Propriedades físico-químicas de líquidos iónicos e estudos quimio- informáticos de reactividade química

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Química Especialidade de Química Orgânica Pela Universidade Nova de Lisboa Faculdade de Ciências e Tecnologia

O trabalho descrito nesta dissertação compreende dois temas distintos. O primeiro consiste no estudo de propriedades físico-químicas de líquidos iónicos. O segundo é uma investigação quimio-informática de padrões de reactividade contidos em bases de dados de reacções orgânicas. No primeiro tema foi estudado o ponto de fusão (p.f.) e densidade de líquidos iónicos. Um dos estudos consistiu na modelação do p.f./estado físico de sais de imidazólio sendo obtido modelo Support Vector Machines de classificação que permitiu a obtenção de razoável concordância (80%) para conjunto de teste. Características estruturais como o tamanho do catião, presença de ramificações, presença de átomos polarizáveis, cargas associadas a catião e anião, diferença de peso molecular entre catião e anião e tendência para formar pontes de hidrogénio emergiram dos modelos com árvores de decisão como factores relevantes para o p.f./estado físico. Foi também estudado o p.f. de sais de guanidínio sendo treinadas redes de counterpropagation que permitiram a obtenção de R2 = 0,815 para o conjunto de teste. De acordo com indicações dos modelos construídos foram sintetizados novos sais de guanidínio e imidazólio cujos p.f. e/ou estados físicos correspondem às previsões obtidas pelos modelos. Noutro estudo foi modelada a densidade de sais de imidazólio, sendo treinado modelo baseado em Support Vector Machines que permitiu a obtenção de R2 = 0,975 para o conjunto de teste. Nesse estudo foi ainda construída árvore de decisão que permitiu identificar como características estruturais relevantes, a presença de átomos pesados, a diferença de tamanho entre catião e anião, a presença de ramificações e átomos electronegativos. Foram ainda sintetizados novos sais de guanidínio na busca de sais com elevada densidade. Um dos compostos obtidos apresenta p.f. 74,3ºC e densidade 1,68 g/cm3. No segundo tema utilizaram-se descritores MOLMAP para a representação de compostos e reacções químicas. Estes descritores codificam os tipos de ligações covalentes presentes numa molécula e baseiam-se num mapa auto-organizativo que classifica ligações químicas de acordo com as suas propriedades físico-químicas e/ou topológicas. Com base num conjunto de reacções envolvendo butilamina foram construídos modelos de classificação de compostos e reacções segundo o mecanismo reaccional sendo obtidas concordâncias de 76% e 91% para os conjuntos de teste de compostos e reacções respectivamente. Foram ainda construídos dois modelos Random Forest para classificar compostos como reactivos ou não na presença de butilamina, num dos casos, e cianoborohidreto no segundo caso, sendo obtidas concordâncias de 88% e 94% para os respectivos conjuntos de teste.

Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Bolsa de Doutoramento SFRH/BD/18354/2004