Interações em [2]rotaxanos: da influência das estações no movimento de rotação em solução à formação de solvatos e similaridade cristalina
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Data
2024-03-27Primeiro coorientador
Salbego, Paulo Roberto dos Santos
Primeiro membro da banca
Berná, José
Segundo membro da banca
Martinez-Cuezva, Alberto
Terceiro membro da banca
Moreira, Dayse das Neves
Quarto membro da banca
Bender, Caroline Raquel
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Dispositivos moleculares artificiais frequentemente são baseados em moléculas de rotaxanos devido às suas
características topológicas intrínsecas. Uma particularidade crucial dessa classe de compostos é a
capacidade de realizar movimentos moleculares de um componente em relação ao outro. Esses movimentos
estão diretamente relacionados às interações presentes nessas moléculas. Além de seu potencial na aplicação
como máquinas moleculares, os rotaxanos servem como excelentes modelos para o estudo de interações,
tanto em solução quanto no estado sólido. As moléculas de rotaxanos apresentam diversas interações,
incluindo as intercomponentes e intermoleculares, que podem ser moduladas através de mudanças
estruturais ou estímulos físico-químicos. O estudo das interações ainda permanece pouco explorado,
entretanto, é de grande relevância para compreensão e aplicação crescente dos rotaxanos em nosso
cotidiano, inclusive empregando-os como máquinas moleculares. Nesta Tese, dividida em três capítulos,
foram exploradas interações intercomponentes e intermoleculares em [2]rotaxanos que contêm o macrociclo
de tetralactama. Com o objetivo de averiguar, quantificar e classificar adequadamente essas interações, as
quais poderão nortear futuras aplicações. No Capítulo 1, foi investigado a influência das estações
(succinamida e fumaramida) sobre o movimento de rotação em solução e a complementariedade entre
componentes no estado sólido cristalino. Foram utilizados pares de [2]rotaxanos com eixos moleculares
semelhantes, apresentando grupos volumosos iguais e variando apenas as estações. As interações foram
investigadas em solução por meio de experimentos de RMN com técnicas de variação de temperatura e no
estado sólido cristalino, com dados oriundos de difração de raios X em monocristal, por cálculos de
mecânica quântica (DFT). Foi constatado que, em solução, rotaxanos com estações fumaramida retêm mais
o macrociclo devido à rigidez da ligação dupla e das interações estabelecidas entre os componentes,
reduzindo o movimento de rotação e, consequentemente, resultando em maiores barreiras de energia
rotacional. No estado sólido cristalino, a estação succinamida promove mais interações devido à sua maior
liberdade estrutural, resultando em um maior ajuste complementar intercomponente e maior energia de
estabilização. No Capítulo 2, foi investigado o papel de moléculas de solvente no processo de cristalização
de rotaxanos solvatos, empregando o cluster supramolecular como ferramenta de demarcação para avaliar
as interações intermoleculares. A ferramenta de demarcação permitiu propor mecanismos de cristalização
e, adicionalmente, determinar em qual estágio do processo de cristalização os solvatos são formados. No Capítulo 3, foi verificado a promoção de similaridade cristalina molecular e supramolecular ao inserir o macrociclo de tetralactama em eixos moleculares. Essa alta similaridade decorre das interações intercomponentes e intermoleculares semelhantes. A metodologia do IDCG foi aplicada para quantificar adequadamente essa similaridade. Em sumo, as conclusões desta Tese fornecem insights cruciais para o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias baseadas em dispositivos moleculares, empregando as interações como guias.
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