dc.creator | Farias, Fellipe Freire Santos de | |
dc.date.accessioned | 2024-05-15T12:22:54Z | |
dc.date.available | 2024-05-15T12:22:54Z | |
dc.date.issued | 2024-03-27 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31908 | |
dc.description.abstract | Artificial molecular devices often are based on rotaxane molecules due to their intrinsic topological
features. A crucial peculiarity of this class of compounds is the ability to carry out molecular
movements of one component in relation to the other. These movements are directly related to the
interactions present in these molecules. In addition to their potential application as molecular
machines, rotaxanes serve as excellent models for studying interactions, both in solution and solid
state. Rotaxane molecules exhibit diverse interactions, including intercomponent and
intermolecular ones, which can be modulated through structural changes or physicochemical
stimuli. The study of interactions still remains little explored, however, it is of great relevance for
the understanding and advancing application of rotaxanes in our daily lives, including using them
as molecular machines. In this Thesis, structured into three chapters, intercomponent and
intermolecular interactions were explored in [2]rotaxanes that contain the tetralactam macrocycle.
The objective is to investigate, quantify and properly classify these interactions, which may guide
future applications. Chapter 1, scrutinizes the influence of succinamide and fumaramide stations
on the pirouetting movement in solution and the complementarity between components in the
crystalline solid state. [2]Rotaxanes pairs with similar molecular threads, featuring identical bulky
groups while varying only in stations, were employed. The interactions were investigated in
solution via NMR experiments with temperature variation techniques and in the crystalline solid
state, with data from single-crystal X ray diffraction, using quantum mechanical calculations
(DFT). In solution, fumaramide stations based rotaxanes retain more the macrocycle due to the
rigidity of the double bond and the interactions established between the components, reducing the
pirouetting movement and, consequently, resulting in greater rotational energy barriers. In the
crystalline solid state, the succinamide station promotes more interactions due to its greater
structural freedom, leading to greater intercomponent complementary fit and increased
stabilization energy. Chapter 2 investigates the role of solvent molecules in the crystallization
process of rotaxane solvates, employing the supramolecular cluster as a demarcation tool to assess
intermolecular interactions. This tool made it possible to propose crystallization mechanisms and,
additionally, to determine at which stage of the crystallization process the solvates are formed.
Chapter 3 verifies the promotion of molecular and supramolecular crystalline similarity by
inserting the tetralactam macrocycle into molecular threads. This heightened similarity arises from
similar intercomponent and intermolecular interactions. The IDCG methodology was applied to
adequately quantify this similarity. In short, the conclusions of this Thesis provide crucial insights
for the development of new materials and technologies based on molecular devices, using interactions as guides. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | por |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | [2]Rotaxanos | por |
dc.subject | Interações intercomponentes | por |
dc.subject | Interações intermoleculares | por |
dc.subject | Solvatos | por |
dc.subject | Similaridade (Supra)molecular | por |
dc.subject | Cluster supramolecular | por |
dc.subject | [2]Rotaxanes | eng |
dc.subject | Intercomponent interactions | eng |
dc.subject | Intermolecular interactions | eng |
dc.subject | Solvates | eng |
dc.subject | (Supra)molecular similarity | eng |
dc.subject | Supramolecular cluster | eng |
dc.title | Interações em [2]rotaxanos: da influência das estações no movimento de rotação em solução à formação de solvatos e similaridade cristalina | por |
dc.title.alternative | Interactions in [2]rotaxanes: from the influence of the stations on pirouetting in solution to the formation of solvates and crystalline similarity | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | 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. | por |
dc.contributor.advisor1 | Martins, Marcos Antonio Pinto | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6457412713967642 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Salbego, Paulo Roberto dos Santos | |
dc.contributor.referee1 | Berná, José | |
dc.contributor.referee2 | Martinez-Cuezva, Alberto | |
dc.contributor.referee3 | Moreira, Dayse das Neves | |
dc.contributor.referee4 | Bender, Caroline Raquel | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2936765026083306 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Química | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Naturais e Exatas | por |