A brief introduction to molecular orbital theory of simple polyatomic molecules for undergraduate chemistry students

A simple, four-step method for better introducing undergraduate students to the fundamentals of molecular orbital (MO) theory of the polyatomic molecules H2O, NH3, BH3 and SiH4 using group theory is reported. These molecules serve to illustrate the concept of ligand group orbitals (LGOs) and subsequent construction of MO energy diagrams on the basis of molecular symmetry requirements.

Determinação da estrutura molecular do ciclooctano por métodos ab initio e difração de elétrons na fase gasosa

The determination of the molecular structure of molecules is of fundamental importance in chemistry. X-rays and electron diffraction methods constitute in important tools for the elucidation of the molecular structure of systems in the solid state and gas phase, respectively. The use of quantum mechanical molecular orbital ab initio methods offer an alternative for conformational analysis studies. Comparison between theoretical results and those obtained experimentally in the gas phase can make a significant contribution for an unambiguous determination of the geometrical parameters. In this article the determination of the molecular structure of the cyclooctane molecule by electron diffraction in the gas phase and ab initio calculations will be addressed, providing an example of a comparative analysis of theoretical and experimental predictions.

Febrifugine derivative antimalarial activity: quantum mechanical predictors

Plasmodium falciparum resistant strain development has encouraged the search for new antimalarial drugs. Febrifugine is a natural substance with high activity against P. falciparum presenting strong emetic property and liver toxicity, which prevent it from being used as a clinical drug. The search for analogues that could have a better clinical performance is a current topic. We aim to investigate the theoretical electronic structure by means of febrifugine derivative family semi-empirical molecular orbital calculations, seeking the electronic indexes that could help the design of new efficient derivatives. The theoretical results show there is a clustering in well-defined ranges of several electronic indexes of the most selective molecules. The model proposed for achieving high selectivity was tested with success.

O uso de cálculos teóricos como ferramenta para a detecção de moléculas no meio interestelar: o caso dos carbenos CnNH (n=1, 3 e 5)

This work reviews some applications of ab initio molecular orbital calculations to the elucidation of structures of interstellar molecules. The case of the CnNH (n=1, 3 and 5 ) carbenes is extensively analyzed and discussed. Theoretical conformational analysis and predicted values for the rotational constants and dipole moments of the singlet state of C5NH are reported for the first time and a comparison is performed with results previously obtained for C3NH and CNH.

Estudo químico-computacional da reatividade de aziridinona e diaziridinona através de cálculos semi-empíricos

The results of semiempirical molecular orbital calculations performed on aziridinone and diaziridinone employing the MNDO, AM1, and PM3 molecular models are presented. The AM1 method, which best reproduces ground-state molecular properties, is used to calculate electronic parameters and the use of these parameters for the evaluation of reactivity is discussed.

Unambiguous assessments of reaction paths for selected pericyclic reactions

Four commonplace concerted reactions are examined using (i) correlation diagrams, (ii) frontier molecular orbital analyses for transition states, (iii) Zimmerman-Dewar analyses for transition states and (iv) modified Zimmerman-Dewar analyses for transition states. Only the latter approach is consistently satisfactory.

Estabilidade relativa de alcenos: análise dos critérios encontrados nos livros textos de graduação e uma proposta de explicação operacional para alcenos dissubstituídos

Despite of being used as thermodynamic criterion to rank alkene stability in a number of undergraduate textbooks, the heat of hydrogenation does not describe adequately the relative stability of disubstituted alkenes. In this work, both the heat of formation and the heat of combustion were used as thermodynamic criteria to rank correctly the stability of alkenes according to the degree of alkyl substitution and also in the disubstituted series (geminal > trans > cis). An operational model based on molecular orbital and valence bond representations of hyperconjugation is proposed to show how this effect can explain the order of stability of this class of compounds.

Preparação de eletrodos opticamente transparentes

A simple experiment for the preparation of transparent conducting glass electrodes by deposition of pure and fluorine doped SnO2 films is described. This procedure was tested in the undergraduate inorganic course at IQ-UNICAMP. The success in achieving a conducting layer was easily checked using the standard probes of a volt-ohm meter. The optical transmittance and thickness were studied by UV-vis spectrophotometry. To discuss the experimental results we place significant emphasis on molecular orbital and energy band model theories. The undergraduate students can also discuss the concepts related to the electronic properties of solids and to interesting new materials, such as transparent conducting films, which are the subject of significant current research and technological applications.

QUÍMICA VERDADEIRAMENTE VERDE – PROPRIEDADES QUÍMICAS DO CLORO E SUA ILUSTRAÇÃO POR EXPERIMENTOS EM ESCALA MINIATURIZADA

Chlorine, one of the most frequent elements on earth and most important key chemicals, is indispensable in the syllabi of school and university courses in Inorganic Chemistry. However, its toxicity and high volatility preclude experimental demonstration of its properties in secondary and high schools and most university labs. This paper summarises the industrial role of chlorine and presents miniaturised experiments demonstrating some of the processes used in Industrial Inorganic Chemistry. Furthermore, experiments illustrating important concepts of Inorganic Chemistry such as Ion Bonding and Molecular Orbital Theory are describe.

A model for specific interactions of manganese-phthalocyanine in protic media

Extinction coefficients (e) changes of manganese phthalocyanine (Mn-Pc) were studied in different organic solvents and related to solvent polarity scales; (Kosower's values (Z), Dimroth's values (E T), donor numbers (DN) and linear solvation energy relationships (LSER) or linear free energy relationships (LFER));, theoretical molecular orbital calculations and ligand/solvent coordination processes in order to predict molecular interaction with the medium and identification of predominant intermolecular forces.

Analysis of the structural and electronic properties of 1-(5-Hydroxymethyl - 4 -[ 5 - (5-oxo-5-piperidin-1-yl-penta-1,3dienyl)-benzo[1,3]dioxol-2-yl] -tetrahydro-furan-2-yl)-5-methyl-1H-pyrimidine-2,4dione molecule

The structural and electronic properties of 1-(5-Hydroxymethyl - 4 -[ 5 - (5-oxo-5-piperidin- 1 -yl-penta- 1,3 -dienyl)-benzo [1,3] dioxol- 2 -yl]-tetrahydro -furan-2 -yl)-5-methy l-1Hpyrimidine-2,4dione (AHE) molecule have been investigated theoretically by performing density functional theory (DFT), and semi empirical molecular orbital calculations. The geometry of the molecule is optimized at the level of Austin Model 1 (AM1), and the electronic properties and relative energies of the molecules have been calculated by density functional theory in the ground state. The resultant dipole moment of the AHE molecule is about 2.6 and 2.3 Debyes by AM1 and DFT methods respectively, This property of AHE makes it an active molecule with its environment, that is AHE molecule may interacts with its environment strongly in solution.

Complicações rinossinusais após descompressão orbital em técnica externa e endonasal combinada

Muitas técnicas de descompressão orbital têm sido utilizadas no tratamento da oftalmopatia por Graves. Recentemente, introduziu-se a cirurgia endoscópica endonasal na descompressão de órbita, como técnica isolada ou combinada com as já existentes, acreditando proporcionar melhor visão da parede medial da órbita e menor incidência de infecção bacteriana quando a parede medial é acessada por endoscópio. OBJETIVO: Avaliar as complicações após a descompressão orbital por técnica combinada assistida por endoscopia na prevenção de infecção rinossinusal. FORMA DE ESTUDO: Clínico Prospectivo. MATERIAL E MÉTODO: 16 pacientes 18 órbitas foram submetidos à descompressão orbital no Setor de Órbita do Departamento de Oftalmologia da Escola Paulista de Medicina UNIFESP. RESULTADOS: Quatro pacientes, durante o acompanhamento por tomografia no pós-operatório, apresentaram velamento do seio maxilar ou frontal, sem sintomatologia. CONCLUSÃO: A descompressão orbital por via externa combinada com a via endonasal auxiliada por endoscopia mostrou-se eficaz na prevenção de sinusite clinicamente manifesta e suas complicações, embora no acompanhamento tomográfico 22% dos pacientes apresentaram velamento do seio maxilar ou frontal.

Genética molecular da deficiência auditiva não-sindrômica

Aproximadamente 1/1000 recém-nascidos apresentam deficiência auditiva congênita, sendo 60% dessas de etiologia genética. Na maioria dos casos, a deficiência auditiva é uma doença multifatorial causada por ambos os fatores, genéticos e ambientais. A genética molecular da deficiência auditiva tem apresentado grandes avanços na última década, pois os genes responsáveis pela deficiência auditiva hereditária vêm sendo progressivamente mapeados e clonados. Esta revisão enfatiza a deficiência auditiva não-sindrômica, uma vez que, os genes envolvidos nesse tipo de deficiência foram identificados recentemente.

Estudo molecular em crianças candidatas e submetidas ao implante coclear

OBJETIVOS: recentes progressos obtidos na biologia molecular vêm possibilitando a identificação da etiologia da surdez. A alta prevalência de mutações no gene da conexina 26 e sua facilidade de estudo possibilitam o diagnóstico. A mutação mais freqüente neste gene é a chamada 35delG. O objetivo do presente trabalho foi averiguar a incidência da mutação 35delG em crianças candidatas e submetidas ao implante coclear que tiveram a surdez diagnosticada como, supostamente idiopática. MATERIAL E MÉTODO: Estudo realizado no Setor de Implantes Cocleares da Disciplina de Otorrinolaringologia e no Laboratório Genética Humana-CBMEG, UNICAMP-SP. Foram avaliadas 32 crianças candidatas e usuárias de implante coclear, apresentando perda auditiva neurossensorial severa a profunda bilateral. Para a detecção da mutação 35delG foi utilizada a técnica de PCR alelo-específico (AS-PCR), usando primers e reação em cadeia da polimerase. RESULTADOS: 69% apresentaram exame normal, 12% foram homozigotos e 19% dos casos foram heterozigotos. A mutação 35delG em heterozigose não diagnostica a causa da surdez apenas comprova que o paciente é portador dessa mutação. CONCLUSÃO: No presente estudo, os dados obtidos confirmaram a alta prevalência da mutação 35delG no gene GJB2 em casos de perda auditiva neurossensorial não-sindrômica bilateral profunda, resultado que concorda com a literatura. Foi possível, também, diagnosticar como genética a causa da surdez em uma parcela significativa de crianças. Estes dados reforçam a importância do estudo molecular em pacientes com surdez de origem supostamente idiopática, uma vez que esse exame possibilita esclarecer a etiologia da perda auditiva.

Interação entre audiologia e genética no estudo de uma família: a complexidade do diagnóstico molecular e do aconselhamento genético

A deficiência auditiva como déficit sensorial mais comum tem dentre suas diferentes etiologias as alterações genéticas. Assim, é importante que a investigação audiológica se associe à busca do diagnóstico etiológico. OBJETIVO: Relatar o perfil audiológico e genético de três irmãos portadores de deficiência auditiva neurossensorial não-sindrômica. MATERIAL E MÉTODO: Estudo de caso de três irmãos, do sexo masculino, com 3, 5 e 16 anos, respectivamente, submetidos à avaliação audiológica comportamental e eletrofisiológica, e estudo molecular. RESULTADOS: Os achados audiológicos mostraram: audiometria do tipo neurossensorial, bilateral, simétrica, de grau moderado a moderadamente severo e configuração descendente acentuada. EOAT e EOAPD ausentes nos dois irmãos mais novos. PEATE compatível com perda auditiva moderadamente severa a severa. Presença do P300 com latências dentro da normalidade bilateralmente no irmão mais velho. Os achados do exame molecular mostraram que as duas crianças mais novas eram heterozigotos para a mutação 35delG no gene GJB2 e o mais velho não apresentava essa mutação. CONCLUSÃO: A associação das avaliações fonoaudiológicas e genéticas permite o diagnóstico etiológico de perdas auditivas que à primeira vista são semelhantes, mas que não obedecem à mesma estrutura genética. Os estudos moleculares devem ser abrangentes, evitando diagnósticos precipitados que prejudiquem o aconselhamento genético.