Vis) e constantes de acoplamento em

ressonância magnética nuclear (RMN), foram calculadas em diferentes níveis de teoria,

levando em consideração a influência do solvente.

O capítulo I trata do desenvolvimento do método G3(MP2)//B3-SBK, que foi formulado

combinando o conjunto de base 31G desenvolvido por Stevens, Basch, e Krauss em

substituição as funções de base P31G utilizadas no método G3(MP2)//B3-CEP. Esse método

foi testado para um conjunto de 446 sistemas contendo elementos até o 4° período [H-Kr] da

tabela periódica, excluindo-se os elementos de transição. A melhor combinação de ajustes

produziu um erro absoluto médio para todas as propriedades testadas de 1,43 kcal mol-1

. Este

desvio é essencialmente igual àquele apresentado pela teoria de todos os elétrons

G3(MP2)//B3. Além disso, o domínio de aplicação desse método foi ampliado para permitir o

cálculo da entalpia de formação de compostos contendo Sn e Sb. O capítulo II faz uma análise

energética da seletividade endo/exo de um conjunto de reações Diels-Alder, através da

aplicação das teorias G3(MP2) e G3(MP2)-CEP. Os resultados quali- e quantitativos, obtidos

por ambas as teorias, tendem a concordar com os dados experimentais. O Capítulo III

contempla o estudo teórico do mecanismo de interação de ânions (X– = CN

–, F

–, Cl

– e Br

–)

com diferentes sensores baseados em sais de pirílio. Teoricamente, as mudanças de coloração

das soluções dos sais de pirílio podem ser justificadas devido aos deslocamentos das bandas

de absorção da região do visível para a região do ultravioleta na presença dos ânions CN– e F

. Finalmente, o Capítulo IV mostra a simplicidade do uso de modelos contínuos na obtenção

de energias de solvatação comparáveis àquelas obtidas pela teoria desenvolvida por Abraham

e Bretschneider, para a estimativa de constantes de acoplamento em RMN. No caso dos

equilíbrios conformacionais das 1-haloacetonas (X = F, Cl e Br) o modelo PCM obteve o

melhor comportamento em relação aos valores observados experimentalmente e da literatura.

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Abstract

Part of this thesis aims the development and application of composite methods with

pseudopotential. This development resulted in the study of Diels-Alder reactions and

calculations of thermochemical properties as enthalpies of formation, electron and proton

affinities, ionization energies and atomization energies. In the sequence and in order to

address a wider range of possibilities, spectroscopic properties such as ultraviolet-visible

(UV-Vis) spectra and nuclear magnetic resonance (NMR) coupling constants were obtained at

different levels of theory, taking into account the influence of the solvent.

Chapter I deals with the development of the G3(MP2)//B3-SBK method, which was

formulated by combining the 31G basis set developed by Stevens, Basch, and Krauss to

replace the P31G basis functions used in method G3(MP2)//B3-CEP. This method was tested

for a set of 446 systems containing elements up to the 4th period [H-Kr] of the periodic table,

excluding the transition elements. The best combination of adjustments yielded mean absolute

error for all tested properties of 1.43 kcal mol-1

. This deviation is essentially equal to that

presented by the all-electron G3(MP2)//B3 theory. In addition, the application domain of this

method was extended to allow calculation of enthalpy of formation of molecules containing

Sn and Sb. Chapter II provides an energetic analysis of the endo/exo selectivity of a set of

Diels-Alder reactions by applying the theories G3(MP2) and G3(MP2)-CEP. The qualitative

and quantitative results obtained by both theories tend to agree with the experimental data.

Chapter III contemplates the theoretical study of the mechanism of interaction of anions (X– =

CN–, F

–, Cl

– e Br

–) with different sensors based on pyrylium salts. Theoretically, the color

changes of the pyrylium salts solutions can be justified because of the displacements of the

absorption bands from the visible region to the ultraviolet region in the presence of the CN–

and F– anions. Finally, Chapter IV shows the simplicity of the use of continuous models in

obtaining solvation energies comparable to those obtained by the theory developed by

Abraham and Bretschneider for the estimation of NMR coupling constants. In the case of the

conformational equilibria of the 1-haloacetones (X = F, Cl and Br), the PCM model obtained

the best behavior in relation to the values observed experimentally and of the literature.

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Lista de Ilustrações

Figura 2.1 Reação 1 entre ciclopentadieno e ciclopropeno....................................................43

Figura 2.2 Reação 2 entre ciclopentadieno e ciclopenteno.....................................................43

Figura 2.3 Reação 3 entre ciclopentadieno e acrilonitrila.......................................................46

Figura 2.4 Reação 4 entre ciclohexadieno e acrilonitrila........................................................47

Figura 2.5 Reação 5 entre cicloheptadieno e acrilonitrila.......................................................47

Figura 2.6 Reação 6 entre ciclopentadieno e anidrido maleico..............................................48

Figura 3.1 Esquema da estrutura molecular dos sais de pirílio...............................................60

Figura 3.2 Distribuições de cargas de Mulliken, NBO e CHelpG obtidas para os

quimiodosímetros 1-5...............................................................................................................62

Figura 3.3 Desvios absolutos sem e com a presença do contra-íon ClO4- dos

quimiodosímetros 1-5. Todos os cálculos foram realizados levando-se em consideração a

acetonitrila como solvente........................................................................................................66

Figura 3.4 Espectros teóricos UV-VIS dos quimiodosímetros estudados, no vácuo e

utilizando o modelo de solvatação PCM com acetonitrila e água: sais de pirílio 1-5..............67

Figura 3.5 Espectros UV-VIS calculados utilizando os quimiodosímetros sem e com a

presença dos ânions CN–, F

–, Cl

– e Br

–: sais de pirílio 1-5 com o anel central aberto (a.a.) e

fechado (a.f.).............................................................................................................................69

Figura 3.6 Estruturas dos quimiodosímetros (1-5) obtidas após a otimização do sensor e

analito CN- (a), F

- (b), Cl

- (c) e Br

- (d)......................................................................................71

Figura 3.7 Esquema da reação de um anel de pirílio com um ânion, conforme Guerra [2] e

configurações, anel fechado (a.f.) e aberto (a.a.), obtidas com B3LYP/6-31+G(d).................73

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Lista de Tabelas

Tabela 1.1 Parâmetros escalados ótimos (휁𝑜𝑝𝑡) para o conjunto de base large usados nos

métodos G3(CEP), G3(MP2)//B3-CEP e G3(MP2)//B3-SBK.................................................21

Tabela 1.2 Parâmetros HLC otimizados (dados em mHartree) para G3(MP2)//B3-SBK, sem

(NoExpAt) e com (ExpAt) correção das energias de atomização experimentais e para as

teorias G3(MP2)//B3 e G3(MP2)//B3-CEP. Os dados termoquímicos de referência são do

conjunto G3/05 e G3/05 com a inclusão de 40 novas

moléculas..................................................................................................................................22

Tabela 1.3 Valores experimentais e escalados (kcal mol−1

) das energias de atomização dos

elementos a 0 K.........................................................................................................................23

Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de

energia (kcal mol−1

) para entalpia de formação (ΔHf0), energia de ionização (IE0), afinidade

eletrônica (EA0), afinidade protônica (PA0) e energia de atomização (D0) calculadas com a

teoria G3(MP2)//B3-SBK. Erro absoluto médio (EAM) e desvio padrão (Std) também são

mostrados em kcal mol−1

...........................................................................................................25

Tabela 1.5 Entalpias de formação experimental e erros calculados com diferentes métodos

compostos em relação aos dados experimentais.......................................................................27

Tabela 1.6 Entalpia de formação (ΔHf°) experimental (NIST) e erros calculados com

G3(MP2)//B3-SBK. Dados em kcal mol−1

................................................................................28

Tabela 2.1 Diferenças de energia (ΔE) calculadas na temperatura de 0 K e de energia de

Gibbs (ΔG) à 298 K, para seis reações Diels-Alder. Dados em kJ mol-1

.................................42

Tabela 2.2 Componentes relacionadas à energias de distorção (ΔEdist) e interação (ΔEint) para

os caminhos endo/exo calculadas com métodos compostos e dados da literatura. Dados em kJ

mol-1

..........................................................................................................................................50

Tabela 3.1 Valores experimentais de λmáx. (nm) para os compostos 1-5 e erro calculado frente

ao valor exp. com diferentes funcionais, em fase gasosa (g.p.) e em acetonitrila (acn) obtidos

com PCM..................................................................................................................................63

Page 12: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

Tabela 3.2 Valores experimentais de λmáx. (nm) para os compostos 1-5 e erro calculado frente

ao valor exp. com diferentes conjuntos de funções de base......................................................64

Tabela 3.3 Valores experimentais de λmáx. (nm) para os compostos 1-5 e erro calculado frente

ao valor exp. com diferentes modelos de solvatação em acetonitrila (acn)..............................68

Tabela 3.4 Energia eletrônica relativa aos reagentes no infinito, em kcal mol-1

, dos sensores

baseados em sais de pirílio interagindo com os ânions CN–, F

–, Cl

– e Br

– ao nível B3LYP/6-

31+g(d) em fase de gás.............................................................................................................75

Tabela 4.1 Diferença de energia entre confôrmeros (ΔES), ao nível CCSD(T)/aug-cc-pVTZ,

em diferentes meios. Valores das constantes de acoplamento (J) observada e estimada e

distribuição populacional, 𝑛(%), para 1-fluoroacetona............................................................84

Tabela 4.2 Diferença de energia entre confôrmeros (ΔES), ao nível CCSD(T)/cc-pVTZ, em

diferentes meios.

Valores das constantes de acoplamento (J) observada e estimada e

distribuição populacional, 𝑛(%), para 1-cloroacetona.............................................................85

Tabela 4.3 Diferença de energia entre confôrmeros (ΔES), ao nível CCSD(T)/lanL2dz, em

diferentes meios.

Valores das constantes de acoplamento (J) observada e estimada e

distribuição populacional, 𝑛(%), para 1-bromoacetona...........................................................86

Page 13: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

Sumário

Capítulo 1 – G3(MP2)//B3-SBK: uma revisão de uma teoria composta para cálculos de

propriedades termoquímicas incluindo alguns elementos não-transitivos além do 4°

período......................................................................................................................................16

1.1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................17

1.2 MÉTODOS COMPUTACIONAIS....................................................................................19

1.3 DESEMPENHO TERMOQUÍMICO.................................................................................23

1.4 MOLÉCULAS ADICIONAIS............................................................................................26

1.5 CONCLUSÃO....................................................................................................................30

1.6 REFERÊNCIAS.................................................................................................................32

Capítulo 2 – Análise energética da seletividade endo:exo em reações Diels-Alder usando os

métodos compostos: G3(MP2) e G3(MP2)-CEP......................................................................37

2.1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................38

2.2 DESCRIÇÃO COMPUTACIONAL..................................................................................40

2.3 DISCUSSÃO GERAL......................................................................................................41

2.3.1 Reações 1 e 2..................................................................................................................43

2.3.2 Reações 3, 4 e 5..............................................................................................................45

2.3.3 Reação 6........................................................................................................................47

2.3.4 Análise de distorção/interação........................................................................................48

2.4 CONCLUSÃO...................................................................................................................51

2.5 REFERÊNCIAS................................................................................................................52

Capítulo 3 – Estudo teórico do mecanismo de sensores baseados em sais de pirílio na

detecção de ânions CN–, F

–, Cl

– e Br

–......................................................................................58

3.1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................59

3.2 DETALHES COMPUTACIONAIS................................................................................60

3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO.....................................................................................61

3.3.1 Calibração do Funcional de Densidade.........................................................................62

Page 14: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

3.3.2 Calibração de Conjuntos de Base..................................................................................64

3.3.3 Presença do Contra-íon (ClO4–).......................................................................................65

3.3.4 Efeito do Solvente.........................................................................................................66

3.3.5 Detecção de ânions: CN–, F

–, Cl

– e Br

–.........................................................................68

3.4 CONCLUSÃO....................................................................................................................75

3.5 REFERÊNCIAS..................................................................................................................76

Capítulo 4 – Comparação entre modelos contínuos e teoria de solvatação BESTFIT para

obtenção de energias de moléculas em solução e estimativa de constantes de acoplamento em

RMN........................................................................................................................................80

4.1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................81

4.4.1 Teoria de solvatação desenvolvida por Abraham e Bretschneider..................................81

4.2 DETALHES COMPUTACIONAIS.................................................................................83

4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO......................................................................................84

4.4 CONCLUSÃO....................................................................................................................86

4.5 REFERÊNCIAS.................................................................................................................87

APÊNDICE 1 – Conjunto de base CEP–31G(d) usado no G3(MP2)//B3–SBK. Os expoentes

e coeficientes estão em um formato compatível com o programa

Gaussian....................................................................................................................................89

APÊNDICE 2 – Conjunto de base G3CEPMP2Large usado no G3(MP2)//B3–SBK. Os

expoentes e coeficientes estão em um formato compatível com o programa

Gaussian....................................................................................................................................96

APÊNDICE 3 – Entalpias de formação experimentais e diferenças entre valor experimental

e teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05 usando: a) G3(MP2)//B3–SBK,

e b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de atomização

experimentais escaladas estão sendo usadas.............................………...............................120

APÊNDICE 4 – Energias de ionização experimentais e diferenças entre valor experimental e

teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05 usando: a) G3(MP2)//B3–SBK, e

b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de atomização

experimentais escaladas estão sendo usadas.........………………………....................…….126

Page 15: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

APÊNDICE 5 – Afinidades eletrônicas experimentais e diferenças entre valor experimental e

teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05 usando: a) G3(MP2)//B3–SBK, e

b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de atomização

experimentais escaladas estão sendo usadas…………….….…………....…....................…128

APÊNDICE 6 – Afinidades protônicas experimentais e diferenças entre valor experimental e

teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05 usando: a) G3(MP2)//B3–SBK, e

b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de atomização

experimentais escaladas estão sendo usadas……..................………………......................130

APÊNDICE 7 – Energias de atomização (D0), entalpias de formação (𝛥𝑓𝐻0), energias de

ionização (IE0), afinidades eletrônica (EA0), afinidades protônica (PA0) experimentais e

diferenças entre valor experimental e teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste

G3/05 usando: a) G3(MP2)//B3–SBK, e b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica

que as energias de atomização experimentais escaladas estão sendo usadas.......................131

APÊNDICE 8 – Coordenadas de reações (IRCs) calculadas para as 6 reações estudadas em

nível MP2/CEP-P31G(d) …………………………………………....………………….......133

APÊNDICE 9 – Espectros calculados com o modelo de solvatação PCM em acetonitrila, dos

quimiodosímetros 1-5 sem e com a presença do contra-íon (ClO4–).....................................134

APÊNDICE 10 – Espectros calculados dos quimiodosímetros 1-5, no vácuo e utilizando

diferentes modelos de solvatação em acetonitrila..................................................................135

Page 16: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

16

Capítulo 1

G3(MP2)//B3-SBK: uma revisão de uma teoria

composta para cálculos de propriedades

termoquímicas incluindo alguns elementos

não-transitivos além do 4° período

Régis Casimiro Leal, Rogério Custodio. Computational and Theoretical Chemistry 1149

(2019) 1–7. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2018.12.016

Page 17: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

17

1.1 INTRODUÇÃO

A combinação do pseudopotencial efetivo compacto (CEP do inglês, Compact

Effective Pseudopotential) [1,2] com as teorias G3 [3] e G3(MP2)//B3 [4] produziram os

métodos computacionalmente mais eficientes G3CEP [5, 6] e G3(MP2)//B3-CEP [7],

respectivamente. O método G3CEP apresentou um erro absoluto médio (EAM) de 1,29 kcal

mol−1

comparado a 1,16 kcal mol−1

do método G3. Esta estimativa foi realizada levando-se

em consideração dados experimentais em fase gasosa do conjunto teste G3/05 [3] para as

seguintes propriedades: entalpias de formação, energias de ionização, afinidades eletrônicas,

afinidades protônicas e energias de atomização molecular. O tempo de CPU em relação aos

métodos com todos os elétrons foi reduzido de 5% a 60%, dependendo do tamanho das

moléculas e do tipo de átomos considerado. Para o método G3(MP2)//B3-CEP o EAM foi de

1,60 kcal mol-1

que é 0,2 kcal mol-1

maior que a teoria G3(MP2)//B3 original. Este método

que usa pseudopotencial teve uma redução do tempo de CPU entre 10% e 40% em relação ao

cálculo equivalente com todos os elétrons.

A redução de tempo computacional e a qualidade dos resultados obtidos motivou o

uso do pseudopotencial CEP em outros métodos da família Gn, tais como: G3(MP2) [8]

originando a teoria G3(MP2)-CEP [9], G4 [10] produzindo G4CEP [11], G3X [12] e

G3X(CCSD) [13] originando as respectivas versões G3X-CEP e G3X(CCSD)-CEP [14]

respectivamente. Mais uma tentativa foi elaborada por Heerdt et al. [15] que combinou o

pseudopotencial CEP com a teoria Weizmann, W1, desenvolvida por Parthiban e Martin [16].

Os erros produzidos pela versão que utiliza pseudopotencial em comparação com os cálculos

de todos os elétrons apresentam a mesma tendência verificada nas teorias Gaussian-n (Gn),

que é, para a teoria W1 um EAM de 1,2 kcal mol-1

e para W1CEP o valor foi de 1,4 kcal mol-

1 em relação aos conjuntos testes G2-1 [17] e G2-2 [18]. O tempo de CPU para o método

W1CEP foi reduzido de 13 a 30% em relação ao método original.

Um aspecto comum a todos esses métodos é que a substituição dos elétrons de caroço

por pseudopotenciais reduziu o tempo computacional dos cálculos em detrimento de uma

perda de precisão da ordem de 0,2 kcal mol-1

no erro absoluto médio. Esta tendência está

possivelmente associada com a ausência de efeitos de correlação caroço-valência nos cálculos

envolvendo pseudopotencial. Uma alternativa que reduziu essa margem de erros foi o

escalamento das energias de atomização experimentais utilizadas para o cálculo de entalpias

de formação nos métodos G3X-CEP e G3X(CCSD)-CEP [14]. Este ajuste empírico permitiu

Page 18: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

18

que estes dois métodos apresentassem erros absolutos médios semelhantes ao método mais

sofisticado G4CEP [11].

Outra característica comum aos métodos modificados foi a necessidade de adaptar

algumas das funções de base utilizadas nos cálculos com pseudopotencial. Os métodos

compostos apresentam um desempenho excepcional empregando conjuntos de funções de

base específicas nos cálculos com todos os elétrons. Desta forma, a adaptação de funções de

base de todos os elétrons para uso com pseudopotenciais tornou-se um processo comumente

utilizado, em vez de utilizar-se as funções de base desenvolvidas para os respectivos

pseudopotenciais. Normalmente, essa adaptação é realizada em dois níveis. O primeiro

consistiu em manter as funções gaussianas de valência. Este procedimento foi relativamente

simples para bases do tipo 6-31G, em que se manteve as funções 31G de valência para os

cálculos com CEP nas adaptações das teorias Gn. Uma vez que se tratava de funções de

Pople, as funções de base adaptadas foram denominadas de CEP-P31G. Para funções de base

mais complexas, a redução das mesmas foi feita inicialmente de forma empírica [5,7,9].

Somente em trabalho recente [11,19] encontrou-se um procedimento sistemático utilizando-se

mapas de densidade eletrônica para determinar quais primitivas deveriam ser mantidas para

um cálculo com pseudopotencial.

Embora o simples corte das funções de base de Pople fosse suficiente para manter um

nível desejável de precisão, para grandes funções de base, um novo escalamento das funções

s, p e sp de valência foi realizada para minimizar os erros entre os valores calculados e dados

experimentais confiáveis. Apesar dos resultados estimulantes, restou a necessidade de avaliar

a eficiência do uso de funções de base desenvolvidas para pseudopotenciais.

Tanto as teorias Gn [20] quanto suas respectivas versões combinadas com

pseudopotencial têm sido restritas ao cálculo de propriedades de compostos contendo

elementos até o 4° período [H-Kr] da tabela periódica excluindo-se os elementos de transição

e transição interna. Elementos do 5° período, apesar de sua importância, não tem sido

incluídos pela ausência de informações experimentais de referência confiáveis para

compostos em fase gasosa. O estanho [21,22], por exemplo, existe em pelo menos três formas

alotrópicas, com características físico-químicas distintas e estruturas cristalinas específicas.

Este elemento possui uma ampla variedade de aplicações domésticas e tecnológicas como em

ligas e em revestimentos de aço e de cobre. Compostos a base de antimônio [23,24] possuem

sua relevância no contexto quimioterápico no tratamento de doenças como leishmaniose,

esquistossomose e tumores. Estudos prévios [25] com cálculos de elevada precisão de

Page 19: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

19

compostos do tipo MHxCly (M = Si, P, As, Sb) sugerem que a inclusão de compostos a base

de Sb e Sn sejam possíveis.

Assim, define-se como objetivo deste trabalho avaliar o uso de funções de base

desenvolvidas para o pseudopotencial CEP no método composto de ordem reduzida

G3(MP2)//B3 [4] e comparar seu desempenho com a versão que usa pseudopotencial

adaptado G3(MP2)//B3-CEP [7]. O desempenho será avaliado em relação as propriedades

termoquímicas do conjunto teste G3/05 [3] e será ampliado o domínio de aplicação deste

método para compostos de Sn e Sb. Para moléculas contendo estes elementos serão

consideradas entalpias de formação de moléculas estudadas previamente por Vasiliu et al.

[25] e dados experimentais (em fase gasosa) disponíveis na WebNIST [26].

1.2 MÉTODOS COMPUTACIONAIS

O método desenvolvido neste trabalho será denominado de G3(MP2)//B3-SBK para

diferenciar do método G3(MP2)//B3-CEP [7]. O termo SBK se refere ao uso do

pseudopotencial CEP e o respectivo conjunto de base 31G desenvolvido por Stevens, Basch, e

Krauss [1,2]. Essa abordagem usando pseudopotencial substitui as funções de base P31G

utilizadas no método G3(MP2)//B3-CEP. Todas as etapas para obtenção da energia do

G3(MP2)//B3-SBK são as mesmas da referência [7]. Para comparar o desempenho dos

métodos G3(MP2)//B3-CEP e G3(MP2)//B3-SBK, calculou-se todas as propriedades do

conjunto teste G3/05 [3], ou seja: a) entalpias padrão de formação (Δ𝑓𝐻°) a 298.15 K de

acordo com o procedimento estabelecido na literatura [18], b) afinidade por próton, c)

energias de ionização, d) afinidade eletrônica e e) energia de atomização. Os itens (b), (c) e

(d) foram calculados como diferenças de energias entre estruturas otimizadas de produtos e

reagentes em suas respectivas geometrias de equilíbrio a 0 K [18].

Para o cálculo dessas propriedades determinou-se a energia G3(MP2)//B3-SBK

definida pela expressão:

𝐸𝐺3(𝑀𝑃2)//𝐵3−𝑆𝐵𝐾 = 𝐸[𝑄𝐶𝐼𝑆𝐷(𝑇)/𝐶𝐸𝑃 − 31𝐺(𝑑)] + Δ𝐸𝐺3𝑀𝑃2𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒 + 𝐸𝑆𝑂 + 𝐸𝐻𝐿𝐶 + 𝐸𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚 (1)

onde 𝐸[𝑄𝐶𝐼𝑆𝐷(𝑇)/𝐶𝐸𝑃 − 31𝐺(𝑑)] é a energia de referência em nível QCISD(T) e conjuntos

de base SBK (𝐶𝐸𝑃 − 31𝐺(𝑑)), 𝐸𝐺3𝑀𝑃2𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒 corresponde a componente de energia calculada

com a função de base CEP-G3MP2large, 𝐸𝑆𝑂 é a correção de spin-órbita, 𝐸𝐻𝐿𝐶 é uma

correção empírica associada ao número de elétrons de valência e 𝐸𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚 é a componente de

energia contendo energia vibracional harmônica do ponto zero e correções térmicas

Page 20: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

20

relacionados a movimentos translacionais, rotacionais e vibracionais. As frequências

vibracionais foram escalonadas por um fator de 0.96 [7].

O conjunto de bases CEP-31G(d) foi utilizado nas seguintes etapas: otimização de

geometria, cálculo das frequências vibracionais com o funcional B3LYP, determinação da

energia de referência em nível QCISD(T) e parcialmente na determinação do efeito da

correção da função de base large que é definida por: Δ𝐸𝐺3𝑀𝑃2𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒 = 𝐸[𝑀𝑃2/𝐶𝐸𝑃 −

𝐺3𝑀𝑃2𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒] − 𝐸[𝑀𝑃2/𝐶𝐸𝑃 − 31𝐺(𝑑)].

As funções de base SBK ou 𝐶𝐸𝑃 − 31𝐺(𝑑) não foram desenvolvidas com funções de

polarização [1,2]. Para os átomos Li e Be [27], B–F [28], Ne [29,30], Na–Ar [31], K e Ca [32]

Ga–Kr [33], as funções de polarização são provenientes da literatura. Para o antimônio

incluiu-se uma função de polarização ajustada variacionalmente através da minimização

simultânea da energia de um conjunto de moléculas otimizadas em nível B3LYP/CEP-

31G(d): C6H15Sb, SbH3, SbF3, SbCl3, SbBr3, SbOCl, SbN, e SbHCl2. O mesmo procedimento

foi adotado para o átomo de estanho, com as moléculas: C10H16Sn, C10H24O2Sn, C10H25NSn,

C12H27BrSn, C12H30OSn2, C12H30Sn2, C4H12Sn, C6H16Sn, C9H14Sn. Os valores ótimos

encontrados para os expoentes das funções de polarização dos átomos de estanho e antimônio

foram 0,183 e 0,197, respectivamente. O He foi representado pelo mesmo conjunto de base

adotado nas teorias G3(MP2)//B3 [4] e G3(MP2)//B3-CEP [7].

O conjunto de base CEP-G3MP2large [7] foi reotimizado para os cálculos usando

G3(MP2)//B3-SBK. As funções s, p e sp do conjunto de base large da literatura para os

átomos de carbono, nitrogênio, oxigênio, flúor, fósforo e cloro foram escaladas por um único

parâmetro para cada átomo para minimizar os desvios das entalpias de formação calculadas

(Δ𝑓𝐻𝑐𝑎𝑙𝑐0 ) em relação aos dados experimentais (Δ𝑓𝐻𝑒𝑥𝑝

0 ). Esta otimização foi feita

minimizando-se o erro quadrático: 𝑄 = ∑ [Δ𝑓𝐻𝑒𝑥𝑝0 (𝑖) − Δ𝑓𝐻𝑐𝑎𝑙𝑐

0 (𝑖)]2𝑛

𝑖=1 , para manter

semelhança com o procedimento empregado no método G3(MP2)//B3-CEP [7]. O conjunto

de moléculas utilizado para a otimização simultânea de todos os parâmetros, foram as mesmas

utilizadas no desenvolvimento da teoria G3CEP [5,6], G3(MP2)//B3-CEP [7] e G3(MP2)-

CEP [9]: C2H6, C4H6 (2-butyne), C6H14(methylpentane), (CH3)2SO, AlCl3, BCl3, CH2Cl2,

CHCl3, Cl2, ClF3, ClNO2, FCl, HOCl, AlF, CF4, CH2=CHF, CH2F2, F2, F2O, SiF4, CH3NO2,

CH3ONO, NH3, P4, PCl3, PCl5, H2O, HCOOH, e H2O2. Todas as otimizações foram

realizadas utilizando o método Simplex modificado de Nelder e Mead [34]. Para os elementos

representativos do quarto período (As, Se e Br) manteve-se os mesmos parâmetros do método

G3(MP2)//B3-CEP [7]. Para os átomos Sn e Sb, assumiu-se o conjunto cc-pV5Z [35]

Page 21: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

21

truncado como sendo o conjunto CEP-G3MP2large. Conjuntos de gaussianas 6d e primitivas

7f foram usadas como funções de polarização nos cálculos B3LYP e QCISD(T), enquanto

que no nível MP2, foram empregadas funções 5d e 7f, seguindo a adaptação G3(MP2)//B3 no

programa Gaussian 09 [36], que foi utilizado em todos os cálculos neste trabalho. A Tabela

1.1 mostra os valores ótimos de 휁𝑜𝑝𝑡 obtidos, em comparação com as teorias G3-CEP [5,6] e

G3(MP2)//B3-CEP [7]. De maneira geral, mesmo com condições distintas, os parâmetros de

escala ajustados são semelhantes para os mesmos átomos. Todos os conjuntos de base

utilizados neste trabalho encontram-se nos Apêndices 1 (CEP-31G(d)) e 2 (CEP-

G3MP2large).

A correção spin-órbita para os átomos é proveniente da literatura e determinadas

experimentalmente ou através de cálculos de alto nível [37,38]. Seguindo recomendação de

Vasiliu et al. [25], para o átomo de estanho utilizou-se ESO(Sn) = 7,93 kcal mol-1

e para o

átomo de antimônio essa correção não foi levada em consideração.

Tabela 1.1 Parâmetros escalados ótimos (휁𝑜𝑝𝑡) para o conjunto de base large usados nos

métodos G3(CEP), G3(MP2)//B3-CEP e G3(MP2)//B3-SBK.

Elemento G3CEP G3(MP2)//B3-CEP G3(MP2)//B3-SBK

C 0,9839 0,9811 0,9393

N 0,9639 0,9535 0,9592

O 0,9349 0,9286 0,9327

F 0,9222 0,9391 0,9765

P 0,8146 0,8465 0,8290

Cl 1,0154 0,9863 1,0050

As 0,8282 0,8533 0,8533

Se 0,8133 0,8217 0,8217

Br 0,8330 0,8204 0,8204

A correção empírica 𝐸𝐻𝐿𝐶 foi incluída de forma convencional utilizando as

expressões: 𝐸𝐻𝐿𝐶 = −Anβ − B(nα − nβ) para moléculas e 𝐸𝐻𝐿𝐶 = −Cnβ − D(nα − nβ) para átomos

e íons atômicos, em que nα e nβ são respectivamente o número de elétrons de valência com

spin alpha e beta. A otimização dos parâmetros A, B, C e D foi efetuada em relação ao erro

absoluto médio definido por: 𝑄 = (∑ |Δ𝑓𝐻𝑒𝑥𝑝0 (𝑖) − Δ𝑓𝐻𝑐𝑎𝑙𝑐

0 (𝑖)|𝑛𝑖=1 ) 𝑛⁄ levando-se em

consideração todas as propriedades do conjunto teste G3/05 [3]. A Tabela 1.2 mostra os

parâmetros HLC otimizados em quatro condições distintas. Também são mostrados os

parâmetros otimizados para os métodos G3(MP2)//B3 [4] e G3(MP2)//B3-CEP [7]. Os

parâmetros das colunas denominadas por noExpAt foram obtidos com as moléculas do

conjunto teste G3/05 ou G3/05 e um conjunto de 40 moléculas adicionais contendo átomos de

silício (3 moléculas), germânio (1 molécula), arsênio (4 moléculas), estanho (26 moléculas) e

Page 22: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

22

antimônio (6 moléculas). As colunas com a denominação ExpAt, além da otimização dos

parâmetros HLC, consideram o escalamento das energias de atomização experimentais

sugerido por Silva e Custodio [14] como uma forma de reduzir o erro absoluto médio entre as

entalpias calculadas e experimentais para o conjunto G3/05 ou para o conjunto G3/05 e as

moléculas adicionais mencionadas acima.

Tabela 1.2 Parâmetros HLC otimizados (dados em mHartree) para G3(MP2)//B3-SBK, sem

(NoExpAt) e com (ExpAt) correção das energias de atomização experimentais e para as

teorias G3(MP2)//B3 e G3(MP2)//B3-CEP. Os dados termoquímicos de referência são do

conjunto G3/05 e G3/05 com a inclusão de 40 novas moléculas.

Parâm.

G3(MP2)//B3-SBK

G3(MP2)//B3 G3(MP2)//B3-CEP G3/05 G3/05 +

40 moléculas

NoExpAt ExpAt NoExpAt ExpAt

A 8,849 6,875 8,918 7,046 10,041 10,325

B 4,495 3,130 4,590 2,792 4,995 5,307

C 9,436 7,023 9,490 7,452 10,188 10,767

D 1,586 1,084 1,655 1,096 2,323 2,376

De modo geral, observa-se que todos os parâmetros HLC obtidos para o

G3(MP2)//B3-SBK são menores que das outras duas metodologias equivalentes,

G3(MP2)//B3 [4] e G3(MP2)//B3-CEP [7]. Isto indica uma menor dependência do método

G3(MP2)//B3-SBK com a correção HLC. A maior variação ocorre no parâmetro A que

apresenta um valor de 8,849 mEH quando comparado com os valores 10,041 e 10,325 mEH

das teorias G3(MP2)//B3 [4] e G3(MP2)//B3-CEP [7], respectivamente.

Quando se leva em consideração a inclusão das moléculas adicionais, no

G3(MP2)//B3-SBK, nota-se um pequeno aumento dos parâmetros HLC, em ambos os casos,

sem (noExpAt) e com escalamento (ExpAt) das energias de atomização experimentais. Isso

pode ser justificado, pela necessidade de correção de um maior número de moléculas.

A Tabela 1.3 mostra as energias de atomização experimentais dos elementos e os

respectivos valores escalados com os parâmetros HLC (ver Tabela 1.2). Grande parte das

energias de atomização ajustadas diferem dos dados experimentais em menos de 1 kcal mol-1

,

com exceção dos átomos boro, alumínio, magnésio, silício e bromo. Incluindo-se as 40

moléculas ao conjunto teste G3/05, as energias de atomização para o arsênio, estanho e

antimônio também apresentam correções superiores a 2 kcal mol-1

. Comparando os desvios do

presente método com aqueles provenientes das teorias G3X-CEP e G3X(CCSD)-CEP [14]

nota-se que são relativamente semelhantes. Os desvios acima de 1 kcal mol-1

para todos os

métodos ocorrem simultaneamente para os átomos de boro, magnésio e alumínio. A

Page 23: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

23

coincidência em métodos de natureza distinta para as energias de atomização dos átomos de

boro, magnésio e alumínio sugere que ou a estrutura eletrônica dos compostos contendo esses

elementos exigem cuidados especiais ou os dados experimentais devessem ser revistos.

Tabela 1.3 Valores experimentais e escalados (kcal mol−1

) das energias de atomização dos

elementos a 0 K

Átomos Experimental

[14,25] G3/05

G3/05

+ 40 molecules

H 51,63 ± 0,001 51,43 51,51

Li 37,69 ± 0,2 37,95 37,74

Be 76,48 ± 1,2 75,93 75,51

B 136,2 ± 0,2 137,59 137,20

C 169,98 ± 0,1 169,40 169,28

N 112,53 ± 0,02 112,34 112,15

O 58,99 ± 0,02 58,96 58,74

F 18,47 ± 0,07 19,25 18,92

Na 25,69 ± 0,17 26,35 25,91

Mg 34,87 ± 0,2 32,52 29,62

Al 78,23 ± 1,0 81,05 82,55

Si 106,60 ± 1,9 105,30 105,09

P 75,42 ± 0,2 74,65 74,60

S 65,66 ± 0,06 65,24 64,98

Cl 28,59 ± 0,001 28,57 28,06

Br 28,18 ± 0,02 29,90 29,43

Ge 88,2 ± 0,7 88,35

As 68,87 ± 0,8 71,54

Sn 72,0 ± 0,36 76,41

Sb 63,1 ± 0,6 72,06

1.3 DESEMPENHO TERMOQUÍMICO

Todas as propriedades experimentais e calculadas com G3(MP2)//B3-SBK em

diferentes condições são mostrados nos Apêndices 3 a 7. Os erros absolutos médios (EAM)

de todas as propriedades calculadas em relação aos dados experimentais obtidos com a teoria

G3(MP2)//B3-SBK convencional (noExpAt) e com energias de atomização escaladas

(ExpAt) são resumidos na Tabela 1.4. Os resultados incluindo o conjunto de moléculas

adicionais serão discutidos posteriormente.

O método G3(MP2)//B3-SBK convencional apresenta um EAM de 1,51 kcal mol-1

para todas as propriedades termoquímicas calculadas. Este EAM difere em apenas 0,10 kcal

mol-1

da teoria com todos os elétrons G3(MP2)//B3 [4] que apresenta um EAM de 1,41 kcal

mol-1

, porém representa uma melhora em relação à G3(MP2)//B3-CEP [7] que apresenta um

EAM de 1,60 kcal mol-1

.

Page 24: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

24

O uso do escalamento das energias de atomização experimentais dos elementos reduz

significativamente o EAM para apenas 1,43 kcal mol-1

, equivalente ao EAM do método

original G3(MP2)//B3 com todos os elétrons. A melhora nesta nova versão é devida

principalmente a uma redução nos EAMs das entalpias de formação (Δ𝐻𝑓0) e energias de

atomização molecular (D0).

A Tabela 1.4 mostra que a Δ𝐻𝑓0 calculada com o método G3(MP2)//B3-SBK

convencional apresenta 53% dos desvios em relação aos dados experimentais no intervalo de

±1 kcal mol-1

contra 56% e 47% das teorias G3(MP2)//B3 [4] e G3(MP2)//B3-CEP [7],

respectivamente. Quando as energias de atomização experimentais são escaladas o número de

desvios na faixa de ±1 kcal mol-1

aumenta para 62%. O EAM obtido para G3(MP2)//B3-SBK

corrigido é o menor em relação aos outros métodos, ou seja, apenas 1,25 kcal mol-1

(ExpAt)

quando comparado com 1,34 kcal mol-1

para G3(MP2)//B3 [4], 1,57 kcal mol-1

para

G3(MP2)//B3-CEP [7] e 1,45 kcal mol-1

com o método convencional (NoExpAt). De modo

análogo, para D0 apenas 41% (NoExpAt) dos desvios encontram-se entre ±1 kcal mol-1

contra

50% do G3(MP2)//B3, 45% do G3(MP2)//B3-CEP. Porém, este o número de desvios nesse

intervalo aumenta para 68% com o escalamento das energias de atomização experimentais no

G3(MP2)//B3-SBK. Assim, o EAM de D0 é de apenas 1,28 kcal mol-1

contra 1,55 kcal mol-1

e

1,59 kcal mol-1

em relação às teorias G3(MP2)//B3 [4] e G3(MP2)//B3-CEP [7],

respectivamente. Curiosamente, o valor sem o escalamento das energias de atomização

experimentais é de 1,39 kcal mol-1

, que é consideravelemtne menor do que os métodos

G3(MP2)//B3 e G3(MP2)//B3-CEP.

Mesmo com G3(MP2)//B3-SBK envolvendo o escalamento das energias de

atomização experimentais algumas moléculas ainda apresentam desvios maiores que ±4 kcal

mol-1

na entalpia de formação (Δ𝐻𝑓0), como por exemplo, CS2 (4,5 kcal mol

-1), SO3 (-6,3 kcal

mol-1

), SO2Cl2 (-7,2 kcal mol-1

), (CH3)2SO2 (dimethyl sulphone) (-5,8 kcal mol-1

), Si(CH3)4

(tetramethylsilane) (-5,0 kcal mol-1

), C2F4 (4,6 kcal mol-1

), PF3 (-7,0 kcal mol-1

), SF6 (-8,7

kcal mol-1

), ClFO3 (-18,7 kcal mol-1

) e os radicais CCH (-4,9 kcal mol-1

), C6H5 (radical fenil)

(-6,5 kcal mol-1

). Estes foram os maiores desvios dentre todas entalpias de formação

calculadas. Como observado nos outros dois métodos, as causas para boa parte desses desvios

não foram ainda esclarecidas. Na literatura, propriedades termoquímicas ou espectroscópicas

dos compostos que contêm flúor, muitas vezes apresenta comportamento diferenciado

[7,39,40]. Por outro lado, houve uma melhora significativa na redução do desvio em sistemas

como BeF2 (1,1 kcal mol-1

), BeH (0,0 kcal mol-1

) e PF5 (-3,8 kcal mol-1

), que pode ser

Page 25: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

25

justificado pelo ajuste em relação ao pequeno número de moléculas de referência contendo Be

e F.

Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de

energia (kcal mol−1

) para entalpia de formação (ΔHf0), energia de ionização (IE0), afinidade

eletrônica (EA0), afinidade protônica (PA0) e energia de atomização (D0) calculadas com a

teoria G3(MP2)//B3-SBK. Erro absoluto médio (EAM) e desvio padrão (Std) também são

mostrados em kcal mol−1

intervalos de energia Δ𝑯𝒇𝟎 𝑰𝑬𝟎 𝑬𝑨𝟎

noExpAt ExpAt noExpAt ExpAt noExpAt ExpAt

Δ𝐸 < −2 28 24 17 10 15 19

−2 ≤ Δ𝐸 < −1 31 18 15 15 7 11

−1 ≤ Δ𝐸 ≤ 1 131 153 42 41 32 29

1 < Δ𝐸 ≤ 2 34 33 16 16 5 2

Δ𝐸 > 2 23 19 13 21 5 3

Total 247 103 64

%(−1 ≤ Δ𝐸 ≤ 1) 53 62 41 40 50 45

%(−2 > Δ𝐸 > 2) 20 17 29 30 31 34

EAM 1,45 1,25 1,62 1,67 1,69 1,87

Std 2,33 2,19 2,21 2,22 2,43 2,47

intervalos de energia 𝑫𝟎 𝑷𝑨𝟎 Todas

noExpAt ExpAt noExpAt ExpAt noExpAt ExpAt

Δ𝐸 < −2 3 3 1 1 64 57

−2 ≤ Δ𝐸 < −1 3 0 2 2 58 46

−1 ≤ Δ𝐸 ≤ 1 9 15 3 3 217 241

1 < Δ𝐸 ≤ 2 5 2 4 4 64 57

Δ𝐸 > 2 2 2 0 0 43 45

Total 22 10 446

%(−1 ≤ Δ𝐸 ≤ 1) 41 68 30 30 49 54

%(−2 > Δ𝐸 > 2) 23 22 10 10 24 23

EAM 1,39 1,28 1,09 1,09 1,51 1,43

Std 1,93 1,96 1,25 1,25 2,33 2,19

Para a energia de atomização molecular (D0) as moléculas AsH3 (2,89 kcal mol-1

),

GaCl (-3,56 kcal mol-1

), GeH4 (4,60 kcal mol-1

), GeO (-4,91 kcal mol-1

) e K2 (-2,24 kcal mol-

1) continuam a apresentar no G3(MP2)//B3-SBK ajustado (ExpAt) os maiores desvios em

relação aos dados experimentais, assim como nas outras duas teorias equivalentes.

O maior EAM obtido pela teoria G3(MP2)//B3-SBK com (ExpAt) ou sem (NoExpAt)

escalamento das energias de atomização dos elementos para a afinidade eletrônica foi de 1,87

kcal mol-1

e 1,69 kcal mol-1

, respectivamente. A teoria G3(MP2)//B3 apresentou um EAM

significativamente menor de apenas 1,48 kcal mol-1

, enquanto que a versão do G3(MP2)//B3-

CEP de 1,63 kcal mol-1

, similar ao desvio encontrado pelo G3(MP2)//B3-SBK. O sistema

Page 26: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

26

C2H é o que apresenta o maior desvio, -6,2 kcal mol-1

, contra -2,0 kcal mol-1

para o método

G3(MP2)//B3-CEP e -0,3 kcal mol-1

para G3(MP2)//B3. É importante ressaltar que essa foi a

única propriedade que o EAM aumentou de forma significativa com a correção das energias

de atomização experimentais dos elementos.

O EAM usando G3(MP2)//B3-SBK para energia de ionização (EI0) é

aproximadamente 1,6 kcal mol-1

com (ExpAt) ou sem escalamento (NoExpAt) das energias

de atomização, bem como para a teoria correspondente que leva em consideração todos os

elétrons. A teoria que utiliza pseudopotencial adaptado, G3(MP2)//B3-CEP, possui um desvio

0,2 kcal mol-1

maior que G3(MP2)//B3-SBK. Vale a pena destacar os átomos de berílio e

magnésio que apresentaram desvios de -1,9 kcal mol-1

e -1,6 kcal mol-1

, com G3(MP2)//B3-

SBK e ExpAt, enquanto que para G3(MP2)//B3-CEP os desvios foram -10,4 kcal mol-1

e -4,5

kcal mol-1

e para G3(MP2)//B3 os desvios foram -5,7 kcal mol-1

e -2,8 kcal mol-1

. Sistemas

como o B2F4 (8,7 kcal mol-1

), BF3 (-5,2 kcal mol-1

), CH3F (-5,0 kcal mol-1

) e os átomos de

neônio (-5,3 kcal mol-1

) e enxofre (4,6 kcal mol-1

) ainda continuam sendo um desafio na

previsão dessa propriedade com métodos compostos. A energia de ionização para o átomo de

potássio (K) apresenta altos desvios apenas nos métodos com pseudopotencial: G3(MP2)//B3-

SBK (7,0 kcal mol-1

) e G3(MP2)//B3-CEP (6,2 kcal mol-1

). A teoria original possui erro de

apenas 0,2 kcal mol-1

.

Os resultados para afinidade protônica são estatisticamente irrelevantes em função do

pequeno número de moléculas. Porém, os dados da Tabela 4 e a literatura indicam que as

versões com pseudopotencial apresentam um número de moléculas inferior no intervalo de ±1

kcal mol-1

, 5 e 3 moléculas para G3(MP2)//B3-CEP [7] e G3(MP2)//B3-SBK (ExpAt ou

NoExpAt), respectivamente. Ambas, não conseguem superar a teoria original que possui 7

moléculas no mesmo intervalo. Estudos com um número significativo de moléculas são

necessários antes de qualquer conclusão ou adaptações adicionais em cálculos com

pseudopotencial.

1.4 MOLÉCULAS ADICIONAIS

A predição da entalpia de formação foi aumentada por 40 novas moléculas no

conjunto teste G3/05. Para comparar os resultados do presente trabalho com os cálculos

realizados por Vasiliu et al. [25] o número de moléculas apresentadas nas Tabelas 1.5 (18

moléculas) e 1.6 (29 moléculas) totalizam 47 compostos. No entanto, sete (SiH4, SiCl4, SiF4,

PH3, PCl3, PF3 e PF5) dessas moléculas já foram consideradas no conjunto teste G3/05 e estão

sendo discutidas aqui apenas para comparar o desempenho dos resultados em relação àqueles

Page 27: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

27

de Vasiliu et al. [25]. A inclusão dessas 40 novas moléculas demandou uma nova otimização

dos parâmetros HLC (Tabela 1.2) e um novo escalamento das energias de atomização

experimentais dos elementos (Tabela 1.3).

Tabela 1.5 Entalpias de formação experimental e erros calculados com diferentes métodos

compostos em relação aos dados experimentais.

Molécula Expt.

(298 K)‡

CCSD(T)/

ECBS(DTQ)CV ‡

G3(MP2)//

B3-CEP *

G3(MP2)//

B3 #

G3(MP2)//

B3-SBK

noExpAt ExpAt

SiH4 (𝑇𝑑) 8,2 ± 0,5 1,0 −0,3 1,1 −0,7 0,0

SiH3Cl (𝐶2𝑣) −33,9 ± 2 −0,1 4,2 4,6 −3,4 −2,0

SiH2Cl2

(𝐶2𝑣)

−76,6 ± 3 −0,6 5,2 4,9 −4,5 −2,4

SiHCl3 (𝐶2𝑣) −118,6 ± 1,0 −0,1 7,6 6,7 −4,5 −1,7

SiCl4 (𝑇𝑑) −158,4 ± 0,3 0,6 11,2 9,7 −3,5 0,0

SiF4 (𝑇𝑑) −386,0 ± 0,2 −1,1 7,1 5,1 0,0 −0,4

PH3 (𝐶3𝑣) 1,3 ± 0,4 −0,1 −0,8 −0,8 0,2 0,1

PCl3 (𝐶3𝑣) −69,0 ± 1,3 −0,7 −4,0 −2,0 −4,1 −2,1

PF3 (𝐶3𝑣) −229,1 ± 0,9 −0,2 −5,9 −5,5 −6,4 −7,3

PF5 (𝐷3ℎ) −380,9± 0,7

−381,1 * −0,4 −5,6 −9,0 −2,7 −4,3

𝐺𝑒𝐹4(𝑇𝑑) −284,46 ± 0,12 2,4 24,7 11,4 14,5 12,4

AsH3 (𝐶3𝑣) 15,87 ± 0,25 −0,6 2,4 3,7 −1,5 −5,2

𝐴𝑠𝐶𝑙3(𝐶3𝑣) −62,5 1,1 9,3 7,6 −0,9 −2,4

𝐴𝑠𝐹3(𝐶3𝑣) −187,8 8,5 14,6 9,8 7,1 2,7

𝐴𝑠𝐹5(𝐷3ℎ) −295,65 3,9 14,9 8,0 7,0 1,8

EAM 1,4 7,9 6,0 4,1 3,0

𝑆𝑏𝐻3(𝐶3𝑣) 34,7 ± 0,1 3,7 - - 9,9 0,0

𝑆𝑏𝐶𝑙3(𝐶3𝑣) −75,0 3,2 - - 10,5 2,8

𝑆𝑛𝐹4(𝑇𝑑) −243,7 ± 12,0 14,4 - - 59,3 53,0

‡ Entalpias experimentais e erros calculados com CCSD(T)/ ECBS(DTQ)CV.: aug-cc-pwCVnZ –(PP)

* Erros calculados usando G3(MP2)//B3-CEP

# Erros calculados usando G3(MP2)//B3

A Tabela 1.5 mostra os EAMs obtido por Vasiliu et al. [25] e calculados com os

métodos G3(MP2)//B3, G3(MP2)//B3-CEP e G3(MP2)//B3-SBK em sua formulação

convencional ou incluindo escalamento das energias de atomização dos elementos. Os

resultados mostram que o método G3(MP2)//B3-SBK apresentou um melhor desempenho

com EAM de 4,1 kcal mol-1

, significativamente menor quando comparado com os métodos

G3(MP2)//B3 (6,0 kcal mol-1

) e G3(MP2)//B3-CEP (7,9 kcal mol-1

). O escalamento das

energias de atomização dos elementos reduz ainda mais o EAM para os cálculos

G3(MP2)//B3-SBK para 3,0 kcal mol-1

.

Os melhores resultados foram obtidos utilizando o procedimento de Vasiliu et al. [25]

com um EAM de 1,4 kcal mol-1

para cálculos em nível CCSD(T). Este melhor desempenho se

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28

deve à avaliação cuidadosa do uso de condições diferenciadas para diferentes átomos e

moléculas. Em outras palavras, os autores utilizam uma combinação de conjuntos de bases

aug-cc-pwCVnZ e aug-cc-pwCVnZ-PP, com n = D, T e Q para obter uma energia extrapolada

CBS considerando os átomos presentes em cada molécula. Por exemplo, os autores utilizam

aug-cc-pVnZ, com n = D−Q para os elementos hidrogênio (H) e Flúor (F); mas incluíram

funções d adicionais em elementos como Si, P e Cl. Também levaram em consideração

“core−valence correlation energy effects” com conjuntos de base cc-pwCVTZ para F, Si, P, e

Cl e utilizaram ainda small-core relativistic effective core potentials (RECPs), para corrigir de

forma aditiva efeitos relativísticos, combinados a conjuntos de base de correlação consistente

do tipo aug-cc-pVnZ-PP para Ga−As, In−Sb e Tl−Bi. Devido a presença de átomos de flúor

em algumas moléculas, os autores consideraram uma segunda correção para molecular scalar

relativistic effects (SR) na energia de atomização. Energias harmônicas do ponto zero foram

calculadas em nível MP2 com conjunto de base aug-cc-pVTZ e a energia final do ponto zero

foi obtida aplicando um fator de escala proveniente de uma média entre resultados MP2 e

valores experimentais que dependem do tipo de ligação envolvida [25].

A Tabela 1.6 mostra os resultados obtidos exclusivamente para moléculas contendo

átomos de estanho (Sn) e antimônio (Sb). Observa-se uma redução no EAM de 8,0 kcal mol-1

para 5,1 kcal mol-1

com a correção das energias de atomização experimentais. Vale ressaltar

que muitos dos sistemas estudados possuem mais de um valor experimental e apenas o valor

correspondente com menor incerteza foi levado em consideração na computação do erro.

Metade das moléculas (50%) encontram-se dentro do intervalo de erro de ±2 kcal mol−1

. Seis

sistemas apresentam desvios superiores a 10 kcal mol-1

: C10H24O2Sn, C10H25NSn, C12H30Sn2,

C4H10Sb, C3H10OSn e C7H21NSn2. Os dados associados a esses experimentos requerem

atenção especial e devem ser revisitados. O EAM usando G3(MP2)//B3-SBK, para a entalpia

de formação, passa a ser 2,53 kcal mol-1

(NoExpAt) e 1,99 kcal mol-1

(ExpAt), quando se

acrescentam as 40 novas moléculas ao conjunto G3/05.

Tabela 1.6 Entalpia de formação (ΔHf°) experimental (NIST) e erros calculados com

G3(MP2)//B3-SBK. Dados em kcal mol-1

.

Molécula ΔHf° exp. [26]

G3(MP2)//B3-SBK

noExpAt ExpAt

Stibine trimethyl- (C3H9Sb) 7,66 ± 5,98 10,7 1,0

Stibine triethyl- (C6H15Sb) 11,7 ± 2,87 22,8 -1,7

Stannane trimethyl(phenylmethyl)- (C10H16Sn) 19,78 ± 1,51 4,4 0,9

Sn(Et)3(OO-t-Bu)- (C10H24O2Sn) -88,28 ± 3,83 -10,3 -14,8

Sn(Et)3(NEt2)- (C10H25NSn) -37,54 ± 1,46 -12,6 -17,3

Sn(Bu)3(Br)- (C12H27BrSn) -64,8 ± 3,11 13,6 8,4

Page 29: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

29

bis(triethyltin) oxide- (C12H30OSn2) -88,0 ± 3,11 7,6 -1,6

Distannane hexaethyl- (C12H30Sn2) -35,5 ± 2,3 -12,3 -21,5

Stannane tetramethyl- (C4H12Sn) -4,78 ± 19,1 7,3 2,4

Stannane trimethyl(1-methylethyl)- (C6H16Sn) -10,4 ± 1,1 8,2 3,5

Hexamethylditin- (C6H18Sn2) -6,4 ± 2,1 4,2 -5,6

(CH3)3(tert-C4H9)Sn- (C7H18Sn) -15,3 ± 1,5 10,5 5,9

Stannane trimethylphenyl- (C9H14Sn) 27,1 ± 1,7 3,0 -0,5

Trimethyl vinyl tin- (C5H12Sn) 21,9 ± 1,1 5,8 1,2

Stannane ethyltrimethyl- (C5H14Sn) -6,3 ± 0,7

(-43,5 ± 5,0) 7,5 2,7

Stannane tetraethyl- (C8H20Sn)

-10,0 ± 0,6

(-15,6 ± 1,5)

(-10,5 ± 2,0)

(-14,5 ± 2,0)

(-40,5)

9,1 4,5

Sb(Me)2 (C2H6Sb) 33,5 ± 7,18

(31,6 – 34,4) 9,1 0,0

Sb(Et)2 (C4H10Sb) 40,2 ± 4,1

(41,15 ± 4,78) 21,1 12,2

Stannane tetrapropyl- (C12H28Sn)

-34,19 ± 1,4

(-31,07 ± 1,6)

(-44,50)

7,6 3,4

Stannane tetrakis(1-methylethyl)- (C12H28Sn) -33,5 ± 1,4

(-28,6 ± 1,7) 4,3 0,1

bromotrimethylstannane- (C3H9BrSn) -33,06 ± 1,34

(-34,8) 6,1 0,0

Trimethyltin- (C3H9Sn) 29,67 ± 1,9

(31,6 ± 4,1) 3,6 -0,8

Sn(Me)3(OH)- (C3H10OSn) -75,8 -7,0 -12,0

Stannane chlorotrimethyl- (C3H9ClSn) -46,7 1,8 -2,5

Sn(Me)3(OEt)- (C5H14OSn) -63,0 5,2 0,4

(dimethylamino)trimethylstannane- (C5H15NSn) -4,28 2,6 -2,5

[Sn(Me)3]2(NMe)- (C7H21NSn2) -19,5 -6,2 -16,2

Stannane triethyl- (C6H16Sn) 0,5 6,7 2,0

Sn(Me)3(SBu)- (C7H18SSn) -37,22 1,8 -2,4

EAM 8,0 5,1

A literatura indica que algumas correções para sistemas de todos os elétrons podem ser

consideradas a fim de minimizar os erros entre os dados calculados e os dados de referência.

Como exemplos, além do cuidado particular com ajustes de bases, a separação entre os

movimentos nucleares e eletrônicos pode introduzir um nível inaceitável de erro nos

resultados teóricos, o que pode ser reduzido a partir de uma correção conhecida como

Page 30: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

30

correção diagonal de Born-Oppenheimer [25]. Por outro lado, Sylvetsky e Martin [41]

enfatizaram a necessidade de uma melhor descrição das correções de correlações caroço-

valência e camadas-internas. Estes efeitos eletrônicos também são importantes para uma

previsão consistente de propriedades termoquímicas dentro de ± 1 kcal mol-1

dos dados

experimentais. Os autores mostraram que a correlação caroço-valência para moléculas

contendo átomos do segundo período são responsáveis por mais de 90% de contribuição da

camada interna e, para moléculas contendo átomos da terceira linha, as contribuições caroço-

caroço podem se tornar importantes. Vale a pena mencionar a importância dos efeitos

relativísticos, principalmente para sistemas contendo metais de transição, que podem ser mais

bem descrito por cálculos como a abordagem composta consistente de correlação relativística-

pseudopotencial (rp-ccCA, do inglês relativistic-pseudopotential correlation consistent

composite approach) [42]. Considerando a importância de correções como as mencionadas

acima, métodos compostos, como W4 [43], HEAT [44-46] e abordagem de Feller-Peterson-

Dixon [47-49] são capazes de concordar muito melhor com os experimentos, com desvios

absolutos da ordem de ± 0,1 kcal mol-1

. A importância dos efeitos de correlação envolvendo

os elétrons de caroço parece indicar que qualquer tentativa envolvendo pseudopotenciais será

confinada a um nível de precisão não melhor que ± 1 kcal mol-1

. Ajustes empíricos podem ser

a única maneira de compensar a ausência dos efeitos dos elétrons mais internos.

1.5 CONCLUSÃO

O método G3(MP2)//B3-SBK foi desenvolvido a partir da teoria G3(MP2)//B3-CEP,

substituindo o conjunto de base P31G(d) pelo respectivo 31G(d) desenvolvido para o

pseudopotencial CEP. Foi obtido um EAM de 1,51 kcal mol-1

para o cálculo de todas as

propriedades termoquímicas do conjunto teste G3/05. O EAM do G3(MP2)//B3-SBK difere

em apenas 0,10 kcal mol-1

da teoria com todos os elétrons G3(MP2)//B3 que apresenta um

erro de 1,41 kcal mol-1

. Mas G3(MP2)//B3-SBK apresenta uma melhora em relação a versão

G3(MP2)//B3-CEP que possui 1,60 kcal mol-1

de EAM em relação aos dados experimentais.

Usando um escalamento empírico das energias de atomização experimental dos elementos

temos uma melhora significativa com redução do EAM para apenas 1,43 kcal mol-1

. Este erro

difere apenas 0,02 kcal mol-1

da teoria de todos os elétrons G3(MP2)//B3. A inclusão de 40

novas moléculas contendo silício (3 moléculas), germânio (1 molécula), arsênio (4

moléculas), estanho (26 moléculas) e antimônio (6 moléculas) aumentou o EAM para 2,15

kcal mol-1

usando G3(MP2)//B3-SBK convencional e 1,86 kcal mol-1

incluindo as energias

escaladas de atomização dos elementos.

Page 31: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

31

Os parâmetros HLC para o G3(MP2)//B3-SBK são menores que das outras duas

metodologias equivalentes, G3(MP2)//B3 e G3(MP2)//B3-CEP. Essa menor dependência

sugere um melhor balanço entre as correções usadas no método G3(MP2)//B3-SBK. Os

parâmetros HLC não mudam de modo significativo com a inclusão dos novos sistemas.

Para o conjunto previamente estudado por Vasiliu et al. [25] observa-se que

G3(MP2)//B3-SBK apresenta um melhor desempenho, com um EAM de 4,1 kcal mol-1

,

contra 6,0 kcal mol-1

(G3(MP2)//B3) e 7,9 kcal mol-1

(G3(MP2)//B3-CEP) das outras duas

teorias equivalentes. O erro absoluto médio diminui para 3,0 kcal mol-1

, quando se leva em

consideração o escalamento nas energias de atomização experimentais dos elementos. O

excelente desempenho alcançado por Vasiliu et al. [25] de 1,4 kcal mol-1

para essas moléculas

é consequência de uma combinação de correções mais sofisticadas.

O G3(MP2)//B3-SBK apresentou menores EAMs, em comparação as teorias

G3(MP2)//B3 e G3(MP2)//B3-CEP, para as propriedades de entalpia de formação (Δ𝐻𝑓0) e

energia de atomização (D0). Isso é consequência do escalamento das energias de atomização

experimental dos elementos. Este ajuste empírico produziu desvios em relação aos dados

experimentais equivalentes à teoria original de todos os elétrons. Quando se acrescenta as 40

novas moléculas ao conjunto teste G3/05, o EAM para todas as propriedades termoquímicas

calculadas passa a ser 2,15 kcal mol-1

(NoExpAt) e 1,86 kcal mol-1

(ExpAt). Esses erros

absolutos maiores são consequência da incerteza nos dados experimentais para os compostos

de Sn e Sb. Nesse sentido, seria importante considerar uma atenção especial à revisão de

alguns dados experimentais. Como exemplos, C3H9Sb, C4H12Sn e C6H18Sn2, algumas vezes

apresentam incertezas tão grandes quanto suas próprias entalpias de formação. Em outros

casos, nenhuma indicação das incertezas é fornecida ou a discrepância entre os resultados

teóricos com os dados experimentais disponíveis sugere que a modelagem em fase gasosa não

é apropriada, ou algum outro fator deve estar afetando as medições experimentais para

substâncias como: C4H10Sb, C12H30Sn2, C3H10OSn e C7H21NSn2.

Finalmente, como mencionado acima e em artigos anteriores [5-7, 11], a combinação

de pseudopotencial e a estratégia de método composto fornecem propriedades termoquímicas

com um excelente nível de precisão e uma considerável economia de tempo de CPU. No

entanto, a ausência de efeitos importantes relacionados aos elétrons de caroço irá restringir a

precisão dos métodos, possivelmente a incertezas em torno de ± 1 kcal mol-1

.

Page 32: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

32

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35

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Williams-Young D, Ding F, Lipparini F, Egidi F, Goings J, Peng B, Petrone A, Henderson T,

Ranasinghe D, Zakrzewski VG, Gao J, Rega N, Zheng G, Liang W, Hada M, Ehara M,

Toyota K, Fukuda R, Hasegawa J, Ishida M, Nakajima T, Honda Y, Kitao O, Nakai H,

Vreven T, Throssell K, Montgomery Jr. JA, Peralta JE, Ogliaro F, Bearpark MJ, Heyd JJ,

Brothers EN, Kudin KN, Staroverov VN, Keith TA, Kobayashi R, Normand J, Raghavachari

K, Rendell AP, Burant JC, Iyengar SS, Tomasi J, Cossi M, Millam JM, Klene M, Adamo C,

Cammi R, Ochterski JW, Martin RL, Morokuma K, Farkas O, Foresman JB, Fox DJ,

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36

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Page 37: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

37

Capítulo 2

Análise energética da seletividade endo:exo em

reações Diels-Alder usando os métodos

compostos: G3(MP2) e G3(MP2)-CEP

Régis Casimiro Leal, Douglas Henrique Pereira, Rogério Custodio. Computational and

Theoretical Chemistry 1123 (2018) 161–168. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2017.12.002

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38

2.1 INTRODUÇÃO

Os fatores que controlam a formação do produto endo em reações de cicloadição [4+2]

proposta por Alder e Stein [1] ainda são objeto de discussão na literatura [2]. A reação de

Diels-Alder é classificada entre as reações orgânicas mais importantes e estudadas, devido à

facilidade de gerar duas ligações carbono-carbono simultaneamente [3]. Brocksom et al. [4]

publicou uma revisão sobre a reação Diels-Alder, afirmando que embora seja uma reação

clássica, existem sempre novas perspectivas em relação a novas metodologias e aplicações em

síntese total. Dois exemplos recentes são os trabalhos de Zeiger et al. [5] e Hoye et al. [6],

onde os autores analisaram os intermediários participantes na abstração de hidrogênio, que

pode ser quimicamente isolado permitindo funcionalização em posições únicas da molécula.

Da literatura, pelo menos três aspectos podem ser identificados para explicar a

preferência pela formação de um produto específico em reações Diels-Alder. De acordo com

Hoffmann e Woodward [7], a empírica regra endo é dirigida pelas interações de orbital

secundário (SOI, Secondary Orbital Interactions). Arrieta et al. [8] chegou à mesma

conclusão estudando a clássica reação entre o ciclopentadieno e anidrido maleico. Eles

concluiram que SOI é extremamente significativo e pode ser apontado como um fator de

grande influência no controle estereoquímico observado.

Por outro lado, outros pesquisadores, e.g., Garcia et al. [9], baseado na similaridade de

efeitos de repulsão de camada fechada na aproximação endo/exo, concluiram que SOI não é

adequado como uma explicação convencional para a preferência em reações endo. O estudo

da reação entre anidrido maleico e butadieno por Fujimoto e Ogawa [10] mostrou que

diferentes fatores energéticos poderiam ser considerados para explicar a preferência endo em

vez do efeito dominante SOI. Atrações eletrostáticas e repulsões de camada fechada poderiam

ser mais influentes do que SOI. A preferência endo da reação entre ciclopentadieno e anidrido

maleico pode ser atribuída à repulsão estérica induzida por um grupo metileno na

aproximação exo, embora outros mecanismos de interação também possam desempenhar um

papel importante. Uma conclusão semelhante foi enfatizada por Fernandez e Bickelhaupt [2],

que reportaram que a seletividade endo não poderia ser atribuída exclusivamente às interações

orbitais ou a interação energética entre reagentes deformados.

Outra questão importante é o efeito do solvente, que parece ter influência em algumas

propriedades dependendo dos reagentes utilizados. O clássico trabalho desenvolvido por

Cativiela et al. [11] ilustra exemplos em que a polaridade do solvente modifica a seletividade

endo/exo em reações Diels-Alder. No entanto, em geral, para as reações usualmente estudadas

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39

os solventes não são importantes, embora em algumas delas a reação possa prosseguir mais

lentamente. Por outro lado, o estudo de Tuvi-Arad e Avnir [12] sobre a reação entre (E,E)-

1,4-dimetoxi-1,3-butadieno com tetracianoetileno mostrou que a polaridade do solvente

aumenta a reatividade de alguns compostos. Outro trabalho recente desenvolvido por Yepes et

al. [13] mostrou que o uso de diferentes ácidos de Lewis, como catalisadores, também pode

influenciar a seletividade de reações Diels-Alder.

Independentemente dos aspectos que estão sendo analisados, a cooperação entre

métodos computacionais e experimentos tem sido cada vez mais utilizada para fornecer

esclarecimentos para a elucidação de efeitos estruturais e/ou eletrônicos responsáveis por

reações químicas tais como o mecanismo de cicloadição [4+2] de Diels-Alder [14-20].

Progresso significativo na redução de custos computacionais, preservando a precisão

dos cálculos, foi desenvolvida recentemente por Pereira et al. [21,22] combinando um

pseudopotencial efetivo compacto (CEP, Compact Effective Pseudopotential) de Stevens,

Bash e Krauss [23,24] ao método composto G3 [25]. Esta nova metodologia foi referida como

G3CEP [21,22]. O erro absoluto médio para este método é 5,4 kJ.mol-1

comparado a 4,9

kJ.mol-1

da versão original de todos os elétrons, levando em conta um conjunto de dados

experimentais do conjunto de teste G3/05 [26].

Similarmente, Rocha et al. [27] desenvolveram a teoria G3(MP2)//B3-CEP

combinando o pseudopotencial CEP e a teoria G3 (MP2)//B3 [28]. Os erros absolutos médios

para os cálculos G3(MP2)//B3-CEP e os cálculos de todos os elétrons, G3(MP2)//B3, foram

6,7 kJ.mol-1

e 5,9 kJ.mol-1

, respectivamente, quando comparado com os dados experimentais

disponíveis para um conjunto de 446 resultados termoquímicos e espectroscópicos na fase

gasosa. O tempo de CPU usando G3CEP, ou qualquer versão incluindo pseudopotencial, é

significativamente reduzido [21,22,27,29–31].

A combinação bem sucedida de pseudopotencial e métodos compostos, preservando a

precisão e com redução do tempo computacional, inspirou o desenvolvimento de outras

alternativas como G3(MP2)-CEP [29], G4CEP [30] e W1CEP [31], bem como aplicações

para a elucidação do mecanismo de nitração do fenol [32] ou a determinação de barreiras

rotacionais internas de um conjunto de compostos [33]. A simplicidade do G3(MP2)-CEP e

sua versão de todos-elétrons, G3(MP2), em comparação com a maioria dos outros métodos

compostos fornece condições para aplicá-las a sistemas maiores, onde métodos ab initio

rigorosamente mais precisos não seriam viáveis.

Page 40: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

40

Com base no excelente desempenho dos métodos compostos, o objetivo desse capítulo

é testar a capacidade de um dos desenvolvimentos mais recentes, G3(MP2)-CEP, para

analisar os principais fatores energéticos que governam um conjunto de reações Diels-Alder e

comparar com o desempenho da respectiva versão de todos os elétrons, G3(MP2). As reações

Diels-Alder selecionadas consideram os seguintes reagentes: (1) ciclopropeno e

ciclopentadieno, (2) ciclopenteno e ciclopentadieno, (3) ciclopentadieno e acrilonitrila, (4)

ciclohexadieno e acrilonitrila, (5) cicloheptadieno e acrilonitrila e (6) ciclopentadieno e

anidrido maleico. Esses pares dieno/dienófilo foram selecionados porque possuem diferentes

rendimentos experimentais. Em alguns casos, basta alterar o tamanho do anel para inverter a

proporção dos produtos formados.

2.2 DESCRIÇÃO COMPUTACIONAL

A teoria G3(MP2)-CEP se caracteriza pela mesma sequência de cálculos da teoria de

todos os elétrons G3(MP2), com a substituição dos elétrons de caroço pelo pseudopotencial.

O procedimento para obtenção da energia final G3(MP2)-CEP pode ser sumarizada como

segue:

𝐸𝐺3(𝑀𝑃2)−𝐶𝐸𝑃 = 𝐸[𝑄𝐶𝐼𝑆𝐷(𝑇)/𝐶𝐸𝑃 − 𝑃31𝐺(𝑑)] + 𝛥𝐸𝐶𝐸𝑃−𝐺3𝑀𝑃2𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒 + 𝐸𝑆𝑂 + 𝐸𝑍𝑃𝐸 + 𝛥𝐸𝐻𝐿𝐶

onde 𝐸[𝑄𝐶𝐼𝑆𝐷(𝑇)/𝐶𝐸𝑃 − 𝑃31𝐺(𝑑)] é a energia de referência, que é melhorada pelas seguintes

correções:

(a) tamanho do conjunto de base: 𝛥𝐸𝐶𝐸𝑃−𝐺3𝑀𝑃2𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒 = 𝐸[𝑀𝑃2/𝐶𝐸𝑃 − 𝐺3𝑀𝑃2𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒] −

𝐸[𝑀𝑃2/𝐶𝐸𝑃 − 𝑃31𝐺(𝑑)];

(b) efeitos spin-órbita: 𝐸𝑆𝑂 obtido a partir de dados experimentais ou cálculos de alto nível

para alguns átomos e moléculas;

(c) energia de ponto zero e outros efeitos térmicos se a temperatura não é 0 K, 𝐸𝑍𝑃𝐸;

(d) correção empírica de alto nível (HLC, High-Level Correction) para quaisquer efeitos

adicionais não descritos pelas correções anteriores.

𝛥𝐸𝐻𝐿𝐶 é definido por quatro parâmetros gerais, A, B, C e D, obtido a partir da

minimização do erro absoluto entre propriedades calculadas em relação a dados

experimentais confiáveis e depende do número de elétrons de valência alfa (𝑛𝛼) e beta

𝑛𝛽). Os parâmetros A e B estão associados a moléculas, e C e D com átomos pelas

seguintes expressões:

𝐸𝐻𝐿𝐶 = −𝐴𝑛𝛽 − 𝐵(𝑛𝛼 − 𝑛𝛽) e 𝐸𝐻𝐿𝐶 = −𝐶𝑛𝛽 − 𝐷(𝑛𝛼 − 𝑛𝛽), respectivamente. Neste

trabalho os parâmetros foram obtidos a partir de referências [29].

Page 41: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

41

Todos os máximos (TS, Transition State) foram caracterizados por uma única

frequência imaginária e então submetidos ao cálculo IRC (Intrinsic Reaction Coordinate) com

o nível de teoria MP2/CEP-P31G(d), confira Apêndice 8. Todos os cálculos foram

computados com o programa Gaussian 09 [34].

2.3 DISCUSSÃO GERAL

A comparação do comportamento energético, através das teorias G3(MP2) e

G3(MP2)-CEP, foi analisado para seis reações Diels-Alder mencionadas ao fim da seção 2.1:

(1) ciclopropeno e ciclopentadieno, (2) ciclopenteno e ciclopentadieno, (3) ciclopentadieno e

acrilonitrila, (4) ciclohexadieno e acrilonitrila, (5) cicloheptadieno e acrilonitrila e (6)

ciclopentadieno e anidrido maleico. A Tabela 2.1 mostra as energias compostas relativas (à 0

K) e energias de Gibbs (à 298 K) calculadas por ambos níveis de teoria para todas as reações,

bem como alguns resultados advindos da literatura. ΔETS é a diferença entre a energia do

estado de transição (TS) e a energia dos reagentes (ΔETS = ETS – EREAGENTES). ΔER

corresponde à diferença de energia entre produtos e reagentes (ΔER = EPRODUTOS –

EREAGENTES). ΔGTS e ΔGR são as definições análogas com relação à energia de Gibbs. Se as

energias compostas da Tabela 2.1 são comparadas, os resultados entre G3(MP2)-CEP e

G3(MP2) usualmente diferem por aproximadamente 8,4 kJ mol-1

em quase todos os cálculos.

Reações 4 e 6 apresentam uma grande diferença em torno de 16,7 kJ mol-1

para ΔER. As

diferenças não são significativas se considerarmos energias relativas, δΔETS = ΔETS(EXO) –

ΔETS(ENDO) ou δΔEr = ΔEr(EXO) – ΔEr(ENDO). As variações entre ambos os métodos não

excedem 1,3 kJ mol-1

para as reações 2, 3, 4 e 5. Reações 1 e 6 apresentam uma grande

variação de energia, mas não excede 4,2 kJ mol-1

. Quase os mesmos resultados são

observados quando δΔGTS e δΔGR são comparados. Portanto, o comportamento quantitativo,

bem como sua tendência qualitativa, é consistente e consideravelmente preciso, em ambas

teorias G3(MP2) e G3(MP2)-CEP.

As tendências associadas ao rendimento experimental com base nas energias relativas

serão estudadas de forma sistemática, analisando as características de cada grupo de reações

separadamente.

Page 42: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

42

Tabela 2.1 Diferenças de energia (ΔE) calculadas na temperatura de 0 K e de energia de Gibbs (ΔG) à 298 K, para seis reações Diels-Alder.

Dados em kJ mol-1

Nível de cálculo ΔETS

(ENDO)

ΔETS

(EXO)

δΔETS ΔER

(ENDO)

ΔER

(EXO)

δΔER ΔGTS

(ENDO)

ΔGTS

(EXO)

δΔGTS ΔGR

(ENDO)

ΔGR

(EXO)

δΔGR referência

Reação 1: 97:03(a)

[35]– ciclopropeno e ciclopentadieno M06-2X/6-31G(d) 21,3 41,4 20,1 -215,2 -222,7 -7,5 82,1 100,1 18,0 -135,2 -141,5 -6,3 [35]

G3(MP2) 28,9 46,5 17,6 -177,1 -185,9 -8,8 80,0 97,6 17,6 -126,0 -134,8 -8,8 calculado

G3(MP2)-CEP 20,9 39,8 18,8 -174,2 -183,0 -8,8 72,4 90,9 18,4 -122,7 -131,5 -8,8 calculado

Reação 2: 20:80(a)

[35]– ciclopenteno e ciclopentadieno M06-2X/6-31G(d) 61,9 74,9 13,0 -134,8 -138,2 -3,3 127,3 137,7 10,5 -54,4 -57,4 -2,9 [35]

G3(MP2) 79,5 81,2 1,7 -97,1 -93,8 3,3 133,6 135,2 1,7 -41,9 -39,4 2,5 calculado

G3(MP2)-CEP 72,8 74,5 1,7 -94,2 -90,4 3,8 126,9 128,5 1,7 -36,4 -36,0 0,4 calculado

Reação 3: 60:40(a)

[38,43]– ciclopentadieno e acrilonitrila B3LYP/6-31+G* 43,1 43,5 0,4 -92,9 -93,4 -0,4 97,1 97,6 0,4 -33,9 -33,9 0,0 [42]

B3LYP/

6-31++G** 44,4 44,0 -0,4 -90,0 -90,0 0,0 98,4 98,4 0,0 -31,0 -30,6 0,4 [42]

M06-2X/6-31+G* 52,3 51,1 -1,3 -116,4 -117,2 -0,8 107,2 105,9 -1,3 -57,4 -58,2 -0,8 [42]

M06-2X/

6-31++G** 52,8 55,3 2,5 -113,5 -111,8 1,7 107,6 110,1 2,5 -54,4 -52,3 2,1 [42]

G3(MP2) 55,3 55,7 0,4 -103,8 -104,2 -0,4 107,2 107,6 0,4 -51,9 -52,3 -0,4 calculado

G3(MP2)-CEP 48,1 48,6 0,4 -100,5 -100,1 0,4 100,1 103,0 2,9 -48,1 -47,7 0,4 calculado

Reação 4: 50:50(a)

[38,43]– ciclohexadieno e acrilonitrila G3(MP2) 74,9 74,1 -0,8 -134,4 -135,6 -1,3 127,3 126,9 -0,4 -81,6 -82,9 -1,3 calculado

G3(MP2)-CEP 82,5 81,6 -0,8 -116,8 -117,6 -0,8 134,4 134,0 -0,4 -64,1 -64,5 -0,4 calculado

Reação 5: 35:65(a)

[38,43]– cicloheptadieno e acrilonitrila G3(MP2) 90,9 93,4 2,5 -138,6 -140,7 -2,1 147,4 149,9 2,5 -82,5 -84,2 -1,7 calculado

G3(MP2)-CEP 85,0 87,9 2,9 -134,8 -137,3 -2,5 141,9 144,9 2,9 -77,9 -80,0 -2,1 calculado

Reação 6: 98:02(a)

[8]– anidrido maleico e ciclopentadieno M05-2X/

def2-TZVPP 27,6 36,4 8,8 -111,8 -113,0 -1,3 78,7 87,9 9,2 -60,3 -61,1 -0,8 [2]

B3LYP/6-

31G*+ΔZPE 58,6 62,8 4,2 -69,9 -73,3 -3,3 87,5 95,5 8,0 -41,4 -41,9 -0,4 [8]

MP2/6-31+G(d) 63,2 72,4 9,2 -80,0 -81,6 -1,7 78,7 87,9 9,2 -60,3 -61,1 -0,8 [46]

G3(MP2) 23,4 33,1 9,6 -115,1 -116,4 -1,3 87,5 95,5 8,0 -41,4 -41,9 -0,4 calculado

G3(MP2)-CEP 32,2 40,6 8,4 -96,3 -97,1 -0,8 78,7 87,9 9,2 -60,3 -61,1 -0,8 calculado (a)

Rendimento experimental endo:exo em %

Page 43: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

43

2.3.1 Reações 1 e 2

Sabe-se que a razão experimental entre os adutos endo/exo é fortemente alterada

quando o ciclopropeno é substituído por ciclopenteno numa reação com ciclopentadieno. Este

par de reações é apresentado nas Figuras 2.1 e 2.2.

+

endo exo

+

ciclopentadienociclopropeno

H

H

HH

Figura 2.1 Reação 1 entre ciclopentadieno e ciclopropeno.

+

endo exo

+

ciclopentadienociclopenteno

H

H

H

H

Figura 2.2 Reação 2 entre ciclopentadieno e ciclopenteno.

A Tabela 2.1 mostra para a reação 1 que a barreira para TS(endo) é menor que

TS(exo) em 17,6 e 18,8 kJ mol-1

para G3(MP2) e G3(MP2)-CEP, respectivamente. No

entanto, o análogo exo é ainda o produto termodinâmico mais estável, o que está de acordo

com a regra proposta por Alder e Stein [1], sendo cerca de 8,4 kJ mol-1

mais estável em ambas

teorias testadas. As teorias compostas concordam com ambas as exigências: barreira inferior

favorecendo a formação do produto endo, e produto exo termodinamicamente mais estável.

Segundo Liu et al. [35], a reação entre o ciclopropeno e o ciclopentadieno ocorre a

uma temperatura de 0 °C. Por outro lado, a cicloadição entre ciclopentadienos só ocorre em

uma temperatura de 200 °C e com um baixo rendimento. A reatividade dos cicloalcenos com

o ciclopentadieno aumenta do ciclopenteno ao ciclopropeno. A alta reatividade dos

cicloalcenos de três e quatro membros tem sido atribuída à liberação de tensão, especialmente

em reações que envolvem abertura do anel. No entanto, nas reações Diels-Alder entre

cicloalcenos a tensão no anel não é completamente liberada. O único sistema que é fortemente

influenciado por este fator é o ciclopropeno. Portanto, a liberação de tensão não pode ser

designada como um descritor geral de reatividade.

Page 44: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

44

A energia de Gibbs obtida por Liu et al. [35] a partir de cálculos no nível M06-2X/6-

31G(d) mostra que os estados de transição endo são cineticamente favorecidos com relação ao

exo por um intervalo entre 7,5 e 18,0 kJ mol-1

para as reações estudadas. Nossos resultados

mostram que o estado de transição endo em termos de energia de Gibbs é 17,6 e 18,4 kJ mol-1

menor do que o análogo exo para G3(MP2) e G3(MP2)-CEP, respectivamente, e o produto

exo é 8,4 kJ mol-1

termodinamicamente mais estável por ambos os métodos.

Wannere et al. [36] também estudaram as reações Diels-Alder entre ciclopentadieno e

cicloalcenos (ciclopropeno, ciclobuteno e ciclopenteno). Os autores mostraram que o TSendo é

13,4 kJ mol-1

inferior ao TSexo, analogamente para as energias relativas calculadas com

B3LYP/6-311+G(d,p) com correção ZPE por B3LYP/6-31G(d). Uma tendência que favorece

a estabilidade do TSendo em 18,4 kJ mol-1

também foi observado quando as energias relativas

foram computadas por MP2/6-311+G(d,p)//B3LYP/6-311+G(d,p). A Tabela 2.1 mostra uma

concordância com os resultados MP2, com diferenças de 17,6 e 18,8 kJ mol-1

para G3(MP2) e

G3(MP2)-CEP, respectivamente. As energias de ativação calculadas por B3LYP/6-

311+G(d,p)//B3LYP/6-31G(d) com correção ZPE em relação às energias da conformação

mais estável dos reagentes foram 67,0 e 80,4 kJ mol-1

para as barreiras endo e exo,

respectivamente.

Para a reação entre anéis de 5 membros, ciclopentadieno e ciclopenteno, verifica-se

que a diferença de energia entre as barreiras bem como entre os estereoisômeros endo/exo não

excede 4,2 kJ mol-1

em ambas as teorias testadas (veja Tabela 2.1). De acordo com Liu et al.

[35] a reatividade dos cicloalcenos com dienófilos é controlada pela energia de distorção dos

reagentes à geometria do estado de transição, que aumenta de ciclopropeno para ciclo-hexeno.

Como consequência, a respectiva reatividade destes compostos é diminuída devido ao

aumento da barreira de ativação. Esta tendência pode ser observada na Tabela 2.1, pois a

energia da barreira favorecendo TS(endo) é quase três vezes o análogo da reação 1,

respectivamente, 72,8 e 20,9 kJ mol-1

para o cálculo com pseudopotencial, e 79,6 e 28,9 kJ

mol-1

para a versão que leva em consideração todos os elétrons.

Os cálculos G3(MP2) e G3(MP2)-CEP seguem a mesma tendência encontrada por Liu

et al. [35] e Wannere et al. [36] em relação à barreira de ativação TSendo mais favorável para

reação a 2. No entanto, o que explicaria o alto rendimento experimental de Bruson e Riener

[37] favorecendo o produto exo? A diferença de energia entre os estereoisômeros formados é

menor que 4.2 kJ mol-1

, calculado tanto com M06-2X/6-31G (d) por Liu et al. [35] como

pelas teorias compostas deste trabalho. Wannere et al. [36] não mostrou detalhes das energias

de reação. Similarmente com ciclopropeno, ciclobuteno e ciclopenteno, a energia TSendo é

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45

menor em 5,0 e 7,5 kJ mol-1

nas cicloadições para ciclopentadieno quando comparado com o

respectivo TSexo usando cálculos B3LYP/6-311+G** com correção ZPE, e 8,4 e 13,4 kJ mol-

1 quando as energias relativas são calculadas com MP2/6-311+G(d, p)//B3LYP/6-311+G(d,

p). Os autores criticam o uso do B3LYP para estes cálculos, uma vez que esse funcional

negligencia efeitos de dispersão de longo alcance. As diferenças de energia ao comparar

B3LYP com MP2 diferem em pelo menos 4,2 kJ mol-1

.

A Tabela 2.1 mostra que os resultados para a reação 2 usando G3(MP2) são:

ΔETS(ENDO) = 79.6 kJ mol-1

, ΔETS(EXO) = 81.2 kJ mol-1

, ΔER(ENDO) = -97.1 kJ mol

-1, ΔER(EXO) = -

93.8 kJ mol-1

, e para G3(MP2)-CEP: ΔETS(ENDO) = 72.8 kJ mol

-1, ΔETS(EXO) = 74.5 kJ mol

-1,

ΔER(ENDO) = -94.2 kJ mol-1

, ΔER(EXO) = -90.4 kJ mol

-1. Eles concordam com as conclusões

anteriores, embora as pequenas diferenças energéticas entre TSs e produtos usando G3(MP2)

e G3(MP2)-CEP não permitam justificar com segurança o alto rendimento experimental do

produto exo. Vale a pena notar que em ambas as reações as conclusões obtidas a partir dos

métodos compostos são essencialmente os mesmos: seja analisando energias compostas a 0 K

ou energias de Gibbs a 298 K. Também é praticamente impossível justificar o rendimento por

outro cálculo de menor nível, seja ab initio ou funcional densidade. Isso fica evidente no caso

em que é necessário um nível muito elevado de precisão, além da precisão alcançada pelos

métodos compostos.

2.3.2 Reações 3, 4 e 5

Cianoetileno, ou acrilonitrila, é um poderoso dienófilo com ciclopentadieno,

ciclohexadieno e cicloheptadieno em reações Diels-Alder [38,39]. Geralmente, a reatividade

de dienos cíclicos diminui com o aumento do tamanho do anel [38,40]. Recentemente,

Levandowski e Houk [41] realizaram um estudo teórico procurando um padrão em reações

Diels-Alder envolvendo ciclopentadieno, ciclohexadieno e cicloheptadieno com diferentes

dienófilos. Os autores mostraram a partir de cálculos DFT e modelos de distorção/interação

que o ciclopentadieno é altamente reativo em reações de Diels-Alder. Apenas uma distorção

mínima fora do plano é necessária para alcançar a geometria de estado de transição

comparada a outros dienos cíclicos e acíclicos. Díaz et al. [42], usando o método NEB

(Nudged Elastic Band) para os caminhos de mínima energia (MEP, minimum energy paths),

também estudaram reações combinando ciclopentadieno e etilenos cianosubstituídos; alguns

resultados são mostrados na Tabela 2.1. Levandowski et al. [41] e Díaz et al. [42] concordam

que o B3LYP não é adequado para descrever o efeito dos substituintes nas reações entre

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46

ciclopentadieno e cianoetileno. Uma conclusão foi que um conjunto de bases e um funcional

mais adequado pode descrever os sistemas com maior precisão [42].

Para as reações 3 e 4, não há diferenças significativas de energia entre estados de

transição e produtos de reação nos caminhos endo/exo. A diferença de energia entre as teorias

G3(MP2) e G3 (MP2)-CEP não excede 1,3 kJ mol-1

. Para a reação 5, as diferenças entre

ambas as teorias é de cerca de 2,1 kJ mol-1

. Estas pequenas diferenças de energia, tanto entre

TS como entre produtos, não permitem afirmar uma seletividade para um dado

estereoisômero. Mas vale a pena enfatizar que, experimentalmente, em nenhuma dessas três

reações existe uma predominância relevante para um dado estereoisômero. Em outras

palavras, os rendimentos experimentais sugerem um equilíbrio entre os dois produtos

formados. As conclusões permanecem as mesmas quando as energias de Gibbs são

analisadas. Os resultados para a reação 3 são semelhantes aos obtidos por Levandowski e

Houk [41], que alcançaram diferenças de energia de apenas 0,8 kJ mol-1

entre estados de

transição em cálculos M06-2X/6-311++ G(d, p) juntamente com CPCM (Conductor-like

Polarizable Continuum Model). As diferenças de energia também foram semelhantes à

entalpia de ativação e reação em relação aos reagentes isolados apresentado por Diaz et al.

[42] para a reação entre o ciclopentadieno e acrilonitrila (ver Tabela 2.1).

Takakis e Agosta [43] questionou a aplicabilidade da regra de Alder-Stein para

explicar a cicloadição entre ciclodienos e acrilonitrila. Alder et al. [44] já havia apontado que

as regras não são eficientes na representação da adição de dienos cíclicos com acrilonitrila. As

reações de ciclopentadieno e 1,3-ciclohexadieno com acrilonitrila, por exemplo, apresentam

uma relação endo/exo quase similar de 60:40 (Figura 2.3) e 50:50 (Figura 2.4),

respectivamente. Para a reação de acrilonitrila com 1,3-cicloheptadieno as regras apontaram o

produto de menor rendimento como o componente principal, neste caso com uma razão

endo/exo de 35:65 (Figura 2.5).

CN

H

H

CN

endo exo

++

CN

ciclopentadieno acrilonitrila

Figura 2.3 Reação 3 entre ciclopentadieno e acrilonitrila.

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47

endo exo

++

CNCN

H

H

CN

ciclohexadieno acrilonitrila

Figura 2.4 Reação 4 entre ciclohexadieno e acrilonitrila.

endo exo

++

CN

CN H

H CN

cicloheptadieno acrilonitrila

Figura 2.5 Reação 5 entre cicloheptadieno e acrilonitrila.

Tuvi-Arad e Avnir [38] estudaram a correlação da simetria-entalpia em reações

envolvendo alguns dienos cíclicos: ciclopentadieno, ciclohexadieno e cicloheptadieno, além

do butadieno e derivados de cianoetileno. A reatividade foi associada pelos autores com três

fontes de distorção de simetria: substituição, conformação do anel e efeitos do solvente. Os

autores concluíram que os efeitos do solvente e eletrônico são responsáveis pela reatividade

de uma reação particular. Semelhante a outros trabalhos da literatura, mesmo considerando

estes efeitos, os autores concordaram que não são suficientes para explicar a maior reatividade

do ciclopentadieno em comparação com o cicloheptadieno. Neste caso particular, efeitos de

simetria desempenham um papel significativo.

Parece que Takakis et al. [43] ao citar o trabalho anterior de Alder et al. [44],

apresentou os nomes dos estereoisômeros de forma invertida. Em outras palavras, ao invés da

razão 1:2 endo/exo, a sequência foi invertida para 1:2 exo/endo. Isso pode ter ocasionado uma

má interpretação de Tuvi-Arad e Avnir [38], que discutiu a reações com derivados de

cianoetileno como exceções a regra de Alder-Stein. Em vez da afirmação de que o rendimento

exo/endo apresentou razão de 40:60 para ciclohexadieno e 35:65 para o cicloheptadieno, a

sequência correta deveria ser a inversa.

2.3.3 Reação 6

Um último caso-teste é a reação entre o ciclopentadieno e anidrido maleico, uma

clássica reação de Diels-Alder [2,8,45,46] mostrado na Figura 2.6. A Tabela 1 mostra que,

independentemente do nível de cálculo utilizado, todos os resultados apontam para o produto

cinético endo, enquanto a preferência termodinâmica é para o produto exo. As diferenças de

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48

energia obtidas nos níveis G3(MP2) e G3(MP2)-CEP entre as barreiras de ativação são da

ordem de 8,4 kJ mol-1

e entre produtos de 2,1 kJ mol-1

. As energias de Gibbs apresentam

resultados equivalentes.

+ O

O

O

O

O

OH

H + O

O

OH

H

ciclopentadieno anidrido maleico endo exo

Figura 2.6 Reação 6 entre ciclopentadieno e anidrido maleico.

Fernández e Bickelhaupt [2] argumentam que a orientação endo é controlada por

alguns efeitos eletrônicos específicos que levam à formação do cicloaduto

termodinamicamente menos estável. Nesse caso, o controle cinético é evocado, levando em

conta as diferenças entre as barreiras de ativação para a formação do cicloaduto endo/exo.

Diferentes funcionais, tais como: OLYP, B97D, wB97xD, M05-2x e M06-2x, bem como

cálculos MP2, todos usando conjunto de base def2-TZVPP, fornecem δΔETS e δΔGTS na faixa

de 3,4–10,0 kJ mol-1

e 0,0-9,6 kJ mol-1

, respectivamente.

O trabalho original de Stephenson et al. [45] obteve uma seletividade experimental de

98,5% para o produto endo e uma diferença de energia de ativação de 10,5 kJ mol-1

a 298 K.

Wannere et al. [36] encontraram diferenças de 5,4 e 9,6 kJ mol-1

quando as energias relativas

foram calculadas com B3LYP/6-311+G(d, p) (incluindo correção ZPE no B3LYP/6-31G(d))

e MP2/6-311+G(d, p)//B3LYP/6-311+G(d, p), respectivamente, que concordam com nossos

resultados da Tabela 2.1.

Independentemente da metodologia de cálculo observada, para esta reação, a barreira

que leva ao TSendo é favorecida sobre a alternativa exo. No entanto, mais uma vez as pequenas

diferenças energéticas entre os produtos apontam para o produto exo, conforme prever a regra

endo de Alder.

2.3.4 Análise de distorção/interação

O modelo de distorção/interação [47] ou ativação/deformação [48] foi aplicado para

avaliar o desempenho da seletividade dos seis mecanismos estudados nos níveis G3(MP2) e

G3(MP2)-CEP. Este modelo usa a partição de energia de ativação (𝛥𝐸𝑎‡) em termos de dois

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49

fragmentos principais: a energia de distorção (𝛥𝐸𝑑𝑖𝑠𝑡‡

) e a energia de interação (𝛥𝐸𝑖𝑛𝑡‡

), como

mostra a equação: 𝛥𝐸𝑎‡ = 𝛥𝐸𝑑

‡ + 𝛥𝐸𝑖𝑛𝑡‡

, onde 𝛥𝐸𝑑‡ é a soma das energias de distorção do dieno

(𝛥𝐸𝑑𝑖𝑠𝑡−𝑑𝑖𝑒𝑛𝑜) e dienófilo (𝛥𝐸𝑑𝑖𝑠𝑡−𝑑𝑖𝑒𝑛ó𝑓𝑖𝑙𝑜) usando a geometria do estado de transição e

𝛥𝐸𝑖𝑛𝑡‡

é a energia de interação calculada como a diferença entre a energia de ativação (𝛥𝐸𝑎‡) e

energia de distorção total (𝛥𝐸𝑑‡) [49-51].

A Tabela 2.2 mostra as energias de distorção endo e exo do dieno e dienófilo para

todas as seis reações discutidas anteriormente, bem como as energias de interação e distorção

total. A comparação entre G3(MP2) e G3(MP2)-CEP mostra um comportamento semelhante

para as diferenças totais de energia eletrônica ou as energias de Gibbs. Todos os dados da

teoria de todos os elétrons são sempre maiores que os resultados calculados com a teoria que

envolve pseudopotencial. No entanto, a tendência qualitativa é preservada para ambos os

métodos, fornecendo explicações similares para a preferência endo/exo das reações estudadas.

As diferenças podem ser mais significativas quando as energias da teoria de todos os

elétrons são comparadas com os resultados da literatura no nível DFT. Mais uma vez, todas as

tendências qualitativas são preservadas. A Tabela 2.2 mostra que a única exceção observada

foi para reação 2. A energia de distorção total endo do cálculo DFT é menor que o análogo

exo, enquanto as teorias G3(MP2) e G3(MP2)-CEP fornecem uma tendência oposta. Os

resultados dos métodos compostos são compatíveis com o comportamento esperado da

energia distorção para o rendimento experimental observado. Isso pode ser uma

inconsistência de cálculos DFT ou uma condição particular onde os efeitos do conjunto de

bases e/ou a troca-correlação do funcional são importantes. Vale a pena mencionar que os

métodos compostos usados neste trabalho não são os mais precisos, mas são aplicáveis para

sistemas relativamente grandes. Métodos compostos também reduzem significativamente as

dependências do conjunto de bases e de correlação eletrônica, o que não é o caso de cálculos

DFT.

No entanto, apenas cálculos muito precisos elucidarão inequivocamente as diferenças

sutis de energia de preferências endo/exo, mas elas não são aplicáveis a moléculas

relativamente grandes.

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50

Tabela 2.2 Componentes relacionadas à energias de distorção (ΔEdist) e interação (ΔEint) para os caminhos endo/exo calculadas com métodos

compostos e dados da literatura. Dados em kJ mol-1

.

Distorção Interação

Nível de teoria ΔEdist

(dieno-ENDO)

ΔEdist

(dienófilo-ENDO)

ΔEdist

(dieno-EXO)

ΔEdist

(dienófilo-EXO)

ΔEdist

(ENDO)

ΔEdist

(EXO)

ΔEint

(ENDO)

ΔEint

(EXO) referência

Reação 1: 97:03(a)

[35] - ciclopropeno e ciclopentadieno

M06-2X/6-31G(d) 40,6 25,5 40,6 34,7 66,1 75,3 -44,8 -33,9 [35]

G3(MP2) 26,8 15,1 29,7 24,7 41,8 54,0 -13,0 -7,5 calculado

G3(MP2)-CEP 18,8 7,9 20,1 16,3 26,8 36,4 -5,9 3,3 calculado

Reação 2: 20:80(a)

[35] - ciclopenteno e ciclopentadieno

M06-2X/6-31G(d) 68,6 38,1 71,1 45,2 106,7 116,3 -44,8 -41,4 [35]

G3(MP2) 51,5 36,8 56,1 31,8 88,3 87,4 -8,8 -6,3 calculado

G3(MP2)-CEP 42,7 30,1 43,5 26,4 72,8 69,9 0,0 5,0 calculado

Reação 3: 60:40(a)

[38. 43] - ciclopentadieno e acrilonitrila

M06-2X/6-31+G(d)/

CPCM (1.4-dioxane) 58,2 28,9 59,0 29,3 87,0 88,3 -50,2 -50,2 [41]

G3(MP2) 47,3 22,6 48,5 23,4 69,9 72,0 -14,6 -16,3 calculado

G3(MP2)-CEP 35,6 16,7 36,0 17,2 51,9 53,1 -3,8 -4,6 calculado

Reação 4: 50:50(a)

[38. 43] - ciclohexadieno e acrilonitrila

G3(MP2) 65,7 23,4 65,7 23,8 89,1 89,5 -14,2 -15,5 calculado

G3(MP2)-CEP 55,6 18,4 55,6 18,8 74,5 74,5 7,9 7,1 calculado

Reação 5: 35:65(a)

[38. 43] - cicloheptadieno e acrilonitrila

G3(MP2) 81,2 26,8 84,1 30,1 107,9 114,2 -16,7 -20,9 calculado

G3(MP2)-CEP 71,1 22,2 72,4 25,9 92,9 98,3 -7,9 -10,5 calculado

Reação 6: 98:02(a)

[8] - anidrido maleico e ciclopentadieno

BLYP-3/TZ2P+//

M05-2X/def2-TZVPP with ZPE 63,2 33,1 62,3 36,0 96,2 97,9 -69,0 -61,5 [2]

G3(MP2) 44,4 21,8 46,0 24,7 66,1 70,3 -42,7 -37,7 calculado

G3(MP2)-CEP 34,3 12,6 33,1 15,1 46,9 48,1 -14,6 -7,5 calculado

(a) rendimento experimental endo:exo em %

Page 51: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

51

2.4 CONCLUSÃO

A teoria G3(MP2)-CEP apresenta um desempenho semelhante em relação à teoria de

todos os elétrons, G3(MP2). Como esperado, G3(MP2)-CEP geralmente apresenta uma

redução significativa do tempo de CPU em relação a versão de todos os elétrons, de acordo

com as expectativas da literatura [29]. Os resultados quantitativos obtidos por ambas teorias

tendem a concordar com os dados experimentais na maioria dos casos, quanto à altura relativa

da barreira e à tendência do produto majoritário. Em alguns casos, a diferença de energia

suficientemente pequena (~2,1 kJ mol-1

) é menor que o erro do próprio método. Métodos

compostos minimizam, em princípio, a dependência energética com conjuntos de base e

efeitos de correlação eletrônica. Seus acordos qualitativos com cálculos mais aproximados

fornecem um suporte importante para métodos conceituais frequentemente utilizados na

literatura. Diferentes dados energéticos foram analisados neste trabalho e calculados em

níveis G3(MP2) e G3(MP2)-CEP (diferenças de energia, energias de Gibbs e energias de

distorção/interação). Os resultados concordaram para todos os casos estudados,

independentemente do método utilizado.

A regra endo não pode ser seguida em muitos casos, como foi mostrado em algumas

das reações discutidas acima. Para as barreiras de ativação, as seis reações analisadas

mostram, no geral, uma pequena preferência cinética pelos estereoisômeros endo, sendo a

reação 4 uma exceção. A preferência termodinâmica para o produto exo pode também ser

sugerida, com exceção da reação 2. Normalmente, as diferenças de energia são menores que a

precisão dos métodos teóricos de alto nível e não podem apontar inequivocamente a

preferência por um ou outro produto.

As reações Diels-Alder são mais complexas que a simples interação entre os reagentes

pode sugerir, e nenhuma justificativa pode ser generalizada na tentativa de explicar a

seletividade de um determinado produto. Citando Carey e Sundberg [52]: ‘‘...frequentemente

uma mistura de estereoisômeros é formada e às vezes o produto exo predomina, mas a regra

de Alder é um guia inicial útil para a predição da estereoquímica de uma reação Diels-Alder.

O produto endo é frequentemente mais congestionado estereoquimicamente ”. Há casos em

que a simples substituição de um hidrogênio por um grupo metil é responsável pela inversão

da predominância do produto formado, como é o caso da reação entre o ciclopentadieno e o

acrilato de metila. Em resumo, as reações Diels-Alder continuarão sendo um desafio para

cálculos de alta precisão.

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52

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58

Capítulo 3

Estudo teórico do mecanismo de sensores

baseados em sais de pirílio na detecção de ânions

CN–, F

–, Cl

– e Br

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59

3.1 INTRODUÇÃO

Dentre as diversas técnicas de identificação e caracterização de compostos químicos

destaca-se o uso de sensores moleculares (cromogênicos e/ou fluorogênicos) que, ao interagir

com outras espécies específicas, sofrem alterações em algumas de suas propriedades físico-

químicas, podendo servir para assinalar a presença de determinadas espécies [1,2].

Os dispositivos moleculares com finalidade de detecção óptica e análise qualitativa e

quantitativa de espécies químicas são conhecidos como quimiossensores e quimiodosímetros.

Os quimiossensores ligam-se ao analito por interações não covalentes que propiciam um sinal

óptico com respostas específicas. Já os quimiodosímetros referem-se à detecção de analitos

por meio de ligações covalentes irreversíveis entre o grupo responsável pelo reconhecimento

e o analito, tal processo é seguido por uma resposta óptica devido à mudança das propriedades

espectrais do sítio de reconhecimento [1,2].

Pode-se encontrar diversos trabalhos sobre quimiossensores para ânions [3,4-13],

cátions [9,14] e para moléculas neutras [9,15]. Inúmeros exemplos podem ser oferecidos para

mostrar a relevância dos ânions em processos biológicos, industriais e ambientais [6,7,9,16].

Por exemplo, o CN– é um ânion extremamente tóxico e tem sido utilizado na metalurgia,

mineração, produção de polímeros como o náilon, plásticos acrílicos, entre outros [17].

Haletos como o F– apresenta grande importância no tratamento clínico da osteoporose, pelo

papel que desempenha como poluente ambiental e em doenças relacionadas com o seu

acúmulo nos ossos [18].

Uma grande parte dos quimiodosímetros aniônicos que têm sido montados utilizam

em sua estrutura derivados de sais de pirílio [19,20], esquaraínas [21], subftalocianinas [22],

oxazinas [23], triazinas [24], silil éteres [25], entre outros. Os anéis de pirílio destacam-se por

possuírem grupos aceitadores de elétrons, apresentando forte tendência para reagir por meio

de processos de adição nucleofílica [19,20]. E em meio básico, os anéis têm tendência a se

romper, formando dicetonas, sendo que o processo pode ser revertido em meio ácido [2]. No

entanto, o mecanismo de reação dessas estruturas com diferentes ânions foi pouco discutido e

ainda não está totalmente esclarecido na literatura.

Além disso, sais de pirílio são reagentes chave na construção dos piridinio N-

fenolatos. Estes últimos destacam-se por uma ampla variedade de funções tais como

piezosolvatocromismo, halocromismo, termosolvatocromismo, quiro-solvatocromismo, além

de também atuarem como quimiosensores cromogênicos [26].

Page 60: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

60

Sabe-se também que o solvente pode influenciar a posição e a intensidade das bandas

em espectros de absorção para muitos sistemas químicos [26]. Tendo em vista que os

fenômenos envolvidos nas interações dos quimiodosímetros com determinados ânions estão

relacionados com uma mudança de coloração, investigação teórica do espectro de absorção no

UV-Vis, pode auxiliar em uma melhor compreensão mecanística.

A simulação de espectros UV-Vis, através da química computacional, é umas das

ferramentas modernas mais atraentes dessa área. As aproximações utilizadas nos cálculos de

propriedades espectrais são capazes de fornecer resultados com uma precisão comparável ao

experimental, em torno de 0.1 eV. Neste contexto, a teoria do funcional de densidade

dependente do tempo (TD-DFT) tem fornecido resultados precisos para uma série de sistemas

atômicos e moleculares [27].

Guerra [1] sintetizou uma série de cinco sais de pirílio (Fig. 3.1.: 1-5), verificando o

potencial dos mesmos para atuarem como quimiodosímetros cromogênicos e fluorogênicos

diante de uma série de ânions. Os compostos sintetizados foram caracterizados por técnicas de

FTIR, RMN de 1H, RMN de

13C e espectrometria de massas, sendo apresentados

esquematicamente através da Figura 3.1.

R

O+

ClO4

-

1: R = H

2: R = OCH3

3: R = CH3

4: R = N(CH3)2

5: R = CN

Figura 3.1 Esquema da estrutura molecular dos sais de pirílio.

Assim, o presente trabalho tem como objetivo esclarecer o mecanismo de diferentes

ânions (CN–, F

–, Cl

– e Br

–) com uma série se sensores do tipo sais de pirílio, bem como

entender o comportamento óptico desses dispositivos moleculares em diferentes meios,

especialmente, acetonitrila e água.

3.2 DETALHES COMPUTACIONAIS

Todos os cálculos foram realizados com o software Gaussian 09W [28]. As geometrias

de equilíbrio foram obtidas, em fase de gás, com o funcional híbrido B3LYP [29] e conjunto

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61

de base 6-31+G(d). O funcional híbrido B3LYP é amplamente utilizado e conhecido por

fornecer boas geometrias, usado inclusive em alguns métodos compostos de elevada precisão

como G3(MP2)//B3 [30], G3X [31], G3X(CCSD) [32], W1 [33], bem como as respectivas

versões incluindo pseudopotencial G3(MP2)//B3-CEP [34], G3X-CEP e G3X(CCSD)-CEP

[35], W1-CEP [36].

Após as otimizações, foram realizados cálculos TD-DFT, para estimar o λmáx., com o

mesmo conjunto de funções de base. Avaliou-se inicialmente a performance de cinco

funcionais na descrição do λmax dos quimiodosímetros: dois funcionais híbridos

convencionais, PBE1PBE [37] e B3LYP e três funcionais híbridos com correções de longo

alcance e dispersão, CAM-B3LYP [38], M06-2X [39] e ωB97XD [40]. Esses três últimos

funcionais são conhecidos por fornecerem uma descrição correta de propriedades ópticas de

sistemas que apresentam transições eletrônicas envolvendo transferência de cargas, bem como

estados eletrônicos de Rydberg [41]. A largura à meia altura das bandas de absorção FWHM

(Full Width at Half Maximum) foi ajustada em 1000 cm-1

para obtenção de todos os espectros.

Todos os λmáx. correspondem aos valores de maior intensidade de força do oscilador

(oscillator strength).

O efeito do solvente foi incluído para uma melhor descrição das condições

experimentais. Foram testados diversos modelos de solvatação [42-51]: PCM (Polarizable

Continuum Model), C-PCM (Conductor-like PCM), IEFPCM (Integral Equation Formalism

Polarizable Continuum Model), SMD e COSMO (Conductor-like Screening Model), em

acetonitrila (ε=35.688) e água (ε=78.355).

Também foram avaliados diferentes conjuntos de base: 6-31G(d), 6-31+G(d), 6-

311G(d,p) e 6-311++G(d,p). Distribuição de cargas de Mulliken [52], NBO [53], CHelpG

[54] foram utilizados com o intuito de prever centros de maior deficiência de densidade

eletrônica, indicando desse modo possíveis sítios de reação com os diferentes nucleófilos.

3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Em linhas gerais as geometrias obtidas mostram que os anéis aromáticos dos sais de

pirílio não são planares e apresentam maior deficiência de densidade eletrônica: (I) nos

átomos de C vizinhos e (II) no átomo de C na posição –para “ao átomo de oxigênio” no anel

central, Figura 3.2. Os valores obtidos do momento de dipolo (𝜇) das respectivas estruturas

em Debye foram: 0,51 (1), 1,40 (2), 0,38 (3), 4,18 (4), 7,24 (5), indicando que os substituintes

(–N(CH3)2 e –CN) mudam significativamente a polaridade do sensor.

Page 62: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

62

O

0,451 (Mulliken)

0,436 (NBO)

0,327 (CHelpG)

(Mulliken) 0,323

(NBO) 0,094

(CHelpG) 0,231

0,451 (Mulliken)

0,436 (NBO)

0,327 (CHelpG)

O

O CH3

0,295 (Mulliken)

0,446 (NBO)

0,311 (CHelpG)

(Mulliken) 0,733

(NBO) 0,082

(CHelpG) 0,284

0,199 (Mulliken)

0,428 (NBO)

0,314 (CHelpG)

O

CH3

0,420 (Mulliken)

-0,079 (NBO)

0,365 (CHelpG)

(Mulliken) 0,273

(NBO) 0,078

(CHelpG) 0,332

0,409 (Mulliken)

-0,079 (NBO)

0,370 (CHelpG)

1 2 3

O

NCH3

CH3

0,272 (Mulliken)

0,436 (NBO)

0,339 (CHelpG)

(Mulliken) 0,242

(NBO) 0,085

(CHelpG) 0,293

0,272 (Mulliken)

0,429 (NBO)

0,342 (CHelpG)

O

CN

0,272 (Mulliken)

0,440 (NBO)

0,330 (CHelpG)

(Mulliken) 0,511

(NBO) 0,084

(CHelpG) 0,262

0,368 (Mulliken)

0,440 (NBO)

0,330 (CHelpG)

4 5

Figura 3.2 Distribuições de cargas de Mulliken, NBO e CHelpG obtidas para os

quimiodosímetros 1-5.

A distribuição de cargas de Mulliken aponta como sítio de maior deficiência eletrônica

a posição –para, “ao átomo de oxigênio” no anel central, nos sensores (2) e (5) e os átomos de

C vizinhos nos demais casos. Já as distribuições de cargas NBO e CHelpG apontam como

centro de maior deficiência eletrônica os átomos de C adjacentes, em todos os sensores. As

diferenças numéricas entre as duas posições preferenciais são mais brandas na partição

CHelpG. Essas informações serão úteis durante a discussão da interação ânion-sensor.

A discussão que segue foi fragmentada em algumas subseções: calibração do

funcional de densidade e conjunto de base, efeito do contra-íon (ClO4–) e do solvente, e

detecção de alguns ânions: CN–, F

–, Cl

– e Br

– pelos sensores de sais de pirílio.

3.3.1 Calibração do Funcional de Densidade

Apesar do grande número de benchmarks avaliando o desempenho de funcionais de

densidade na descrição de propriedades ópticas de corantes, não se tem o conhecimento de

algum estudo metodológico determinando qual o nível ¨ótimo¨ de teoria a ser empregado nos

estudos de quimiodosímetros baseados em sais de pirilio, especificamente. Portanto,

resultados adequados geralmente requerem uma calibração de métodos teóricos com dados

experimentais [55].

Page 63: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

63

As posições das bandas, previstas no vácuo, são comparadas com as experimentais e

estão contidas na Tabela 3.1. É possível verificar a diferença significativa na capacidade dos

funcionais em estimar a localização das bandas de absorção dos quimiodosímetros estudados.

Comparando o λmax calculado e o observado experimentalmente, observa-se que os menores

desvio absoluto médio (MAD) foram obtidos quando se empregou TD-PBE1 e TD-B3LYP.

Tabela 3.1 Valores experimentais de λmáx. (nm) para os compostos 1-5 e erro calculado frente

ao valor exp. com diferentes funcionais, em fase gasosa (g.p.) e em acetonitrila (acn) obtidos

com PCM

# exp.[*]

B3LYP M06-2X PBE1 CAM-B3LYP ωB97XD

g.p. acn g.p. acn g.p. acn g.p. acn g.p. acn

1 356

406

22

4

14

4

-29

-38

-33

-38

8

-8

1

-8

-30

-38

-34

-38

-35

-44

-40

-43

2 414 3 8 -45 -44 -10 -5 -48 -47 -55 -54

3 378 30 13 -28 -35 -3 1 -27 -37 -36 -44

4 408 54 77 14 30 43 65 6 21 -1 13

5 345

414

44

9

29

15

-19

-45

-29

-34

26

-15

4

-5

-21

-44

-30

-32

-24

-50

-36

-39

MAD 23,7 22,9 31,1 34,7 16,1 12,7 30,6 34,1 35,0 38,4

[*] GUERRA, J.P.V.T.A. Phd Thesis, UFSC, 2015.

Os menores desvios obtidos com TD-PBE1 não são sistemáticos, pois ocorrem

deslocamentos positivos e negativos em relação à banda experimental, apresentando um

MAD de apenas 16,1 nm. Adicionalmente, observa-se que as estimativas com TD-B3LYP

superestimam os valores de λmax e apresentam um MAD de aproximadamente 23,7 nm. Esses

valores diminuem para 12,7 e 22,9 nm, respectivamente, com a inclusão do efeito do solvente

com PCM=acetonitrila.

Os λmax calculados com TD-M06-2X, TD-CAM-B3LYP e TD-ωB97XD são

subestimados em relação aos valores experimentais, levando assim aos maiores valores de

MAD. Apesar de os menores erros para o quimiodosímetro 4 terem sido obtidos com estes

três últimos funcionais.

Vale ressaltar, que as aproximações baseadas em PBE1/B3LYP falham drasticamente

nas estimativas da localização da banda de absorção do quimiodosímetro 4 (Tabela 3.1). Esse

composto apresenta em sua estrutura o grupo doador –N(CH3)2 e grupos aromáticos,

eventuais receptores de densidade eletrônica. Portanto, a maior delocalização eletrônica

causada pelo grupo –N(CH3)2 origina principalmente transições de transferência de carga

nessa molécula. Contudo, sabe-se que os funcionais híbridos convencionais, como PBE1 e

B3LYP, falham na descrição deste tipo particular de transição eletrônica [56]. A solução para

Page 64: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

64

essas falhas foram o desenvolvimento de funcionais com correções de longo alcance, como

CAM-B3LYP e ωB97XD. Justamente esses dois funcionais apresentaram os menores

desvios absolutos de λmax para o quimiodosímetro 4, respectivamente 6 e 1 nm em relação ao

valor experimental. Fato semelhante ocorre nas investigações teóricas dos espectros de

UV/Vís de corantes baseados em moléculas de hidrazonas [57].

Portanto, podemos concluir que o desempenho dos cinco funcionais de densidade

testados é o seguinte: PBE1>B3LYP>CAM-B3LYP~M06-2X>ωB97XD. Dessa forma, em

virtude dos menores desvios entre os máximos de absorção calculados e experimentais foi

decidido que as investigações posteriores dos quimiodosímetros interagindo com íons serão

calculados com TD-PBE1 e TD-B3LYP.

3.3.2 Calibração de Conjuntos de Base

Outro parâmetro muito importante em cálculos TD-DFT é a escolha adequada dos

conjuntos de funções de base. Na Tabela 3.2, são mostrados os diferentes desvios dos

máximos de absorção entre os valores calculados com diferentes conjuntos de bases em

relação aos valores experimentais dos quimiodosímetros 1-5.

Tabela 3.2 Valores experimentais de λmáx. (nm) para os compostos 1-5 e erro calculado frente

ao valor exp. com diferentes conjuntos de funções de base

# exp.[*] Basis Set

6-31G(d) 6-31+G(d) 6-311G(d,p) 6-311++G(d,p)

1 356

406

11 14 13 14

-2 4 3 6

2 414 6 8 9 9

3 378 10 13 13 15

4 408 72 77 76 76

5 345

414

21 29 22 23

10 15 13 16

MAD 18,8 22,9 21,3 22,7

[*] GUERRA, J.P.V.T.A. Phd Thesis, UFSC, 2015.

O teste t de uma população mostra que não há diferença significativa entre os MADs

em um nível de confiança de 95% em relação ao valor médio. Portanto, adotou-se um

conjunto de funções de base intermediário, 6-31+G(d), como padrão para os cálculos

posteriores. Tendo em vista, que a presença de funções difusas e de polarização são

Page 65: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

65

necessárias para uma melhor descrição de espécies aniônicas, como é o caso dos sistemas

estudados nesse trabalho, e do real compromisso entre esforço computacional e precisão [55].

3.3.3 Presença do Contra-íon (ClO4–)

Na tentativa de realizar uma abordagem mais completa dos espectros calculados em

relação às condições experimentais, os espectros dos quimiodosímetros foram simulados na

presença do contra-íon ClO4–. Verificou-se através do cálculo do espectro eletrônico que o

ânion perclorato (ClO4–) não apresenta nenhum sinal na região do UV-VIS. O íon ClO4

–, a

princípio, não possui qualquer função em relação ao funcionamento do sensor estando em

solução apenas como íon expectador. No entanto, ao interagir com o cátion, o ânion

perclorato pertuba a vizinhança, o que acarreta uma mudança dos valores calculados sem a

presença do mesmo. Os espectros calculados, com o modelo de solvatação PCM em

acetonitrila, dos quimiodosímetros 1-5 sem e com a presença do contra-íon (ClO4–) podem ser

conferidos no Apêndice 9.

Observa-se claramente que os valores de λmax estimados com os funcionais, que

apresentaram melhores resultados (TD-PBE1PBE e TD-B3LYP), apresentam diferenças

significativas entre si. Confira Figura 3.3. Os valores dos comprimentos de onda estimados

com PBE1PBE encontram-se mais deslocados para regiões de menores comprimentos de

onda em relação aos valores fornecidos com a utilização do B3LYP. Os comprimentos de

onda estimados com B3LYP, levando em consideração a presença do contra-íon ClO4–,

apresentam valores mais próximos aos determinados experimentalmente e consequentemente

apresentam menores desvios absolutos em relação aos valores calculados sem o contra-íon.

Ao contrário das estimativas com o funcional B3LYP, os cálculos com PBE1PBE

após a inclusão do ClO4– apresentaram desvios maiores que os cálculos sem a presença do

contra-íon. De modo geral, as estimativas sem a presença do contra-íon ClO4–

são melhores

estimadas quando se utiliza o formalismo baseado no funcional PBE1PBE, seguindo a

tendência do benchmark realizado inicialmente. No entanto, levando em consideração a

presença da espécie carregada negativamente, tem-se as melhores estimativas de λmax em

relação aos valores experimentais quando utiliza-se a metodologia baseada no funcional

B3LYP.

Page 66: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

66

Figura 3.3 Desvios absolutos sem e com a presença do contra-íon ClO4– dos

quimiodosímetros 1-5. Todos os cálculos foram realizados levando-se em consideração a

acetonitrila como solvente.

3.3.4 Efeito do Solvente

Visando uma comparação mais efetiva com os resultados experimentais, já que as

medidas espectrais foram realizadas em soluções dos sais em acetonitrila, realizamos cálculos

levando em consideração o efeito implícito do solvente, inicialmente através do modelo PCM

como já apresentado anteriormente na Tabela 3.1. A Figura 3.4 mostra os espectros

calculados em acetonitrila e água, em relação aos resultados em fase gasosa.

Percebe-se que apesar da mudança de polaridade entre os dois solventes não existe

uma diferença significativa entre os espectros em acetonitrila (ε=35,688) e água (ε=78,355).

Em todos os casos houve uma intensificação na intensidade do sinal de absorbância, devido à

perturbação originada pela presença do campo de solvatação.

PCM-TD-PBE1PBE/6-31+G(d) PCM-TD-B3LYP/6-31+G(d)

Sem Contra - Íon

Com Contra - Íon

Page 67: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

67

Figura 3.4 Espectros teóricos UV-VIS dos quimiodosímetros estudados, no vácuo e

utilizando o modelo de solvatação PCM com acetonitrila e água: sais de pirílio 1-5

Devido à quantidade de modelos de solvatação disponíveis, resolveu-se testar alguns

modelos que ganharam destaque na literatura, no intuito de prever qual forneceria a melhor

descrição quali- e quantitativa em relação aos resultados experimentais. Os resultados

utilizando os diferentes modelos são apresentados na Tabela 3.3.

Nota-se um comportamento quantitativo análogo para todos os modelos de solvatação

implícitos testados. Qualitativamente há basicamente uma sobreposição dos espectros

mostrando mais uma vez a concordância entre os diversos modelos, veja Apêndice 10. Vale a

pena destacar, a precisão na reprodução do número de bandas de absorção dos compostos que

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(1)

(L

mol-1

cm

-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

acetonitrila

água

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(2)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

acetonitrila

água

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(3)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

acetonitrila

água

200 400 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(4)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

acetonitrila

água

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(5)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

acetonitrila

água

Page 68: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

68

reproduzem com perfeição o comportamento experimental. Os espectros calculados mostram

2 bandas de absorção apenas para os quimiossensores (1) e (5), e uma única banda para os

demais compostos estudados.

Tabela 3.3 Valores experimentais de λmáx. (nm) para os compostos 1-5 e erro calculado frente

ao valor exp. com diferentes modelos de solvatação em acetonitrila (acn)

# exp.[*]

Modelo Implícito com B3LYP

PCM IEF C SMD COSMO

1 356

406

14

4

14

4

14

5

13

4

13

4

2 414 8 8 10 9 8

3 378 13 14 13 13 13

4 408 77 78 80 84 84

5 345

414

29

15

22

15

22

16

19

14

19

15

MAD 22,9 22,1 22,8 22,3 22,3

[*] GUERRA, J.P.V.T.A. Phd Thesis, UFSC, 2015.

Segundo Guerra [1], o cromóforo-x (banda de maior comprimento de onda) do sal de

pirílio 5 passa por um desvio batocrômico (de 406 nm em 1 para 414 nm em 5) devido ao

aumento da capacidade do anel de pirílio retirar elétrons causado pelo grupo retirador de

elétrons no cromóforo-y (banda de menor comprimento de onda), que passa por um desvio

hipsocrômico (de 356 nm em 1 para 345 nm em 5). Estes fenômenos, desvio batocrômico (de

398 para 409 nm) e hipsocrômico (de 357 para 349 nm), só foram observados nos espectros

calculados teoricamente quando se levou em consideração o efeito do solvente, observe os

valores apresentados na Tabela 3.1, para o funcional PBE1PBE (funcional com menor

MAD).

3.3.5 Detecção de ânions: CN–, F

–, Cl

– e Br

Marini [58] testou a seletividade das soluções dos sais de pirílio 1-5, em acetonitrila,

para uma série de espécies aniônicas. Ela observou que as soluções na presença dos ânions

OH–, F

–, CN

–, CH3COO

– e H2PO4

– provocaram mudança de coloração do sistema, enquanto

os haletos (Cl–, Br

– e I

–), e os íons HSO4

–, NO3

– preservavam a coloração inicial. Para a

solução dos sais 1-3 e 5, na presença dos ânions que são seletivos aos sensores, houve uma

mudança espectral de azul-claro fluorescente para incolor não fluorescente, devido uma

supressão das bandas na região do visível. Já o sal de pirílio (4) diferenciou-se dos demais,

não mostrando nenhuma mudança de coloração ou fluorescência para nenhum dos ânions

testados.

Page 69: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

69

Pode-se justificar a mudança de coloração através dos espectros eletrônicos calculados

dos sais de pirílio 1-5 na presença dos íons que foram estudados nesse trabalho, Figura 3.5.

Foram escolhidos dois íons que provocam a mudança de coloração e fluorescência, CN– e F

–,

e dois que mantem o aspecto inicial da solução dos sais de pirílio, Cl– e Br

–.

No geral, o espectro calculado de todos os sensores mantendo o anel central fechado

(a.f.) apresenta um comportamento similar, sendo observado um deslocamento dos máximos

de absorção da região do visível (400-800 nm) para a região do ultravioleta (<400 nm) na

presença dos íons F– e CN

–. Esse deslocamento serve para justificar a mudança de azul-claro

fluorescente para incolor não fluorescente no caso dos sais de pirílio 1-3 e 5. A interação da

solução dos sensores com os íons Cl– e Br

– ainda mantem banda de absorção na região do

visível, conforme o experimento. O sal de pirílio 4 apresentou uma tendência similar aos

demais casos, contrariando os resultados experimentais, uma vez que experimentalmente não

foi verificado nenhuma diminuição na absorbância na região do visível mesmo após a

interação com os íons F– e CN

–.

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(1)

(L

mol-1

cm

-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 1

CN-+p.a.f.

F-+p.a.f.

Cl-+p.a.f.

Br-+p.a.f.

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(1)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 1

CN-+p.a.a.

F-+p.a.a.

Cl-+p.a.a.

Br-+p.a.a.

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(2)

(L

mol-1

cm

-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 2

CN-+p.a.f.

F-+p.a.f.

Cl-+p.a.f.

Br-+p.a.f.

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(2)

(L

mol-1

cm

-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 2

CN-+p.a.a.

F-+p.a.a.

Cl-+p.a.a.

Br-+p.a.a.

Page 70: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

70

Figura 3.5 Espectros UV-VIS calculados utilizando os quimiodosímetros sem e com a

presença dos ânions CN–, F

–, Cl

– e Br

–: sais de pirílio 1-5 com o anel central aberto (a.a.) e

fechado (a.f.).

A Figura 3.6 mostra que em todos os casos analisados, durante o processo de

otimização de geometria, há uma coordenação do íon cianeto (CN–) especificamente ao átomo

de carbono na posição –para ao átomo de oxigênio no anel central. Já para os íons fluoreto

(F–) e brometo (Br

–) ocorre apenas uma interação no átomo de C vizinho, posição –orto, ao

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(3)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 3

CN-+p.a.f.

F-+p.a.f.

Cl-+p.a.f.

Br-+p.a.f.

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(3)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 3

CN-+p.a.a.

F-+p.a.a.

Cl-+p.a.a.

Br-+p.a.a.

200 400 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(4)

(L

mol-1

cm

-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 4

CN-+p.a.f.

F-+p.a.f.

Cl-+p.a.f.

Br-+p.a.f.

200 400 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(4)

(L

mol-1

cm

-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 4

CN-+p.a.a.

F-+p.a.a.

Cl-+p.a.a.

Br-+p.a.a.

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(5)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 5

CN-+pa.f.

F-+pa.f.

Cl-+pa.f.

Br-+pa.f.

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(5)

(L

mol-1

cm

-1)

comprimento de onda (nm)

pirilio 5

CN-+pa.a.

F-+pa.a.

Cl-+pa.a.

Br-+pa.a.

Page 71: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

71

átomo de oxigênio. No caso do íon cloreto (Cl–) tal interação ocorre em duas posições

também no anel central do sensor, ora no átomo de C vizinho (sensores 1, 3, 5), posição –

orto, ao átomo de oxigênio e ora em uma posição específica formando 3 ligações de

hidrogênio (3 lig. H) com a estrutura do pirílio (sensores 2 e 4).

(1.a)

(2.a) (3.a)

(4.a) (5.a)

(1.b)

(2.b)

(3.b)

(4.b)

(5.b)

(1.c)

(2.c) (3.c)

Page 72: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

72

Figura 3.6 Estruturas dos quimiodosímetros (1-5) obtidas após a otimização do sensor e

analito CN– (a), F

– (b), Cl

– (c) e Br

– (d).

A interação/coordenação pode ser justificada devido ao ataque nucleofílico ter

preferência específica pelos centros de maior deficiência de densidade eletrônica conforme já

discutido anteriormente, Figura 3.2.

Segundo Guerra [1], os anéis de pirílio têm por característica uma forte tendência a

reagir por meio de processos de adição nucleofílica, Figura 3.7, e alguns ânions como CN–,

F–, CH3COO

– e H2PO4

– tem potencial nucleofílico para romper o anel de pirílio, com exceção

do sal de pirílio 4, que não demonstrou nenhuma mudança de coloração ou fluorescência para

nenhum dos ânions testados. Guerra [1] justifica que o caráter doador de elétrons do grupo –

N(CH3)2 compensa a deficiência de elétrons do anel de pirílio, impedindo a reação com os

ânions nucleofílicos e a consequente abertura do anel.

(4.c) (5.c)

(1.d) (2.d) (3.d)

(4.d) (5.d)

Page 73: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

73

Adaptado de Guerra [2]

3 lig. H -orto -para Config. a.a.

Config. a.f.

Figura 3.7 Esquema da reação de um anel de pirílio com um ânion, conforme Guerra [2] e

configurações, anel fechado (a.f.) e aberto (a.a.), obtidas com B3LYP/6-31+G(d).

Apesar de experimentalmente os analitos (F– e CN

–) serem capazes de provocar a

mudança de coloração, vale ressaltar que, teoricamente em termos de estabilidade de energia

apenas a reação com o íon cianeto e consequente abertura do anel se mostra favorável; veja

Tabela 3.4. As diferenças de energia (δΔE) entre as estruturas com o anel aberto (a.a.) e as

formas equivalentes mais estáveis com o anel fechado (a.f.), no caso do CN– a interação na

posição –para ao átomo de oxigênio, fica na faixa de 3,1–7,6 kcal mol-1

.

Para os sensores interagindo com os haletos (F–, Cl

– e Br

–), em termos de energia, o

rompimento do anel não se mostra favorável. Para os íons F– e Br

– a estrutura com os íons

interagindo na posição vizinha (posição –orto) ao átomo de oxigênio com o anel fechado

(a.f.), é mais estável cerca de 8,8–9,9 kcal mol-1

e 10,8–13,0 kcal mol-1

, respectivamente. No

entanto, para o íon Cl–, a possibilidade da interação em que o ânion forma 3 ligações de

hidrogênio (3 lig. H) com o sensor, Figura 3.7, é mais estável que o caso equivalente –orto

em 1,7 e 3,8 kcal mol-1

, para os sensores 2 e 4, respectivamente. No entanto, mesmo os

valores da configuração em que o ânion interage com o sensor na posição vizinha (posição –

orto) ao átomo de oxigênio com o anel fechado (a.f.), é mais estável cerca de 6,4–8,8 kcal

Não fluorescente (desligado)

Fluorescente (ligado)

Page 74: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

74

mol-1

; veja Tabela 3.4. Os cálculos com PCM em acetonitrila preservaram a mesma

tendência.

Baseado nas diferenças de energia (δΔE) e nos espectros calculados via TD-DFT, nos

leva a crer que o rompimento do anel, proposta de Guerra [1], só deva acontecer no caso em

que o analito é o íon CN– pelo poder nucleofílico maior que esse íon contém em relação aos

haletos F–, Cl

– e Br

–. Os espectros teóricos também mostram que os resultados dos sensores

com o anel central preservado concordam de uma melhor maneira em relação aos

experimentais. Nota-se, por exemplo, que os espectros obtidos da estrutura com anel aberto

(a.a.) apresentam resultados contrários ao comportamento experimental. Um caso

interessante, que vale a pena chamar atenção é o caso da interação dos analitos estudados

nesse trabalho com o sal de pirílio 4, que exibe uma perfeita concordância com os resultados

experimentais quando o anel central dos sensores é rompido.

Outro ponto importante é o caso específico da interação com o Cl–, pois embora nos

sensores 1, 3 e 5 prevalecer a estabilidade da conformação –orto em vez da forma 3 lig. H, os

espectros desses últimos concordam de uma melhor maneira com os resultados experimentais,

e por isso esses são os espectros mostrados na Figura 3.6. Isso pode ser explicado pelas

pequenas diferenças de energia entre essas duas configurações, como já citado anteriormente.

Page 75: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

75

Tabela 3.4 Energia eletrônica relativa aos reagentes no infinito, em kcal mol-1

, dos sensores

baseados em sais de pirílio interagindo com os ânions CN–, F

–, Cl

– e Br

– ao nível B3LYP/6-

31+g(d) em fase de gás

ΔE (a.f.) ΔE (a.a.)

δΔE = ΔE(a.a.) –

ΔE(a.f.) # 3 lig. H orto para

Ânion CN–

1 -77,2 -87,9 -105,2 -108,8 -3,6

2 -76,9 -84,4 -101,3 -105,4 -4,1

3 -76,4 -86,6 -103,4 -107,3 -3,9

4 -73,0 -77,8 -95,0 -102,6 -7,6

5 -82,2 -94,6 -111,6 -114,7 -3,2

Ânion F–

1 -103,3 -122,2 -118,0 -112,3 9,9

2 -102,5 -117,9 -113,8 -108,6 9,2

3 -102,3 -120,1 -116,1 -110,7 9,4

4 -98,2 -111,7 -107,3 -102,9 8,8

5 -109,3 -128,6 -125,1 -118,9 9,7

Ânion Cl–

1 -78,4 -80,2 -77,3 -71,4 8,8

2 -78,1 -76,5 -73,4 -67,9 8,5

3 -77,6 -78,0 -75,9 -69,3 8,6

4 -74,4 -70,6 -67,6 -64,3 6,4

5 -83,4 -86,5 -84,1 -77,8 8,8

Ânion Br–

1 -80,7 -91,0 -87,3 -78,4 12,7

2 -80,7 -86,6 -84,0 -74,7 11,9

3 -79,7 -88,6 -86,4 -75,6 13,0

4 -77,1 -80,9 -78,1 -70,1 10,8

5 -85,7 -96,6 -94,9 -84,9 11,6

3.4 CONCLUSÃO

A partir da comparação entre os perfis de absorção UV/Vis teórico e experimental da

serie de quimiodosímetros 1-5, baseados em sais de pirilio, foi possível observar através dos

estudos com TD-DFT que os funcionais B3LYP e/ou PBE1PBE com o conjunto de funções

de base 6-31+g(d) mostraram-se adequado nas previsões dos λmáx. dos quimiodosímetros

isolados. Verificou-se que os efeitos de solventes provocam mudanças espectrais

significativas em relação às estimativas realizadas no vácuo. As estimativas de λmax

apresentaram menores desvios em relação as medidas experimentais quando utilizou-se a

aproximação PCM-TD-B3LYP/6-31+G(d), levando em consideração a presença do contra-

íon ClO4–.

As previsões espectrais realizadas com PBE1PBE/B3LYP falham somente nas

estimativas realizadas para o quimiodosímetro 4, na qual apresenta transição eletrônicas de

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76

transferências de cargas, bem descrita pelos funcionais com correção de longo alcance (CAM-

B3LYP e ωB97XD).

As metodologias teóricas empregadas nesse estudo conseguiram descrever as

mudanças nos espectros UV/Vís dos quimiodosímetros 1-3, 5 após a inclusão dos ânions

estudados. As mudanças de coloração, sinal óptico responsável pela detecção dos ânions CN–

e F–, são devido aos deslocamentos das bandas de absorção da região do visível para a região

do ultravioleta após o ataque nucleofílico provocado pelos respectivos ânions. Do ponto de

vista molecular, observou-se claramente a coordenação do íon CN–

em todas estruturas dos

quimiodosímetros. Entretanto, observaram-se interações não covalentes entre os haletos (X– =

F–, Cl

– e Br

–) e os sensores. As cargas de Mulliken podem ser utilizadas para justificar o

ataque preferencial por centros específicos nos sistemas analisados.

Baseado nas diferenças de energia (δΔE) e nos espectros obtidos via TD-DFT, nos

leva a crer que o rompimento do anel, proposta de Guerra [1], só deva acontecer no caso em

que o analito é o íon CN– pelo poder nucleofílico maior que esse íon contém em relação aos

demais haletos estudados.

3.5 REFERÊNCIAS

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Page 80: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

80

Capítulo 4

Comparação entre modelos contínuos e teoria de

solvatação BESTFIT para obtenção de energias

de moléculas em solução e estimativa de

constantes de acoplamento em RMN

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81

4.1 INTRODUÇÃO

Uma propriedade fundamental utilizada para caracterizar os equilíbrios

conformacionais é a variação de energia para interconversão entre confôrmeros. As

propriedades mais utilizadas para estimativas da variação da energia são momentos dipolares,

intensidades de bandas no espectro de absorção no infravermelho (IV), deslocamentos

químicos (δ) e constantes de acoplamento internucleares (Ј), estes dois últimos em

ressonância magnética nuclear (RMN) à temperatura ambiente [1-4].

O uso da variação da constante de acoplamento com o solvente conduziu à elaboração

de um método confiável e preciso para a análise de equilíbrios conformacionais. A teoria de

solvatação desenvolvida por Abraham [5] tem sido amplamente testada na estimativa teórica

da constante de acoplamento em solventes com diferentes constantes dielétricas, em uma

variedade de equilíbrios conformacionais [6-13].

4.1.1 Teoria de solvatação desenvolvida por Abraham e Bretschneider

De acordo com essa teoria, a energia de solvatação de uma molécula é dada incluindo

um dipolo e quadrupolo no campo reacional e também um termo dipolo-dipolo direto para

levar em conta qualquer prejuízo residual da teoria do campo reacional de Onsager em meio

muito polar. O modelo de Onsager [14] coloca o soluto em uma cavidade esférica dentro do

campo reacional de solvatação.

Pelo modelo de Abraham [5], para o equilíbrio entre dois confôrmeros, a variação de

energia de solvatação pode ser definida como a diferença de energia entre as espécies no

vácuo (V) e em solução (S), como segue:

𝛿Δ𝐸𝐴𝐵 = Δ𝐸𝐴𝐵𝑉 − Δ𝐸𝐴𝐵

𝑆 = [(𝐸𝐴𝑉 − 𝐸𝐵

𝑉) − (𝐸𝐴𝑆 − 𝐸𝐵

𝑆)] = [(𝐸𝐴𝑉 − 𝐸𝐴

𝑆) − (𝐸𝐵𝑉 − 𝐸𝐵

𝑆)] (Eq. 1)

A energia de solvatação de qualquer molécula no estado A é a diferença entre a

energia na fase de vapor (EAV) e em qualquer solvente (EA

S) de constante dielétrica 휀, ou:

𝐸𝐴𝑉 − 𝐸𝐴

𝑆 =𝑘𝐴𝑥

(1 − 𝑙𝑥)+

3ℎ𝐴𝑥

(5 − 𝑥)+ 𝑏𝑓[1 − exp (−

𝑏𝑓

16𝑅𝑇)] (Eq. 2)

Sendo:

𝑥 = (휀 − 1)/(2휀 + 1) (Eq. 3)

𝑙 = 2(휂𝐷2 − 1)/(휂𝐷

2 + 2) (Eq. 4)

𝑏 = 4,30(𝑎32/𝑟3) √𝑘𝐴 + 0,5ℎ𝐴 (Eq. 5)

𝑓 = √[(휀 − 2)/(휀 + 1)/휀], para 휀 > 2, 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟á𝑟𝑖𝑜 휀 = 0. (Eq. 6)

Page 82: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

82

휂𝐷 é o índice de refração do soluto, 𝑇 é a temperatura em Kelvin (K), 𝑘𝐴=𝜇𝐴2/𝑎3 e ℎ𝐴 =

𝑞𝐴2/𝑎5, em que 𝜇𝐴 e 𝑞𝐴 são os momentos de dipolo e quadrupolo da molécula A,

respectivamente, 𝑎 é o raio do soluto e 𝑟 é a distância soluto-solvente, tomado como sendo

𝑎 + 1,8 Ǻ.

O raio do soluto é obtido diretamente através do volume molar (VM) do soluto através

da equação 𝑉𝑀/𝑁 = 4𝜋𝑎3/3 onde N é o número de Avogadro. O volume molar pode ser

obtido através da densidade do líquido puro ou calculado através da adição dos volumes

atômicos. Similarmente, o índice de refração do soluto deve ser inserido se conhecido ou

calculado diretamente através de contribuições aditivas.

Para uma molécula no estado B, uma equação similar é obtida diferindo somente nos

valores de 𝑘𝐵 e ℎ𝐵. A diferença da energia de solvatação entre os estados A e B será:

𝛿Δ𝐸𝐴𝐵 =(𝑘𝐴 − 𝐾𝐵)𝑥

(1 − 𝑙𝑥)+

3(ℎ𝐴 − ℎ𝐵)𝑥

(5 − 𝑥)+ [(𝑏𝐴𝑓[1 − exp (−

𝑏𝐴𝑓

16𝑅𝑇) − (𝑏𝐵𝑓[1 − exp (−

𝑏𝐵𝑓

16𝑅𝑇)] (Eq. 7)

Duas alternativas podem ser identificadas como solução para esse problema: a) as

energias das moléculas, no vácuo e em solução, podem ser obtidas a partir de cálculos de

estrutura eletrônica usando programas ab initio tais como: Gaussian [15], Gamess [16], entre

outros. ou b) a diferença de energia para cada espécie na fase gasosa ou na espécie solvatada

pode ser determinada a partir de um método de otimização, como o método dos mínimos

quadrados, com respeito a um conjunto de valores experimentais.

Para qualquer uma dessas alternativas é necessário expressar as constantes de

acoplamento experimentais com as distribuições de população conformacional e as

respectivas constantes de acoplamento de cada confôrmero. A partir daí, pode-se encontrar a

distribuição das populações (frações molares n1 e n2) em um dado equilíbrio conformacional,

e consequentemente determinar a constante de acoplamento de cada confôrmero (J1 e J2) e um

valor médio (Jcalc.) que corresponde a constante de acoplamento observada experimentalmente

(Jobs.).

A constante de acoplamento observada para determinada amostra em uma solução

específica (𝑖𝑠) pode ser escrita genericamente, para um par de confôrmeros 1 e 2, como:

𝐽𝑜𝑏𝑠.(𝑖𝑠)

= 𝑛1(𝑖𝑠)

. 𝐽1 + 𝑛2(𝑖𝑠)

. 𝐽2 (Eq. 8)

Através da distribuição populacional de Boltzmann, pode-se considerar que as

populações relativas para qualquer par de confôrmeros 1 e 2 são dadas por:

Page 83: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

83

𝑛1(𝑖𝑠)

𝑛2(𝑖𝑠)

= 𝑒−Δ𝐸12/𝑅𝑇 (Eq. 9)

Vale ainda, a relação que a soma das frações molares no equilíbrio é igual à unidade:

𝑛1(𝑖𝑠)

+ 𝑛2(𝑖𝑠)

= 1 (Eq. 10)

Lembrando que os valores das constantes de acoplamento observada, 𝐽𝑜𝑏𝑠.(𝑖𝑠)

, e a

distribuição da população dos confôrmeros, 𝑛1(𝑖𝑠)

𝑒 𝑛2(𝑖𝑠)

, variam com a mudança de polaridade

do meio e utilizando o procedimento lógico-matemático como segue (eqs. 11-15) pode-se

determinar facilmente o valor calculado da constante de acoplamento 𝐽𝑐𝑎𝑙𝑐..

𝕁𝑜𝑏𝑠. = ℕ. 𝕁𝑐𝑎𝑙𝑐. (Eq. 11)

ℕ𝑡 . 𝕁𝑜𝑏𝑠. = ℕ𝑡 . ℕ. 𝕁𝑐𝑎𝑙𝑐. (Eq. 12)

ℕ𝑡. 𝕁𝑜𝑏𝑠. = ℝ. 𝕁𝑐𝑎𝑙𝑐. (Eq. 13)

ℝ−1. ℕ𝑡. 𝕁𝑜𝑏𝑠. = ℝ−1. ℝ. 𝕁𝑐𝑎𝑙𝑐. (Eq. 14)

ℝ−1. ℕ𝑡 . 𝕁𝑜𝑏𝑠. = 𝕁𝑐𝑎𝑙𝑐. (Eq. 15)

Onde 𝕁𝑜𝑏𝑠.𝑒 ℕ, correspondem as matrizes com os valores das constantes de

acoplamento observadas e distribuição das populações dos confôrmeros num dado solvente, e

𝕁𝑐𝑎𝑙𝑐. o valor teórico das constantes de acoplamento a serem determinadas.

Este Capítulo avalia como alternativa o uso de modelos contínuos (PCM [17], SMD

[18] e COSMO [19]), aplicado ao equilíbrio conformacional de 1-halocetonas (X = F, Cl, Br)

[20,21], para obtenção de energias de solvatação e constantes de acoplamento, comparáveis

aos obtidos pela teoria desenvolvida por Abraham e Bretschneider [5].

4.2 DETALHES COMPUTACIONAIS

Todos os cálculos foram realizados com o software Gaussian 09 [15]. A geometria de

equilíbrio foi obtida em nível MP2/6-31G(d). Em seguida, a energia foi refinada utilizando o

formalismo Coupled Cluster (CCSD(T)) [22] com excitações simples (S) e duplas (D)

incluindo triplas (T) perturbativas com os seguintes conjuntos de base [23-25]: aug-cc-pVTZ

para fluor-, cc-pVTZ para cloro- e lanL2dz para bromoacetona. Os modelos de solvente

implícitos PCM [17], SMD [18] e COSMO [19] foram utilizados para obtenção da energia

das moléculas em solução.

Page 84: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

84

4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 4.1 apresenta os resultados obtidos para a fluoroacetona. São mostradas as

diferenças de energia ΔES = E

Scis

– E

Strans (kcal mol

-1), as constantes de acoplamento 𝐽

(Hertz) experimentais e estimadas, além do valor da distribuição populacional 𝑛 (%) dos

confôrmeros, em diferentes solventes. Os valores da literatura, obtidos pela teoria de

solvatação desenvolvida por Abraham, são apresentados entre colchetes.

Tabela 4.1 Diferença de energia entre confôrmeros (ΔES), ao nível CCSD(T)/aug-cc-pVTZ,

em diferentes meios. Valores das constantes de acoplamento (J) observada e estimada e

distribuição populacional, 𝑛(%), para 1-fluoroacetona.

PCM

ΔES

(kcal mol-1

)

4JHF (Hz)

𝑛(%)

ε Estim. Obs. cis trans

CCl4 2,2 1,34 [1,04] 4,69 [4,73] 4,68 6,5 93,5

CS2 2,6 1,18 [0,85] 4,64 [4,65] 4,68 8,4 91,6

CHCl3 4,7 0,67 [0,25] 4,37 [4,35] 4,32 17,8 82,2

CH2Cl2 8,9 0,30 [-0,24] 4,05 [4,04] 4,03 29,2 70,8

Liquido Puro 16,8 0,07 [-0,63] 3,81 [3,82] 3,89 37,8 62,2

Acetona 20,5 0,02 [-0,75] 3,75 [3,77] 3,76 39,9 60,1

CH3CN 35,7 -0,07 [-1,12] 3,64 [3,63] 3,66 44,0 56,0

DMSO 46,8 -0,11 [-1,27] 3,60 [3,59] 3,53 45,4 54,6

COSMO

ΔES

(kcal mol-1

)

4JHF (Hz)

𝑛(%)

ε Estim. Obs. cis trans

CCl4 2,2 1,03 [1,04] 4,69 [4,73] 4,68 4,0 96,0

CS2 2,6 0,84 [0,85] 4,64 [4,65] 4,68 5,5 94,5

CHCl3 4,7 0,29 [0,25] 4,37 [4,35] 4,32 13,2 86,8

CH2Cl2 8,9 -0,09 [-0,24] 4,05 [4,04] 4,03 22,4 77,6

Liquido Puro 16,8 -0,30 [-0,63] 3,81 [3,82] 3,89 29,4 70,6

Acetona 20,5 -0,35 [-0,75] 3,75 [3,77] 3,76 31,0 69,0

CH3CN 35,7 -0,44 [-1,12] 3,64 [3,63] 3,66 34,3 65,7

DMSO 46,8 -0,46 [-1,27] 3,60 [3,59] 3,53 35,4 64,5

SMD

ΔES

(kcal mol-1

)

4JHF (Hz)

𝑛(%)

ε Estim. Obs. cis trans

CCl4 2,2 1,40 [1,04] 4,69 [4,73] 4,68 6,1 93,9

CS2 2,6 1,25 [0,85] 4,65 [4,65] 4,68 7,7 92,3

CHCl3 4,7 0,62 [0,25] 4,36 [4,35] 4,32 19,7 80,3

CH2Cl2 8,9 0,20 [-0,24] 4,03 [4,04] 4,03 33,5 66,5

Liquido Puro 16,8 -0,08 [-0,63] 3,76 [3,82] 3,89 44,7 55,3

Acetona 20,5 -0,08 [-0,75] 3,76 [3,77] 3,76 44,7 55,3

CH3CN 35,7 -0,21 [-1,12] 3,62 [3,63] 3,66 50,4 49,6

DMSO 46,8 -0,16 [-1,27] 3,67 [3,59] 3,53 48,1 51,9 [Referência 20]

A diferença de energia obtida no vácuo (ΔEV) para fluoroacetona foi de 2,2 kcal mol

-1

em nível CCSD(T)/aug-cc-pVTZ. Abraham et al. [20] encontrou valores de 2,9 e 2,8 em

níveis MP2/6-31G* e MP4/6-31G*, respectivamente. Assim como ΔEV, devido ao nível de

Page 85: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

85

teoria mais sofisticado usado nesse trabalho, os valores das diferenças de energias em solução

(ΔES) são menores que os valores encontrados da literatura. No entanto, seguem a mesma

tendência, diminuindo com o aumento da polaridade do solvente.

As constantes de acoplamento individuais de cada confôrmero obtidas com o modelo

PCM são Jcis = 2,1 Hz e Jtrans = 4,9 Hz, com o modelo COSMO Jcis = 1,4 Hz e Jtrans = 4,8

Hz e com o modelo SMD Jcis = 2,4 Hz e Jtrans = 4,8 Hz. Observa-se que os valores de Jcis,

independente do modelo implícito utilizado, são menores que o valor de 3,4 Hz obtido por

Abraham [20], enquanto Jtrans mostra uma boa concordância com o valor de 5,0 Hz.

Similarmente a Tabela 4.2 apresenta os resultados obtidos para a cloroacetona. Nesse

caso, o valor de ΔEV foi de -0,62 kcal mol

-1 em nível CCSD(T)/cc-pVTZ, enquanto Doi et al.

[21] encontrou 1,4 kcal mol-1

com B3LYP/6-311++G(d,p). As constantes de acoplamento

individuais de cada confôrmero obtidas com o modelo PCM são Jcis = 4,6 Hz e Jtrans = 1,4

Hz, com o modelo COSMO Jcis = 6,8 Hz e Jtrans = 1,4 Hz e com o modelo SMD Jcis = 3,6

Hz e Jtrans = 1,4 Hz. Os valores obtidos da literatura [21] são Jcis = 2,4 Hz e Jtrans = 1,4 Hz.

Tabela 4.2 Diferença de energia entre confôrmeros (ΔES), ao nível CCSD(T)/cc-pVTZ, em

diferentes meios.

Valores das constantes de acoplamento (J) observada e estimada e

distribuição populacional, 𝑛(%), para 1-cloroacetona.

PCM

3JCH (Hz)

𝑛(%)

ε ΔES Estim. Obs. cis gauche

CCl4 2,2 -1,58 [0,76] 1,5 [1,5] 1,5 4,0 [10,3] 96,0 [89,7]

CHCl3 4,7 -2,15 [0,00] 1,7 [1,7] 1,8 10,0 [39,9] 90,0 [60,1]

CH2Cl2 8,9 -2,47 [-0,47] 1,9 [1,9] 1,9 16,2 [49,8] 83,8 [50,2]

Liquido Puro 20,0 -2,71 [-0,95] 2,1 [2,1] 2,1 22,3 [69,6] 77,7 [30,4]

Acetona 20,5 -2,71 [-0,93] 2,1 [2,1] 2,1 22,4 [69,6] 77,5 [30,4]

CH3CN 35,7 -2,80 [-1,27] 2,2 [2,2] 2,2 25,1 [79,4] 74,9 [20,6]

DMSO 46,8 -2,82 [-1,40] 2,2 [2,3] 2,3 26,0 [89,3] 74,0 [10,7]

COSMO

3JCH (Hz)

𝑛(%)

ε ΔES Estim. Obs. cis gauche

CCl4 2,2 -1,92 [0,76] 1,5 [1,5] 1,5 1,7 [10,3] 98,3 [89,7]

CHCl3 4,7 -2,59 [0,00] 1,7 [1,7] 1,8 5,3 [39,9] 94,7 [60,1]

CH2Cl2 8,9 -2,93 [-0,47] 1,9 [1,9] 1,9 9,1 [49,8] 90,9 [50,2]

Liquido Puro 20,0 -3,15 [-0,95] 2,1 [2,1] 2,1 12,8 [69,6] 87,2 [30,4]

Acetona 20,5 -3,15 [-0,93] 2,1 [2,1] 2,1 12,9 [69,6] 87,1 [30,4]

CH3CN 35,7 -3,23 [-1,27] 2,2 [2,2] 2,2 14,5 [79,4] 85,5 [20,6]

DMSO 46,8 -3,26 [-1,40] 2,2 [2,3] 2,3 15,0 [89,3] 84,9 [10,7]

SMD

3JCH (Hz)

𝑛(%)

ε ΔES Estim. Obs. cis gauche

CCl4 2,2 -1,71 [0,76] 1,5 [1,5] 1,5 5,3 [10,3] 94,7 [89,7]

CHCl3 4,7 -2,43 [0,00] 1,8 [1,7] 1,8 16,2 [39,9] 83,8 [60,1]

CH2Cl2 8,9 -2,78 [-0,47] 2,0 [1,9] 1,9 26,1 [49,8] 73,9 [50,2]

Liquido Puro 20,0 -2,97 [-0,95] 2,1 [2,1] 2,1 32,7 [69,6] 67,3 [30,4]

Page 86: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

86

Acetona 20,5 -2,99 [-0,93] 2,1 [2,1] 2,1 33,4 [69,6] 66,6 [30,4]

CH3CN 35,7 -3,13 [-1,27] 2,3 [2,2] 2,2 38,9 [79,4] 61,1 [20,6]

DMSO 46,8 -3,04 [-1,40] 2,2 [2,3] 2,3 35,4 [89,3] 64,6 [10,7] [Referência 21]

Finalmente a Tabela 4.3 apresenta os resultados obtidos para a bromoacetona. O valor

de ΔEV encontrado foi -0,63 kcal mol

-1 em nível CCSD(T)/LanL2DZ, contra 1,4 kcal mol

-1

obtido por Doi et al. [21] em nível B3LYP/6-311++G(d,p). As constantes de acoplamento

individuais de cada confôrmero obtidas com o modelo PCM são Jcis = 1,5 Hz e Jtrans = 2,6

Hz. Doi e colaboradores [21] obtiveram 1,5 Hz e 2,3 Hz para Jcis e Jtrans, respectivamente, o

que mostra uma boa concordância com os nossos resultados. No entanto, os modelos COSMO

e SMD não apresentaram resultados satisfatórios para esse caso em nenhum dos níveis de

teoria testados.

Tabela 4.3 Diferença de energia entre confôrmeros (ΔES), ao nível CCSD(T)/lanL2dz, em

diferentes meios.

Valores das constantes de acoplamento (J) observada e estimada e

distribuição populacional, 𝑛(%), para 1-bromoacetona.

PCM

3JCH (Hz)

𝑛(%)

ε ΔES Estim. Obs. cis gauche

CCl4 2,2 -1,47 [0,90] 1,6 [1,6] 1,6 6,4 [9,4] 93,6 [90,6]

CHCl3 4,7 -2,08 [0,40] 1,7 [1,7] 1,7 16,3 [22,3] 83,7 [77,7]

CH2Cl2 8,9 -2,43 [0,06] 1,8 [1,8] 1,8 26,0 [35,2] 74,0 [64,8]

Acetona 20,5 -2,68 [-0,30] 1,9 [1,8] 1,9 35,3 [48,1] 64,7 [51,9]

Liquido Puro 25,0 -2,77 [-0,37] 2,0 [1,9] 1,9 38,9 [48,1] 61,1 [51,9]

CH3CN 46,8 -2,72 [-0,54] 1,9 [2,1] 2,0 36,8 [61,0] 63,2 [39,0] [Referência 21]

Dentre os modelos utilizados, o PCM teve um melhor comportamento, tendo em vista

que conseguiu reproduzir bem as constantes de acoplamento estimadas nas soluções

específicas, em relação aos valores observados experimentalmente e da literatura [20,21].

Alguns fatores como o nível de teoria utilizado, o número de dados experimentais (Jobs)

fornecidos e principalmente as diferenças de energias, entre os estados das moléculas isoladas

e em solução, afetam significativamente os resultados estimados.

4.4 CONCLUSÃO

Os baixos desvios obtidos em relação aos dados experimentais na estimativa das

constantes de acoplamento, nos casos testados, mostram a viabilidade de se utilizar modelos

de solvatação para obtenção de energias de moléculas em solução ao invés daquelas advindas

da teoria de solvatação de Abraham. Essa alternativa possui natureza mais simples, mantendo

Page 87: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

87

a precisão dos resultados obtidos. Os desvios de ambos os métodos se encontram dentro do

erro da medida do equipamento (J = ±0,05 Hz).

4.5 REFERÊNCIAS

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88

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G, Barone V, Petersson GA, Nakatsuji H, Li X, Caricato M, Marenich AV, Bloino J, Janesko

BG, Gomperts R, Mennucci B, Hratchian HP, Ortiz JV, Izmaylov AF, Sonnenberg JL,

Williams-Young D, Ding F, Lipparini F, Egidi F, Goings J, Peng B, Petrone A, Henderson T,

Ranasinghe D, Zakrzewski VG, Gao J, Rega N, Zheng G, Liang W, Hada M, Ehara M,

Toyota K, Fukuda R, Hasegawa J, Ishida M, Nakajima T, Honda Y, Kitao O, Nakai H,

Vreven T, Throssell K, Montgomery Jr. JA, Peralta JE, Ogliaro F, Bearpark MJ, Heyd JJ,

Brothers EN, Kudin KN, Staroverov VN, Keith TA, Kobayashi R, Normand J, Raghavachari

K, Rendell AP, Burant JC, Iyengar SS, Tomasi J, Cossi M, Millam JM, Klene M, Adamo C,

Cammi R, Ochterski JW, Martin RL, Morokuma K, Farkas O, Foresman JB, Fox DJ,

Gaussian 2009 Revision D.01 (2009).

[16] Baldridge KK, Boatz JA, Elbert ST, Gordon MS, Jensen JH, Koseki S, Matsunaga N,

Nguyen KA, Su S, Windus TL, Dupuis M, Montgomery JA, Schmidt MW, J. Comput. Chem.

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Page 89: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

89

Apêndice 1

Conjunto de base CEP–31G(d) usado no G3(MP2)//B3–SBK. Os expoentes e coeficientes

estão em um formato compatível com o programa Gaussian

-H 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.1924060000D+02 0.3282807697D-01

0.2899200000D+01 0.2312085421D+00

0.6534000000D+00 0.8172399161D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.1776000000D+00 0.1000000000D+01

****

-He 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.3842163400D+02 0.4013973935D-01

0.5778030000D+01 0.2612460970D+00

0.1241774000D+01 0.7931846246D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.2979640000D+00 0.1000000000D+01

****

-Li 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.6177000000D+00 -0.2008777943D+00 0.8347368613D-01

0.1434000000D+00 0.1559340550D+00 0.3325360270D+00

0.5048000000D-01 0.9395634245D+00 0.7014211112D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1923000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Be 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.1447000000D+01 -0.2199398074D+00 0.1104852616D+00

0.3522000000D+00 0.1534813547D+00 0.3837889538D+00

0.1219000000D+00 0.9493381932D+00 0.6414682175D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.4395000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2550000000D+00 0.1000000000D+01

****

-B 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.2710000000D+01 -0.2092241435D+00 0.1244274873D+00

0.6552000000D+00 0.1178534876D+00 0.4046060376D+00

0.2248000000D+00 0.9737501321D+00 0.6156494504D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.7584000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

Page 90: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

90

0.7000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-C 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.4286000000D+01 -0.2015194627D+00 0.1292287773D+00

0.1046000000D+01 0.1112176087D+00 0.4156058960D+00

0.3447000000D+00 0.9767985913D+00 0.6074269093D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1128000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D+00 0.1000000000D+01

****

-N 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.6403000000D+01 -0.1949418672D+00 0.1293998161D+00

0.1580000000D+01 0.7671950802D-01 0.4157044209D+00

0.5094000000D+00 0.1001292953D+01 0.6097916258D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1623000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-O 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.8519000000D+01 -0.1909163806D+00 0.1361220173D+00

0.2073000000D+01 0.1087164545D+00 0.4324566933D+00

0.6471000000D+00 0.9751810862D+00 0.5947593512D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.8500000000D+00 0.1000000000D+01

****

-F 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.1112000000D+02 -0.1850040999D+00 0.1387110504D+00

0.2687000000D+01 0.1148482306D+00 0.4399595360D+00

0.8210000000D+00 0.9685990724D+00 0.5892396319D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.2475000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.9000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ne 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.1407000000D+02 -0.1830151662D+00 0.1403599427D+00

0.3389000000D+01 0.1180747090D+00 0.4446925787D+00

0.1021000000D+01 0.9654641593D+00 0.5857717534D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.3031000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

Page 91: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

91

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Na 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.4299000000D+00 -0.2315224258D+00 -0.3595320296D-01

0.8897000000D-01 0.3461190390D+00 0.3021691208D+00

0.3550000000D-01 0.7797272460D+00 0.7578840091D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1455000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1750000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Mg 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.6606000000D+00 -0.3007414053D+00 -0.5627340251D-01

0.1845000000D+00 0.3114667951D+00 0.3477851565D+00

0.6983000000D-01 0.8575391918D+00 0.7335017175D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.2740000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1750000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Al 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.9011000000D+00 -0.4240764939D+00 -0.1291159559D+00

0.4495000000D+00 0.1868186997D+00 0.2693376101D+00

0.1405000000D+00 0.1061510497D+01 0.8632970616D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.4874000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2500000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Si 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.1167000000D+01 -0.4229510191D+00 -0.1189575679D+00

0.5268000000D+00 0.2406681755D+00 0.3348549954D+00

0.1807000000D+00 0.1014688250D+01 0.7958472462D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.6480000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3247000000D+00 0.1000000000D+01

****

-P 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.1459000000D+01 -0.4261782994D+00 -0.1215283889D+00

0.6549000000D+00 0.2692132727D+00 0.3784641285D+00

0.2256000000D+00 0.9948202373D+00 0.7605308261D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.8115000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

Page 92: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

92

0.3700000000D+00 0.1000000000D+01

****

-S 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.1817000000D+01 -0.4179340026D+00 -0.1302183466D+00

0.8379000000D+00 0.2408327028D+00 0.4029855408D+00

0.2854000000D+00 0.1015696965D+01 0.7468723827D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.9939000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.5320000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Cl 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.2225000000D+01 -0.4304258638D+00 -0.1685897777D+00

0.1173000000D+01 0.1499168940D+00 0.4006348001D+00

0.3851000000D+00 0.1101709708D+01 0.7805770910D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1301000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.6000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ar 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.2706000000D+01 -0.3871439498D+00 -0.1397785078D+00

0.1278000000D+01 0.1462772049D+00 0.4170329580D+00

0.4354000000D+00 0.1073920438D+01 0.7413237012D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1476000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.8500000000D+00 0.1000000000D+01

****

-K 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.2201000000D+00 -0.2860269970D+00 -0.6624502101D-01

0.4825000000D-01 0.4820499950D+00 0.3568981132D+00

0.2242000000D-01 0.6758409930D+00 0.7044262234D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1020000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2350000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ca 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.2604000000D+00 -0.6764663546D+00 -0.2703742000D+00

0.1439000000D+00 0.5256932755D+00 0.4078073016D+00

0.4859000000D-01 0.9602165033D+00 0.8281296125D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.2167000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

Page 93: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

93

0.2160000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ga 0

SP 4 1.00 0.000000000000

0.1139000000D+03 -0.1710999542D-02 -0.8045997963D-02

0.9155000000D+01 -0.8230357798D+00 -0.3574319095D+00

0.6633000000D+01 0.4586178773D+00 0.6637938319D+00

0.2278000000D+01 0.1161816689D+01 0.7136188193D+00

SP 2 1.00 0.000000000000

0.2123000000D+01 -0.1455060240D+00 -0.9626100518D-01

0.1939000000D+00 0.1051147173D+01 0.1017573055D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.8818000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.7461000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 4 1.00 0.000000000000

0.7043000000D+02 0.2887702179D-01

0.2105000000D+02 0.1662531255D+00

0.7401000000D+01 0.4277763228D+00

0.2752000000D+01 0.5704104305D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.1026000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3907000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1410000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ge 0

SP 4 1.00 0.000000000000

0.1834000000D+01 0.4938603144D+00 0.6413999765D-02

0.1529000000D+01 -0.8573545459D+00 -0.8605199684D-01

0.3594000000D+00 0.4108302616D+00 0.3832319859D+00

0.1470000000D+00 0.8003785096D+00 0.6981849744D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.5598000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2020000000D+00 0.1000000000D+01

****

-As 0

SP 4 1.00 0.000000000000

0.2709000000D+01 0.1214789691D+00 -0.2920001090D-02

0.1578000000D+01 -0.5189178679D+00 -0.9505403548D-01

0.4358000000D+00 0.4287908909D+00 0.4246821585D+00

0.1776000000D+00 0.8080777943D+00 0.6712902506D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.6984000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2730000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Se 0

Page 94: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

94

SP 4 1.00 0.000000000000

0.3711000000D+01 0.5574396798D-01 -0.6013994687D-02

0.1586000000D+01 -0.5105197067D+00 -0.1214468927D+00

0.5339000000D+00 0.4807547238D+00 0.4526066002D+00

0.2085000000D+00 0.8102915345D+00 0.6697504083D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.7821000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3150000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Br 0

SP 4 1.00 0.000000000000

0.3276000000D+01 0.2005698747D+00 0.5410999424D-02

0.2044000000D+01 -0.6492955943D+00 -0.1323909859D+00

0.6398000000D+00 0.4054007467D+00 0.4300269543D+00

0.2561000000D+00 0.8726064548D+00 0.6860089270D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.9567000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3380000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Kr 0

SP 4 1.00 0.000000000000

0.3081000000D+01 0.5337891488D+00 0.3590598213D-01

0.2413000000D+01 -0.1001465279D+01 -0.1696949155D+00

0.7386000000D+00 0.4155101158D+00 0.4350797834D+00

0.2941000000D+00 0.8801032453D+00 0.6857596587D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1095000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3180000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Sn 0

SP 4 1.00 0.000000000000

0.2604000000D+01 0.3104199458D-01 -0.5052998725D-02

0.7532000000D+00 -0.6118588932D+00 -0.1800999546D+00

0.3191000000D+00 0.5481629043D+00 0.3700679066D+00

0.1239000000D+00 0.8491498517D+00 0.7813338028D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.4798000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1830000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Sb 0

SP 4 1.00 0.000000000000

0.9922000000D+00 0.6900758039D+00 0.1802290629D+00

0.8089000000D+00 -0.1580494551D+01 -0.4870931701D+00

0.4312000000D+00 0.8152477684D+00 0.4739361655D+00

0.1498000000D+00 0.8949937457D+00 0.8044142809D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

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95

0.5803000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1970000000D+00 0.1000000000D+01

****

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96

Apêndice 2

Conjunto de base G3CEPMP2Large usado no G3(MP2)//B3–SBK. Os expoentes e

coeficientes estão em um formato compatível com o programa Gaussian

-H 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.3386500000D+02 0.2549381454D-01

0.5094790000D+01 0.1903731086D+00

0.1158790000D+01 0.8521614860D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.3258400000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1027410000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.3600000000D-01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1500000000D+01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.3750000000D+00 0.1000000000D+01

****

-He 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.9812430000D+02 0.2874520250D-01

0.1476890000D+02 0.2080610181D+00

0.3318830000D+01 0.8376350728D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.8740470000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2445640000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.8600000000D-01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1500000000D+01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.3750000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Li 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.4868900000D+01 0.9332929951D-01 0.3276609658D-01

0.8569240000D+00 0.9430449951D+00 0.1597919833D+00

0.2432270000D+00 -0.2798269985D-02 0.8856669076D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.6350700000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.2436830000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.7400000000D-02 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

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97

0.4000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1500000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Be 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.8309380000D+01 0.1086210323D+00 0.3613440323D-01

0.1740750000D+01 0.9273012759D+00 0.2169580194D+00

0.4858160000D+00 -0.2971690884D-02 0.8418390753D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1636130000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.5672850000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.2070000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.5100000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1275000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2600000000D+00 0.1000000000D+01

****

-B 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.1324150000D+02 0.1174429423D+00 0.4180999887D-01

0.3001660000D+01 0.9180015486D+00 0.2365749936D+00

0.9128560000D+00 -0.2651048696D-02 0.8162139779D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.3154540000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.9885630000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.3150000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.8020000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2005000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.5000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-C 0

SP 3 0.9392909 0.000000000000

0.2096420000D+02 0.1146600807D+00 0.4024869267D-01

0.4803310000D+01 0.9199996477D+00 0.2375939567D+00

0.1459330000D+01 -0.3030682134D-02 0.8158538515D+00

SP 1 0.9392909 0.000000000000

0.4834560000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 0.9392909 0.000000000000

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98

0.1455850000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 0.9392909 0.000000000000

0.4380000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1252000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3130000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-N 0

SP 3 0.9592217 0.000000000000

0.3063310000D+02 0.1119060795D+00 0.3831191864D-01

0.7026140000D+01 0.9216666549D+00 0.2374031155D+00

0.2112050000D+01 -0.2569191826D-02 0.8175923978D+00

SP 1 0.9592217 0.000000000000

0.6840090000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 0.9592217 0.000000000000

0.2008780000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 0.9592217 0.000000000000

0.6390000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1826000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.4565000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

****

-O 0

SP 3 0.9326734 0.000000000000

0.4211750000D+02 0.1138890124D+00 0.3651139738D-01

0.9628370000D+01 0.9208111006D+00 0.2371529830D+00

0.2853320000D+01 -0.3274470358D-02 0.8197019412D+00

SP 1 0.9326734 0.000000000000

0.9056610000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 0.9326734 0.000000000000

0.2556110000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 0.9326734 0.000000000000

0.8450000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2584000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.6460000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1400000000D+01 0.1000000000D+01

****

-F 0

SP 3 0.9764806 0.000000000000

0.5544410000D+02 0.1145360155D+00 0.3546088738D-01

0.1263230000D+02 0.9205121249D+00 0.2374509155D+00

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99

0.3717560000D+01 -0.3378040458D-02 0.8204577080D+00

SP 1 0.9764806 0.000000000000

0.1165450000D+01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 0.9764806 0.000000000000

0.3218920000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 0.9764806 0.000000000000

0.1076000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3500000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.8750000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1850000000D+01 0.1000000000D+01

****

-Ne 0

SP 3 1.00 0.000000000000

0.6912110000D+02 0.1191490559D+00 0.3565740367D-01

0.1583500000D+02 0.9173754306D+00 0.2394770247D+00

0.4673260000D+01 -0.4058391905D-02 0.8184610843D+00

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1457560000D+01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.3970570000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1300000000D+00 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.4608000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1152000000D+01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2500000000D+01 0.1000000000D+01

****

-Na 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.3877730000D+02 0.3747618096D+00

0.1457590000D+02 0.5757687076D+00

0.5269930000D+01 0.1129329426D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.1827770000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.6199480000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.5724000000D-01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2404800000D-01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.7600000000D-02 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.1446450000D+03 0.1148500160D-01

0.3390740000D+02 0.8238301148D-01

Page 100: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

100

0.1062850000D+02 0.3196580445D+00

0.3823890000D+01 0.7012950977D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.1444290000D+01 0.6385061213D+00

0.5526210000D+00 0.4253650808D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.1887200000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.4650100000D-01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1628500000D-01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1750000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.4375000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.3000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D-01 0.1000000000D+01

****

-Mg 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.5139830000D+02 0.2513549844D+00

0.1991960000D+02 0.6186709616D+00

0.8024740000D+01 0.1884169883D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.2508170000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.8715310000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1081880000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.4013000000D-01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1460000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.1938540000D+03 0.1018799728D-01

0.4544200000D+02 0.7535997987D-01

0.1418640000D+02 0.3074189179D+00

0.5057510000D+01 0.7175748083D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.1888610000D+01 0.6673390244D+00

0.7226520000D+00 0.3946490144D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.2364170000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.9335800000D-01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

Page 101: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

101

0.3480900000D-01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1750000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.4375000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.4000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Al 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.6400550000D+02 0.2023051384D+00

0.2529250700D+02 0.6247904273D+00

0.1053491000D+02 0.2274391555D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.3206711000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1152555000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1766780000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.6523700000D-01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.3180000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.2592836200D+03 0.9447999933D-02

0.6107687000D+02 0.7097399950D-01

0.1930323700D+02 0.2956359979D+00

0.7010882000D+01 0.7282189948D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.2673865000D+01 0.6444668403D+00

0.1036596000D+01 0.4174128966D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.3168190000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1142570000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.4139700000D-01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1300000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3250000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.8125000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.5000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

Page 102: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

102

0.1250000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Si 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.7762916800D+02 0.1778809451D+00

0.3063080700D+02 0.6277648062D+00

0.1280129500D+02 0.2476229236D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.3926866000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1452343000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2562340000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.9427900000D-01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.3310000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.3354831900D+03 0.8865998148D-02

0.7890036600D+02 0.6829898573D-01

0.2498815000D+02 0.2909579392D+00

0.9219711000D+01 0.7321168470D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.3621140000D+01 0.6198794404D+00

0.1451310000D+01 0.4391483120D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.5049770000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1863170000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.6543200000D-01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1800000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.4500000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1125000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.6400000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1600000000D+00 0.1000000000D+01

****

-P 0

S 3 0.8290203 0.000000000000

0.9115650000D+02 0.1641616996D+00

0.3622570000D+02 0.6259096985D+00

0.1521130000D+02 0.2620743994D+00

S 1 0.8290203 0.000000000000

0.4713800000D+01 0.1000000000D+01

S 1 0.8290203 0.000000000000

Page 103: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

103

0.1782700000D+01 0.1000000000D+01

S 1 0.8290203 0.000000000000

0.3425000000D+00 0.1000000000D+01

S 1 0.8290203 0.000000000000

0.1246000000D+00 0.1000000000D+01

SP 1 0.8290203 0.000000000000

0.3480000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 0.8290203 0.000000000000

0.3848400000D+03 0.8967874664D-02

0.9055200000D+02 0.6904901741D-01

0.2880600000D+02 0.2928769890D+00

0.1068800000D+02 0.7292493726D+00

P 2 0.8290203 0.000000000000

0.4252100000D+01 0.6325821629D+00

0.1740500000D+01 0.4232995752D+00

P 1 0.8290203 0.000000000000

0.5979000000D+00 0.1000000000D+01

P 1 0.8290203 0.000000000000

0.2292000000D+00 0.1000000000D+01

P 1 0.8290203 0.000000000000

0.8380000000D-01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2200000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.5500000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1375000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.9000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2250000000D+00 0.1000000000D+01

****

-S 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.1087020000D+03 0.1427905039D+00

0.4315530000D+02 0.6246934169D+00

0.1810790000D+02 0.2834835077D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.5570500000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2142700000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.4340000000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1570000000D+00 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.4050000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.4950400000D+03 0.8196252970D-02

0.1172200000D+03 0.6364203977D-01

Page 104: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

104

0.3750700000D+02 0.2788059990D+00

0.1391000000D+02 0.7447403973D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.5504500000D+01 0.6168248373D+00

0.2243300000D+01 0.4402946266D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.7762000000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.2919000000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1029000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2600000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.6500000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1625000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1100000000D+01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2750000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Cl 0

S 3 1.0049777 0.000000000000

0.1245380000D+03 0.1370443059D+00

0.4951350000D+02 0.6231380267D+00

0.2080560000D+02 0.2903279124D+00

S 1 1.0049777 0.000000000000

0.6464800000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.0049777 0.000000000000

0.2525400000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.0049777 0.000000000000

0.5378000000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.0049777 0.000000000000

0.1935000000D+00 0.1000000000D+01

SP 1 1.0049777 0.000000000000

0.4830000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.0049777 0.000000000000

0.5897800000D+03 0.7873331924D-02

0.1398500000D+03 0.6155459941D-01

0.4479500000D+02 0.2742513974D+00

0.1661200000D+02 0.7498993928D+00

P 2 1.0049777 0.000000000000

0.6599500000D+01 0.6147640021D+00

0.2714100000D+01 0.4413416015D+00

P 1 1.0049777 0.000000000000

0.9528000000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.0049777 0.000000000000

0.3580000000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.0049777 0.000000000000

Page 105: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

105

0.1250000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3000000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1875000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1400000000D+01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.3500000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ar 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.1381600000D+03 0.1435930963D+00

0.5498910000D+02 0.6231141839D+00

0.2317070000D+02 0.2840809927D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.7377860000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2923690000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.6504050000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2328250000D+00 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.6000000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.6630620000D+03 0.7820021178D-02

0.1570930000D+03 0.6148333140D-01

0.5023110000D+02 0.2754731063D+00

0.1863530000D+02 0.7488402170D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.7446540000D+01 -0.6282210341D+00

0.3095700000D+01 -0.4260202231D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.1106460000D+01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.4156010000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1454490000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3400000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.8500000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2125000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.1700000000D+01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

Page 106: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

106

0.4250000000D+00 0.1000000000D+01

****

-K 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.2494522000D+03 0.8810857171D-01

0.6999920000D+02 0.6147206120D+00

0.2924293000D+02 0.3532877069D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.8392400000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.3399001000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.8345960000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.3220370000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.9404600000D-01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2746400000D-01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.7000000000D-02 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 6 1.00 0.000000000000

0.4400036000D+04 0.4154856194D-03

0.1042028000D+04 0.3643300170D-02

0.3400151000D+03 0.2002363093D-01

0.1296942000D+03 0.8321021388D-01

0.5347660000D+02 0.2789242130D+00

0.2293009000D+02 0.7059939329D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.9931515000D+01 0.5633295250D+00

0.4321735000D+01 0.4874805216D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.1790327000D+01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.7021280000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.2609090000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.4679400000D-01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1654000000D-01 0.1000000000D+01

D 3 1.00 0.000000000000

0.1559788000D+02 0.5981847848D-01

0.4148569000D+01 0.3055978922D+00

0.1341566000D+01 0.7724436803D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.4378060000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1312870000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

Page 107: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

107

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.5000000000D-01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1250000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2400000000D+01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.6000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ca 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.2740539000D+03 0.8883376492D-01

0.7772841000D+02 0.6120359339D+00

0.3266731000D+02 0.3548442196D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.9491802000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.3907649000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1047484000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.4275380000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1376160000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.4429600000D-01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1500000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 6 1.00 0.000000000000

0.4982321000D+04 0.4239918767D-03

0.1182910000D+04 0.3709209796D-02

0.3851404000D+03 0.2058407887D-01

0.1469205000D+03 0.8518203532D-01

0.6127718000D+02 0.2792453847D+00

0.2675429000D+02 0.7018460614D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.1179823000D+02 0.5488425975D+00

0.5224737000D+01 0.5001302977D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.2237407000D+01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.9160060000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.3600130000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.8477400000D-01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.3062800000D-01 0.1000000000D+01

D 3 1.00 0.000000000000

Page 108: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

108

0.1737912000D+02 0.5981848079D-01

0.4622325000D+01 0.3055979040D+00

0.1494769000D+01 0.7724437102D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.4878020000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1462800000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.5000000000D-01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1250000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2400000000D+01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.6000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ga 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.6828385000D+03 0.8747539767D-01

0.1952256000D+03 0.6018122839D+00

0.8317631000D+02 0.3655149902D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.2527742000D+02 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1091314000D+02 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.3378186000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1335003000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1921440000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.7043800000D-01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.1380000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.4979214000D+04 0.4910782011D-02

0.1180229000D+04 0.4206382009D-01

0.3819186000D+03 0.2207828005D+00

0.1448200000D+03 0.8044421018D+00

P 3 1.00 0.000000000000

0.6046382000D+02 0.3218198815D+00

0.2663636000D+02 0.4780524725D+00

0.1189693000D+02 0.3002091827D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.8057676000D+01 0.3057692100D+00

0.3970334000D+01 0.7252840236D+00

P 1 1.00 0.000000000000

Page 109: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

109

0.1894128000D+01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.8240890000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1932930000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.5585600000D-01 0.1000000000D+01

D 3 1.00 0.000000000000

0.6534155000D+02 0.5575017190D-01

0.1849837000D+02 0.3076189553D+00

0.6315129000D+01 0.7634790891D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.2163386000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.6666990000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1200000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Ge 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.7285864000D+03 0.8742576083D-01

0.2085049000D+03 0.6008180057D+00

0.8900106000D+02 0.3664417035D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.2714471000D+02 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1177266000D+02 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.3733565000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1504531000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2437930000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.9097400000D-01 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.3170000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.5239829000D+04 0.4886293895D-02

0.1241554000D+04 0.4187695910D-01

0.4014000000D+03 0.2202139953D+00

0.1518197000D+03 0.8052597827D+00

Page 110: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

110

P 3 1.00 0.000000000000

0.6311480000D+02 0.3317035972D+00

0.2772940000D+02 0.4808832959D+00

0.1231351000D+02 0.2877932976D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.8410451000D+01 0.3103082852D+00

0.3871381000D+01 0.7268280655D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.1763903000D+01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.7468230000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.2303590000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.7321200000D-01 0.1000000000D+01

D 3 1.00 0.000000000000

0.7475133000D+02 0.5332128009D-01

0.2129895000D+02 0.3009604005D+00

0.7342004000D+01 0.7684319013D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.2564442000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.8194590000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1200000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-As 0

S 3 0.85332220 0.000000000000

0.7723097000D+03 0.8799552623D-01

0.2216642000D+03 0.6004920743D+00

0.9480590000D+02 0.3661216843D+00

S 1 0.85332220 0.000000000000

0.2910096000D+02 0.1000000000D+01

S 1 0.85332220 0.000000000000

0.1267537000D+02 0.1000000000D+01

S 1 0.85332220 0.000000000000

0.4110524000D+01 0.1000000000D+01

S 1 0.85332220 0.000000000000

0.1686066000D+01 0.1000000000D+01

S 1 0.85332220 0.000000000000

0.2977890000D+00 0.1000000000D+01

S 1 0.85332220 0.000000000000

Page 111: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

111

0.1125180000D+00 0.1000000000D+01

SP 1 0.85332220 0.000000000000

0.3150000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 0.85332220 0.000000000000

0.5650069000D+04 0.4858168918D-02

0.1339307000D+04 0.4164740929D-01

0.4331576000D+03 0.2194458963D+00

0.1638679000D+03 0.8060090863D+00

P 3 0.85332220 0.000000000000

0.6806336000D+02 0.3301951186D+00

0.2980479000D+02 0.4831738273D+00

0.1314423000D+02 0.2877985162D+00

P 2 0.85332220 0.000000000000

0.8937471000D+01 0.3127144866D+00

0.4018508000D+01 0.7266891690D+00

P 1 0.85332220 0.000000000000

0.1786613000D+01 0.1000000000D+01

P 1 0.85332220 0.000000000000

0.6864200000D+00 0.1000000000D+01

P 1 0.85332220 0.000000000000

0.2536410000D+00 0.1000000000D+01

P 1 0.85332220 0.000000000000

0.8746200000D-01 0.1000000000D+01

D 3 1.00 0.000000000000

0.8441303000D+02 0.5138075300D-01

0.2417801000D+02 0.2956335173D+00

0.8400142000D+01 0.7723814452D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.2979857000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.9787670000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1200000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Se 0

S 3 0.8216766 0.000000000000

0.8216473000D+03 0.8773439429D-01

0.2360323000D+03 0.5993777293D+00

0.1011041000D+03 0.3673669180D+00

S 1 0.8216766 0.000000000000

0.3107828000D+02 0.1000000000D+01

S 1 0.8216766 0.000000000000

Page 112: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

112

0.1359155000D+02 0.1000000000D+01

S 1 0.8216766 0.000000000000

0.4500276000D+01 0.1000000000D+01

S 1 0.8216766 0.000000000000

0.1875850000D+01 0.1000000000D+01

S 1 0.8216766 0.000000000000

0.3570090000D+00 0.1000000000D+01

S 1 0.8216766 0.000000000000

0.1355480000D+00 0.1000000000D+01

SP 1 0.8216766 0.000000000000

0.3450000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 0.8216766 0.000000000000

0.5993233000D+04 0.4864288015D-02

0.1420511000D+04 0.4170700013D-01

0.4596772000D+03 0.2195884007D+00

0.1740759000D+03 0.8057620025D+00

P 3 0.8216766 0.000000000000

0.7239359000D+02 0.3316908973D+00

0.3176715000D+02 0.4830541961D+00

0.1403669000D+02 0.2859397977D+00

P 2 0.8216766 0.000000000000

0.9628360000D+01 0.3116116933D+00

0.4316138000D+01 0.7279809844D+00

P 1 0.8216766 0.000000000000

0.1918425000D+01 0.1000000000D+01

P 1 0.8216766 0.000000000000

0.7077170000D+00 0.1000000000D+01

P 1 0.8216766 0.000000000000

0.2724310000D+00 0.1000000000D+01

P 1 0.8216766 0.000000000000

0.9517200000D-01 0.1000000000D+01

D 3 1.00 0.000000000000

0.9444435000D+02 0.4975579930D-01

0.2717182000D+02 0.2911432959D+00

0.9504132000D+01 0.7756931891D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.3416003000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1147657000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1200000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

****

Page 113: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

113

-Br 0

S 3 0.8203890 0.000000000000

0.8657505000D+03 0.8827931634D-01

0.2500693000D+03 0.5986012430D+00

0.1073869000D+03 0.3674312264D+00

S 1 0.8203890 0.000000000000

0.3316004000D+02 0.1000000000D+01

S 1 0.8203890 0.000000000000

0.1456001000D+02 0.1000000000D+01

S 1 0.8203890 0.000000000000

0.4911616000D+01 0.1000000000D+01

S 1 0.8203890 0.000000000000

0.2076963000D+01 0.1000000000D+01

S 1 0.8203890 0.000000000000

0.4197320000D+00 0.1000000000D+01

S 1 0.8203890 0.000000000000

0.1602870000D+00 0.1000000000D+01

SP 1 0.8203890 0.000000000000

0.3820000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 0.8203890 0.000000000000

0.6545221000D+04 0.4743783831D-02

0.1549336000D+04 0.4088668854D-01

0.5000910000D+03 0.2173949922D+00

0.1886600000D+03 0.8084158711D+00

P 3 0.8203890 0.000000000000

0.7816583000D+02 0.3292573946D+00

0.3422610000D+02 0.4835648921D+00

0.1512504000D+02 0.2880805953D+00

P 2 0.8203890 0.000000000000

0.1039886000D+02 0.3100624968D+00

0.4700037000D+01 0.7286756926D+00

P 1 0.8203890 0.000000000000

0.2116383000D+01 0.1000000000D+01

P 1 0.8203890 0.000000000000

0.7923930000D+00 0.1000000000D+01

P 1 0.8203890 0.000000000000

0.3081120000D+00 0.1000000000D+01

P 1 0.8203890 0.000000000000

0.1085130000D+00 0.1000000000D+01

D 3 1.00 0.000000000000

0.1048231000D+03 0.4837062934D-01

0.3026975000D+02 0.2873195961D+00

0.1064819000D+02 0.7785239893D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.3869545000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1323971000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1200000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

Page 114: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

114

0.3000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Kr 0

S 3 1.00 0.000000000000

0.9253871000D+03 0.8742330661D-01

0.2659060000D+03 0.5977897768D+00

0.1141908000D+03 0.3690921857D+00

S 1 1.00 0.000000000000

0.3524814000D+02 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1553271000D+02 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.5332949000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.2284816000D+01 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.4842180000D+00 0.1000000000D+01

S 1 1.00 0.000000000000

0.1852980000D+00 0.1000000000D+01

SP 1 1.00 0.000000000000

0.5250000000D-01 0.1000000000D+01 0.1000000000D+01

P 4 1.00 0.000000000000

0.6880168000D+04 0.4825233148D-02

0.1630817000D+04 0.4143591127D-01

0.5279440000D+03 0.2188400067D+00

0.2001867000D+03 0.8064212247D+00

P 3 1.00 0.000000000000

0.8346463000D+02 0.3266953819D+00

0.3675634000D+02 0.4819408732D+00

0.1631158000D+02 0.2914606838D+00

P 2 1.00 0.000000000000

0.1124475000D+02 0.3073791895D+00

0.5136835000D+01 0.7302152751D+00

P 1 1.00 0.000000000000

0.2346469000D+01 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.8994560000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.3527430000D+00 0.1000000000D+01

P 1 1.00 0.000000000000

0.1252350000D+00 0.1000000000D+01

D 3 1.00 0.000000000000

0.1155257000D+03 0.4719216836D-01

0.3346588000D+02 0.2840673901D+00

Page 115: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

115

0.1183115000D+02 0.7809176729D+00

D 1 1.00 0.000000000000

0.4340416000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1507793000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.1200000000D+01 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.3000000000D+00 0.1000000000D+01

D 1 1.00 0.000000000000

0.7500000000D-01 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.8000000000D+00 0.1000000000D+01

F 1 1.00 0.000000000000

0.2000000000D+00 0.1000000000D+01

****

-Sn 0

S 11 1.00

41524.9000000 0.0000060

6000.7500000 0.0000480

1326.3100000 0.0002400

363.7110000 0.0007770

97.9293000 0.0018850

30.0010000 -0.0402990

18.7349000 0.1883810

9.1043300 -0.2212780

5.5714300 -0.5997290

3.3742800 0.2466100

1.6921300 0.7830120

S 11 1.00

41524.9000000 -0.0000020

6000.7500000 -0.0000190

1326.3100000 -0.0000940

363.7110000 -0.0003130

97.9293000 -0.0007070

30.0010000 0.0144380

18.7349000 -0.0710470

9.1043300 0.1007630

5.5714300 0.2248780

3.3742800 -0.1227210

1.6921300 -0.3891720

S 1 1.00

0.8754970 1.0000000

S 1 1.00

0.3705530 1.0000000

S 1 1.00

0.2052470 1.0000000

S 1 1.00

0.0996540 1.0000000

S 1 1.00

Page 116: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

116

0.0470050 1.0000000

P 8 1.00

484.0730000 0.0000660

107.9790000 0.0004420

36.0268000 -0.0032360

22.4952000 0.0263630

9.4056500 -0.1539330

5.8779100 -0.0758040

2.9250900 0.3723880

1.5499000 0.5203090

P 8 1.00

484.0730000 -0.0000190

107.9790000 -0.0001210

36.0268000 0.0008090

22.4952000 -0.0070820

9.4056500 0.0459760

5.8779100 0.0138370

2.9250900 -0.1161060

1.5499000 -0.1687050

P 1 1.00

0.7940910 1.0000000

P 1 1.00

0.3640900 1.0000000

P 1 1.00

0.1708260 1.0000000

P 1 1.00

0.0780380 1.0000000

P 1 1.00

0.0348330 1.0000000

D 9 1.00

664.3080000 0.0000100

207.9720000 0.0000880

81.1454000 0.0004880

33.1164000 0.0025780

13.7707000 -0.0126880

6.2054200 0.0342470

3.6403300 0.1897620

2.0641100 0.3204930

1.1405200 0.3274000

D 1 1.00

0.6180670 1.0000000

D 1 1.00

0.3262520 1.0000000

D 1 1.00

0.1656920 1.0000000

D 1 1.00

0.0754000 1.0000000

F 1 1.00

0.5251000 1.0000000

F 1 1.00

Page 117: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

117

0.2663000 1.0000000

F 1 1.00

0.1351000 1.0000000

G 1 1.00

0.5325000 1.0000000

G 1 1.00

0.2542000 1.0000000

H 1 1.00

0.4681000 1.0000000

****

-Sb 0

S 11 1.00

33072.9000000 0.0000110

5025.3400000 0.0000840

1152.3600000 0.0003940

324.1960000 0.0011820

85.8607000 0.0028700

27.6760000 -0.0696230

17.2890000 0.3522220

10.4866000 -0.3578770

5.9297700 -0.6419650

3.7029000 0.2554680

1.8529800 0.7898580

S 11 1.00

33072.9000000 -0.0000050

5025.3400000 -0.0000360

1152.3600000 -0.0001650

324.1960000 -0.0005160

85.8607000 -0.0011170

27.6760000 0.0259750

17.2890000 -0.1400980

10.4866000 0.1623690

5.9297700 0.2485120

3.7029000 -0.1210240

1.8529800 -0.4192720

S 1 1.00

0.9803990 1.0000000

S 1 1.00

0.4387490 1.0000000

S 1 1.00

0.2455130 1.0000000

S 1 1.00

0.1207110 1.0000000

S 1 1.00

0.0574520 1.0000000

P 8 1.00

457.9840000 0.0000810

101.9180000 0.0005270

30.5679000 -0.0068360

19.1002000 0.0604270

Page 118: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

118

9.7255700 -0.2305800

6.0763700 -0.0447360

3.0330600 0.4044060

1.6258100 0.5166630

P 8 1.00

457.9840000 -0.0000260

101.9180000 -0.0001500

30.5679000 0.0017310

19.1002000 -0.0174470

9.7255700 0.0738980

6.0763700 0.0038840

3.0330600 -0.1356280

1.6258100 -0.1942500

P 1 1.00

0.8500760 1.0000000

P 1 1.00

0.4008310 1.0000000

P 1 1.00

0.1950610 1.0000000

P 1 1.00

0.0923680 1.0000000

P 1 1.00

0.0424560 1.0000000

D 9 1.00

681.4100000 0.0000120

208.4790000 0.0001150

81.4487000 0.0006280

33.6360000 0.0030890

12.9671000 -0.0155390

7.0605500 0.0295200

4.0031000 0.1904230

2.2791300 0.3254420

1.2738500 0.3308710

D 1 1.00

0.6997310 1.0000000

D 1 1.00

0.3737590 1.0000000

D 1 1.00

0.1903860 1.0000000

D 1 1.00

0.0892000 1.0000000

F 1 1.00

0.5731000 1.0000000

F 1 1.00

0.3011000 1.0000000

F 1 1.00

0.1582000 1.0000000

G 1 1.00

0.5896000 1.0000000

G 1 1.00

Page 119: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

119

0.2885000 1.0000000

H 1 1.00

0.5236000 1.0000000

****

Page 120: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

120

Apêndice 3

Entalpias de formação experimentais e diferenças entre valor experimental e teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05

usando: a) G3(MP2)//B3–SBK, e b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de atomização experimentais escaladas

estão sendo usadas

Molecule Expt. a b Molecule Expt. a b

C2H2 54.2 −1.2 −0.9 NO 21.6 −1.4 −2.1

C2H3(2A1) 71.6 −0.6 −0.7 P2 34.3 0.8 1.0

C2H4 12.5 −0.1 0.0 P4 14.1 −0.7 -0.1

C2H4S 19.6 0.7 0.2 PCl3 −69.0 −4.1 −2.3

C2H5 (2A’) 28.9 −0.2 −0.5 PCl5 −86.1 0.8 3.6

C2H5SH −11.1 −0.7 −0.5 PF3 −229.1 −6.3 −7.0

C2H6 −20.1 0.0 −0.2 PF5 −381.1 −2.7 −3.8

C3H4 (cyclopropene) 66.2 −2.3 −2.0 PH2 33.1 1.9 1.6

C3H6 (cyclopropane) 12.7 −1.2 −1.1 PH3 1.3 0.4 0.2

C3H8 −25.0 0.0 −0.1 POCl3 −133.8 −4.4 −2.6

C4H10 (isobutane) −32.1 −0.1 −0.2 BeH 81.7 −0.5 0.0

C4H10 (transbutane) −30.0 0.2 0.1 H2 0.0 1.3 1.1

C4H4S (Thiophene) 27.5 −0.4 0.5 HS 34.2 0.4 0.4

C4H6 (2−butine) 34.8 −1.7 −1.4 Li2 51.6 1.9 0.7

C4H6 (bicyclobutane) 51.9 −3.0 −2.7 LiH 33.3 0.1 −0.6

C4H6 (cyclobutene) 37.4 −1.5 −1.1 Na2 34.0 2.8 0.8

C4H6

(methylene

cyclopropane)

47.9 0.9 1.2 S2 30.7 −0.5 0.2

C4H8 (isobutene) −4.0 −0.5 −0.4 Si2H6 19.1 −1.5 −0.2

C5H8 (isoprene) 18.0 −1.0 −0.6 SiH2 (1A1) 65.2 1.4 2.1

C5H8 (spiropentane) 44.3 −1.1 −0.7 SiH2 (3B1) 86.2 1.9 2.7

C6H14

(methyl pentane) −41.1 0.5 0.5 SiH3 47.9 0.7 1.1

C6H6 19.6 −1.7 −0.8 SiH4 8.2 −0.5 0.0

Page 121: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

121

CCH 135.1 −5.1 −4.9 H3C=OCOC=OCH3

(acetic anhydride) −136.8 2.0 2.3

CH2=C=CH2 45.5 −0.2 0.1 C2H4O (oxirane) −12.6 −0.7 −0.6

CH2CHCHCH2

(butadiene) 26.3 −0.9 −0.6 C2H5OCH3 −51.7 1.1 0.9

CH2 (1A1) 102.8 0.7 0.7 C4H4O (furan) −8.3 −0.9 −0.4

CH2 (3B1) 93.7 1.8 1.8

C4H6O

(divinyl ether) −3.3 −0.9 −0.6

CH3CCH 44.2 −1.1 −0.8 C5H8O (cyclopentanone) −45.9 1.0 1.3

(CH3)2CH (2A’) 21.5 −0.4 −0.6 CH2CO −11.4 0.3 0.5

(CH3)2CHOCH(CH3)2

(di-isopropyl ether) −76.3 0.9 0.9 (CH3)2CHCHO (isobutanal) −51.6 −0.7 −0.6

(CH3)2SO −36.2 −2.9 −2.7 (CH3)2CHOH (isopropanol) −65.2 0.3 0.1

(CH3)3C 12.3 −1.3 −1.5 (CH3)3COH

(t-butanol) −74.7 0.4 0.3

CH3CCH 44.2 −1.1 −0.8 C5H8O (cyclopentanone) −45.9 1.0 1.3

CH3–CH=C=CH2

(methyl allene) 38.8 −0.5 −0.1

CH3CH2OCH2CH3

(diethyl ether) −60.3 0.4 0.3

CH3CH=CH2 4.8 −0.4 −0.3 CH3CH2OH −56.2 0.0 −0.2

CH3 35.0 0.4 0.1 CH3CH2O (2A”) −3.7 0.6 0.3

CH3SCH3 −8.9 −0.3 −0.1 CH3CH=CHCHO (crotonaldehyde) −24.0 0.5 0.8

CH3SH −5.5 −0.6 −0.4 CH3CHO −39.7 0.2 0.3

CH3SiH3 −7.0 −2.1 −1.5 CH3C=OCCH

(acetyl acetylene) 15.6 −3.1 −2.6

CH3S (2A') 29.8 0.8 0.8 CH3COCH3 −51.9 0.0 0.0

CH4 −17.9 −0.3 −0.4 CH3CO (

2A’) −2.4 0.4 0.3

CH 142.5 1.6 1.5

C4H8 (cyclobutane) 6.8 0.3 0.4 CH3COOCH3 −98.4 0.3 0.3

CS2 28.0 3.5 4.5

SC 66.9 1.9 2.5 CH3C=OOCH(CH3)2

(isopropyl acetate) −115.1 0.7 0.8

AlCl3 −139.7 0.8 −0.5 CH3COOH −103.4 −0.2 −0.2

Page 122: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

122

BCl3 −96.3 −0.8 −0.6 CH3OCH3 −44.0 0.2 0.0

C2Cl4 −3.0 0.8 3.5 CH3O 4.1 0.7 0.4

C2H5Cl −26.8 −0.8 −0.3 CO2 −94.1 1.5 1.7

CCl4 −22.9 −1.3 1.2 CO −26.4 1.1 1.4

CH2=CHCl 8.9 2.8 3.6 COS −33.0 2.9 3.5

CH2Cl2 −22.8 −1.4 −0.3 H2COH (2A’) −4.1 −0.1 −0.4

CH3CH2CH2CH2Cl −37.0 −0.8 −0.2 H2CO −26.0 1.0 1.0

CH3CH2CH2Cl −31.5 −0.3 0.2 H2O2 −32.5 −1.3 −1.6

CH3Cl −19.5 −0.6 −0.1 H2O −57.8 −0.1 −0.3

CH3COCl −58.0 −0.3 0.3 H3COH −48.0 0.1 −0.2

CHCl3 −24.7 −0.6 −0.1 HCOCOH (glyoxal) −50.7 1.7 1.9

Cl2CO −52.4 0.0 1.3 HCO 10.0 1.0 0.8

Cl2 0.0 −2.3 −1.2 HCOOCH3 −85.0 1.4 1.5

Cl2S2 −4.0 −1.6 0.2 HCOOH −90.5 0.4 0.3

ClCN 32.9 1.8 2.1 HO 9.4 1.3 0.9

ClF3 −38.0 −6.5 −6.7 N2O4 2.2 1.8 0.8

ClFO3 −5.1 −18.9 −18.6 O2 0.0 −0.4 −0.4

ClNO2 2.9 0.5 0.6 O3 34.1 −1.7 −1.8

ClNO 12.4 −1.1 −1.0 SiO −24.6 0.5 1.5

ClO 24.2 −3.7 −3.5 SO2 −71.0 −3.9 −3.6

FCl −13.2 −3.1 −2.8 SO3 −94.6 −6.6 −6.3

HCl −22.1 −0.9 −0.4 SO 1.2 −1.2 −0.9

HOCl −17.8 −1.8 −1.4 Al2Cl6 −309.7 2.9 0.4

NaCl −43.8 −0.2 −0.6 C10H8 (azulene) 69.1 −3.3 −1.7

SCl2 −4.2 −3.4 −1.9 C10H8 (naphthalene) 35.9 −1.8 −0.2

SiCl2 −40.3 −1.1 1.0 C2F6 −321.3 4.2 3.1

SiCl4 −158.0 −3.2 0.0 C4H4N2 (pyrimidine) 46.9 3.1 2.7

SO2Cl2 −84.8 −8.6 −7.2 C4H4N2 (pyrazine) 46.8 −1.2 −1.5

AlF3 −289.0 2.9 −0.7 C4H6S

(2,5−dihydrothiophene) 20.8 0.5 1.2

AlF −63.5 2.2 −1.0 C4H8O2 (1,4−dioxane) −75.5 0.8 0.8

BeF2 −190.3 0.8 1.1 C4H8O (tetrahydrofuran) −44.0 −0.2 −0.1

Page 123: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

123

BF3 −271.4 2.3 0.1 C4H8NH (tetrahydropyrrole) −0.8 0.8 0.4

C2F4 −157.4 5.2 4.6 C4H8S (tetrahydrothiophene) −8.2 −0.5 0.0

C6H5F (fluorobenzene) −27.7 −1.5 −0.8 C5H10 (cyclopentane) −18.3 −0.2 −0.1

CF3 −111.3 1.8 1.1 C5H10O (tetrahydropyran) −53.4 0.2 0.4

CF4 −223.0 2.0 1.2 C5H10S (tetrahydrothiopyran) −15.2 −0.1 0.5

CH2=CHF −33.2 0.9 0.8 C5H12 (neopentane) −40.2 −0.4 −0.5

CH2F2 −107.7 0.7 0.2 C5H12 (n−pentane) −35.1 0.1 0.1

CH3COF −105.7 0.1 0.0 C5H6S

(2−methylthiophene) 20.0 −0.3 0.7

CHF3 −166.6 1.0 0.3 C5H7N

(N−methyl pyrrole) 24.6 −0.2 −0.1

COF2 −149.1 −3.1 −3.4 C6F5Cl −194.1 2.2 2.9

F2 0.0 −2.5 −3.1 C6F6 −228.4 4.0 3.9

F2O 5.9 1.9 −2.4 C6H12

(cyclohexane) −29.5 0.0 0.2

HF −65.1 0.3 −0.1 C6H14

(n−hexane) −39.9 0.5 0.5

LiF −80.1 1.0 0.2 C6H4O2

(benzoquinone) −29.4 −1.3 −0.3

SF6 −291.7 −7.5 −8.7 C6H4F2

(1,3−difluorobenzene) −73.9 −0.7 −0.2

SiF4 −386.0 0.0 −0.1 C6H4F2

(1,4−difluorobenzene) −73.3 −0.7 −0.2

C2H4NH (aziridine) 30.2 −0.4 −0.9 C6H5CH3

(toluene) 12.0 −1.1 −0.2

C4H5N (pyrrole) 25.9 −0.3 −0.3 C6H5Cl

(chlorobenzene) 12.4 −1.7 −0.2

C5H5N (pyridine) 33.6 −0.1 0.2 C6H5

(phenyl radical) 81.2 −7.2 −6.5

CF3CN −118.4 4.2 3.5 C6H5NH2

(aniline) 20.8 −0.7 −0.4

CH2CHCN 43.2 −0.5 −0.6 C6H5OH −23.0 −2.1 −1.3

Page 124: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

124

(acrylonitrile) (phenol)

(CH3)2NH

(dimethylamine) −4.4 0.1 −0.6

C6H8

(1,3−cyclohexadiene) 25.4 −0.9 −0.2

(CH3)3N

(trimethylamine) −5.7 1.1 0.4

C6H8

(1,4−cyclohexadiene) 25.0 −1.4 −0.7

CH3CH2NH2

(trans ethylamine) −11.3 1.1 0.4

C7H16

(n−heptane) −44.9 0.6 0.6

CH3CONH2 −57.0 −0.2 −0.7 C8H18

(n−octane) −49.9 0.7 0.8

CH3NH2

(methylamine) −5.5 0.1 −0.7

C8H8

(cyclooctatetraene) 70.7 −1.2 −0.1

CH3NO2 −17.8 0.6 0.0 CF3Cl −169.5 1.1 1.1

CH3ONO −15.9 0.0 −1.4 (CH3)2CHCN

(isobutane nitrile) 5.6 0.1 −0.1

CN 104.9 −0.5 −0.9 (CH3)3CCl

(t−butyl chloride) −43.5 0.0 0.5

Cyc−C5H10NH −11.3 0.4 0.0 (CH3)3CNH2

(t−butylamine) −28.9 0.9 0.3

HCN 31.5 1.8 1.5 (CH3)3COCH3

(t−butyl−methyl ether) −67.8 0.8 0.7

N2 0.0 −0.2 −1.0 (CH3)3CSH

(t−butanethiol) −26.2 0.3 0.6

N2O3 19.8 0.3 −0.7 CH3CH2COCH2CH3

(diethyl ketone) −61.6 1.1 1.2

N2O 19.6 1.1 0.2 CH3CH2SSCH2CH3

(diethyl disulfide) −17.9 −1.3 −0.6

NCCH2CH2CN 50.1 2.7 2.4 CH3CH2CH(CH3)NO2

(nitro−s−butane) −39.1 1.4 1.0

NCCN 73.3 2.3 1.9 CH3CH(OCH3)2

(1,1−dimethoxy ethane) −93.1 1.2 1.1

NF3 −31.6 −0.3 −1.5 CH3COCH2CH3

(methyl ethyl ketone) −57.1 0.8 0.9

Page 125: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

125

NH2 45.1 1.8 0.9 (CH3)2SO2

(dimethyl sulphone) −89.7 −5.9 −5.8

NH2NH2 22.8 0.5 −0.8 LiNa 43.4 2.9 1.4

NH3 −11.0 0.4 −0.4 MgCl2 −93.8 −1.4 2.4

NH 85.2 2.0 1.5 NaF −69.4 2.5 1.2

NO2 7.9 0.3 −0.4 Si(CH3)4

(tetramethylsilane) −55.7 −5.7 −5.0

Page 126: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

126

Apêndice 4

Energias de ionização experimentais e diferenças entre valor experimental e teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05

usando: a) G3(MP2)//B3–SBK, e b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de atomização experimentais escaladas

estão sendo usadas

Species Expt. a b Species Expt. a b

H 313.6 −0.6 0.3 He 567.0 0.5 1.7

Li 124.3 0.8 1.1 Be 214.9 −3.1 −1.9

B 191.4 2.8 3.1 C 259.7 2.9 3.2

N 335.3 1.4 1.7 O 313.4 1.3 2.5

F 401.7 −2.2 −1.0 Ne 497.2 −6.5 −5.3

Na 118.5 3.4 3.7 Mg 176.3 −2.8 −1.6

Al 138.0 0.4 0.7 Si 187.9 1.1 1.4

P 241.9 −0.1 0.2 S 238.9 3.4 4.6

Cl 299.1 1.7 2.9 Ar 363.4 −0.5 0.7

CO2 317.6 0.0 −0.4 CH3CHO 235.9 −0.5 −0.2

H2O 291.0 1.1 1.5 BCl3 267.5 −1.8 −1.4

C2H5 (2A') 187.2 −1.3 −0.4 NH2 256.9 1.2 2.1

CH3 227.0 −0.2 0.7 COS 257.7 −2.0 −1.6

Cl2 265.2 0.0 0.4 P2 242.8 −0.8 −0.4

N2 (2∑cation) 359.3 2.2 2.6 PH2 226.5 −0.8 0.1

ClH 294.0 0.9 1.3 PH3 227.6 0.8 1.2

ClF 291.1 −0.7 −0.3 Si2H4 186.6 −1.4 −1.0

CH2SH 173.8 1.3 2.2 CF2 263.3 0.8 1.2

NH3 234.8 1.0 1.4 SiH2 211.0 0.0 0.4

O2 278.3 −1.2 −0.9 CH3SH 217.7 0.4 0.8

CH2S 216.2 −0.7 −0.3 Sec−C3H7 170.0 −3.0 −2.2

S2 215.8 1.1 1.5 CH2 239.7 0.2 0.6

SH2 (2B1) 241.4 1.4 2.0 C3H4 (Cyclopropene) 223.0 −1.5 −1.1

SiH3 187.6 −1.0 −0.2 C2H4 242.4 −1.0 −0.6

Si2H5 175.3 −2.4 −1.6 C2H2 262.9 0.2 0.6

Page 127: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

127

Si2H2 189.1 −0.6 −0.2 B2H4 223.7 2.7 3.1

CH3OH 250.4 −0.5 −0.1 HF 369.9 −1.2 −0.8

N2H3 175.5 0.1 1.0 C2H4S (thiirane) 208.7 0.1 0.5

HOF 293.1 −0.3 0.1 CS2 232.2 −1.1 −0.7

CN 313.6 −0.6 0.3 CH3OF 261.5 −1.0 −0.6

CH2CCH2 223.5 −1.5 −1.1 NH 312.6 1.0 1.4

PH 234.1 −1.9 −1.5 Si2H6 224.6 2.5 2.8

CO 323.1 −2.4 −2.0 NCCN 308.3 −2.9 −2.5

SC 261.3 −1.7 −1.3 CH3F 287.6 −5.3 −5.0

B2F4 278.3 8.3 8.7 C2H5OH 241.4 1.6 2.0

CH3Cl 258.7 −0.6 −0.2 N2H2 221.1 −0.6 −0.3

C4H4O (furan) 203.6 −2.2 −1.8 OH 300.0 2.3 3.1

CHO 187.7 0.4 1.2 C6H6 213.2 −1.8 −1.5

H2COH (2A1) 174.2 0.7 1.6 CH4 291.0 −0.2 0.2

SH 238.1 1.4 2.3 C4H5N (pyrrole) 189.3 −0.9 −0.5

SiH4 253.7 1.0 1.3 N2 (2Π cation) 385.1 0.0 0.4

CH3O 247.3 −0.4 0.4 BF3 358.8 −5.5 −5.2

C6H5NH2 (aniline) 178.0 −4.1 −3.7 C6H5CH3 (toluene) 203.6 −3.8 −1.8

C6H5OH (phenol) 196.2 −3.5 −3.1

Page 128: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

128

Apêndice 5

Afinidades eletrônicas experimentais e diferenças entre valor experimental e teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05

usando: a) G3(MP2)//B3–SBK, e b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de atomização experimentais escaladas

estão sendo usadas

Species Expt. a b Species Expt. a b

C 29.1 2.0 1.7 SO2 25.5 0.0 −0.8

Al 10.2 1.0 0.7 C2 75.5 −1.5 −2.4

B 6.4 2.7 2.4 C2H 68.5 −5.8 −6.2

Cl 83.4 −2.0 −3.2 HO2 24.9 0.6 0.2

F 78.4 −1.6 −2.8 NO 0.5 −2.0 −2.4

Li 14.3 −8.6 −9.8 C2H3 15.4 −2.6 −2.9

O 33.7 1.7 0.5 S2 38.3 −0.1 −1.0

P 17.2 1.3 0.1 CH 28.6 0.9 0.5

S 47.9 −0.8 −2.0 CH3CH2O 39.5 −0.3 −0.7

Si 31.9 0.0 −0.3 S2O 43.3 −1.5 −2.4

Na 12.6 −8.3 −9.5 CH3O 36.2 0.3 −0.1

SiH3 32.5 −0.5 −0.9 CF2 4.1 −0.1 −0.9

SiH2 25.9 0.0 −0.9 CH2CCH 22.8 −2.1 −2.4

OH 42.2 0.7 0.3 CH2CHCH2 10.9 −2.6 −3.0

O2 10.1 1.6 0.8 CH3CH2S 45.0 −0.8 −1.2

LiH 7.9 −3.8 −4.7 CH2CHO 42.1 −1.6 −1.9

O3 48.5 0.5 −0.4 CH3S 43.1 −0.8 −1.1

HS 54.4 0.1 −0.3 CHCO 54.2 0.7 −0.2

Cl2 55.1 −2.3 −3.1 NCO 83.2 −0.9 −1.3

CH3 1.8 0.9 0.5 HNO 7.8 0.7 −0.2

CN 89.0 −2.9 −3.3 PH 23.8 2.1 1.2

NH2 17.8 0.3 −0.1 HCF 12.5 0.0 −0.8

NH 8.8 4.0 3.1 PO 25.1 6.1 5.7

NO2 52.4 −0.1 −0.5 OF 52.4 −0.1 0.4

CH3CO 9.8 0.5 0.1 SiH 29.4 −0.9 −1.2

Page 129: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

129

HCO 7.2 0.0 −0.4 CH2NC 24.4 −3.0 −3.4

CH2 15.0 1.5 0.7 C2O 52.8 −0.3 −1.1

PH2 29.3 0.1 −0.2 CH2CN 35.6 −2.3 −2.7

CH2S 10.7 −0.4 −1.2 H2CCCH 20.6 −4.3 −4.6

Page 130: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

130

Apêndice 6

Afinidades protônicas experimentais e diferenças entre valor experimental e teórico (kcal

mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05 usando: a) G3(MP2)//B3–SBK, e b)

G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de atomização experimentais

escaladas estão sendo usadas

Molecule Expt. a b

H2O 165.1 1.2 1.2

NH3 202.5 −0.8 −0.8

C2H2 152.3 −1.3 −1.3

H2 100.8 1.1 1.1

HCl 133.6 0.8 0.8

PH3 187.1 0.2 0.2

SH2 168.8 1.0 1.0

SiH4 154.0 1.1 1.1

Page 131: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

131

Apêndice 7

Energias de atomização (D0), entalpias de formação (𝛥𝑓𝐻0), energias de ionização (IE0),

afinidades eletrônica (EA0), afinidades protônica (PA0) experimentais e diferenças entre valor

experimental e teórico (kcal mol−1

) calculadas para o conjunto teste G3/05 usando: a)

G3(MP2)//B3–SBK, e b) G3(MP2)//B3–SBK + ExpAt, onde ExpAt indica que as energias de

atomização experimentais escaladas estão sendo usadas

Species Expt. a b

D0 As2 91.3 −1.2 0.0

AsH2 131.1 −1.6 −0.1

AsH3 206.0 1.3 2.9

AsH 64.6 −1.5 0.0

BrF 58.9 1.0 0.0

BrCl 51.5 0.5 −0.6

Br2 45.4 0.3 −0.7

BBr 103.5 0.5 0.0

BrO 55.3 1.1 0.8

CH3Br 358.2 0.0 0.8

GaCl 109.9 −3.1 −3.6

GeH4 270.5 3.0 4.6

GeO 155.2 −5.3 −4.9

GeS2 191.7 1.2 1.7

HBr 86.5 −0.4 −0.7

K2 12.6 −2.8 −2.2

KBr 90.5 1.1 0.9

KCl 101.0 0.4 0.2

KrF2 21.9 2.9 0.8

NaBr 86.2 −0.4 −0.7

SeH 74.3 0.6 1.2

SeH2 153.2 0.1 0.7

𝛥𝑓𝐻0 C2H3Br 18.9 2.2 1.1

C2H5Br −14.8 0.9 −0.4

C3H6Br2 −17.1 2.3 0.0

C3H7Br −23.8 0.1 −1.1

CCl3Br −10.0 1.3 2.0

CF3Br −155.0 3.3 1.6

COBr2 −27.1 3.9 1.7

CHF2Br −101.6 1.6 0.0

C5H8Br2 −13.1 1.7 −0.3

C6H13Br −35.4 1.0 −0.1

C6H5Br 25.2 0.7 0.5

IE0 K 100.1 6.7 7.0

Ca 140.9 −2.9 −1.7

Ga 138.3 0.4 0.7

Ge 182.2 2.7 3.0

As 225.7 0.3 0.6

Se 224.9 3.3 4.5

Br 272.4 1.3 2.5

Kr 322.8 1.6 2.8

Page 132: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

132

AsH2 217.8 0.1 1.0

AsH 222.3 −2.4 −2.0

Br2 242.6 −1.5 −1.2

BrF 271.7 −1.6 −1.2

HBr 268.9 −1.0 −0.6

NaBr 191.6 −3.5 −3.1

HOBr 245.3 1.4 1.8

SeH 227.0 −0.2 0.2

SeH2 228.0 2.4 2.7

EA0 K 11.5 −2.2 −2.5

Ge 28.4 0.9 0.6

Br 77.6 −5.1 −5.1

BrO 54.4 0.1 −0.3

SeH 51.0 −1.5 −1.9

PA0 CH3Br 157.3 −1.2 −1.2

Br− 322.6 −2.2 −2.2

Page 133: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

133

Apêndice 8

Coordenadas de reações (IRCs) calculadas para as 6 reações estudadas em nível MP2/CEP-

P31G(d).

0 10 20 30 40 50 60 70

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

En

erg

y [kca

l.m

ol-1

]

IRC [mp2/CEP-P31G(d)]

endo

exo

0 20 40 60 80 100

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

En

erg

y [kca

l.m

ol-1

]

IRC [mp2/CEP-P31G(d)]

endo

exo

Reação 1: ciclopropeno e ciclopentadieno Reação 2: ciclopenteno e ciclopentadieno

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

E

ne

rgy [kca

l.m

ol-1

]

IRC [mp2/CEP-P31G(d)]

endo

exo

Reação 3: ciclopentadieno e acrilonitrila Reação 4: ciclohexadieno e acrilonitrila

0 20 40 60 80 100

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

En

erg

y [kca

l.m

ol-1

]

IRC [mp2/CEP-P31G(d)]

endo

exo

0 10 20 30 40 50 60 70 80

-55

-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

E/k

ca

l m

ol-1

Coordenada Intriseca da Reaçمo (IRC)

end

exo

b) G3CEP(MP2)

Reação 5: cicloheptadieno e acrilonitrila Reação 6: ciclopentadieno e anidrido maleico

0 5 10 15 20 25 30 35 40

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

E

[kca

l m

ol-1

]

IRC [mp2/CEP-P31G(d)]

endo

exo

IRC [mp2/CEP-P31G(d)]

E

[kca

l m

ol-1

]

E

[kca

l m

ol-1

]

E

[kca

l m

ol-1

]

E

[kca

l m

ol-1

]

E

[kca

l m

ol-1

]

Page 134: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

134

Apêndice 9

Espectros calculados com o modelo de solvatação PCM em acetonitrila, dos

quimiodosímetros 1-5 sem e com a presença do contra-íon (ClO4–).

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(1)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

s/ c.i. B3LYP

s/ c.i. PBE1PBE

c/ c.i. B3LYP

c/ c.i. PBE1PBE

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(2)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

s/ c.i. B3LYP

s/ c.i. PBE1PBE

c/ c.i. B3LYP

c/ c.i. PBE1PBE

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(3)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

s/ c.i. B3LYP

s/ c.i. PBE1PBE

c/ c.i. B3LYP

c/ c.i. PBE1PBE

200 400 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

(4)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

s/ c.i. B3LYP

s/ c.i. PBE1PBE

c/ c.i. B3LYP

c/ c.i. PBE1PBE

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(5)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

s/ c.i. B3LYP

s/ c.i. PBE1PBE

c/ c.i. B3LYP

c/ c.i. PBE1PBE

Page 135: MÉTODOS COMPOSTOS COMBINADOS À …...Tabela 1.4 Distribuição das propriedades calculadas considerando diferentes intervalos de energia (kcal mol−1) para entalpia de formação

135

Apêndice 10

Espectros calculados dos quimiodosímetros 1-5, no vácuo e utilizando diferentes modelos de

solvatação em acetonitrila.

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(1)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

pcm

ief-pcm

c-pcm

smd

cosmo

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(2)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

pcm

ief-pcm

c-pcm

smd

cosmo

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(3)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

pcm

ief-pcm

c-pcm

smd

cosmo

200 400 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(4)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

pcm

ief-pcm

c-pcm

smd

cosmo

200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

(5)

(L

mo

l-1 c

m-1)

comprimento de onda (nm)

vácuo

pcm

ief-pcm

c-pcm

smd

cosmo