Basicities of primary arylamines and calculated amine nitrogen electronic charges

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Correlation between structural data and spectroscopic studies of a new beta-diketonate complex with trivalent europium and gadolinium

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Synthesis of a functionalized europium complex and deposition of luminescent Langmuir-Blodgett (LB) films

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Crystal, Molecular, and Electronic Structure of 1-Acetyl-indoline and Derivatives

The crystal and molecular structures of the following molecules have been determined: 1-acetyl-indoline, 1-acetyl-5-nitro-indoline, 1-acetyl-5-nitro-7-bromo-indoline, 1-acetyl-5-bromo-7-nitro-indoline, and 1-acetyl-5-bromo-7-nitro-indol. Molecular orbital calculations are performed for these compounds and two related species.

Multiple minima hypersurfaces procedures for biomimetic ligands screening

In this work the interaction of the pesticide carbaryl with two groups of biomimetic ligands, peptides and MIPs was screened by multiple minima hypersurfaces (MMH) procedures, through the AM1 semiempirical method. Data related to the properties of the molecular association of the complex biomimetic ligand-pesticide were obtained and compared with another molecular modeling algorithm named Leapfrog, as included in the Sybyl software package, and experimental results from the literature, remarking good correlation between them. All important MMH program parameters (cells number, box size, conformers) were studied and optimized with the aim of getting the minimum computation time without losing the correlation with experimental data. The data demonstrated that MMH approach can be used as a fast biomimetic ligand screening tool for MIPs. In the case of peptides the computation time was not comparable with the molecular dynamics methods conventionally used for this approach. © 2011 Springer Science+Business Media B.V.

Estudo conformacional do peptídeo IAN e seus fragmentos pelo método de análise sistemática reduzida

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Foto e eletroluminescência de complexos de samário, európio e gadolínio trivalentes com a beta-dicetona tta e o fosfinóxido quelante dppmo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A study of neolignan compounds with biological activity against Paracoccidioides brasiliensis by using quantum chemical and chemometric methods

Métodos quimiométricos (estatísticos) são empregados para classificar um conjunto de compostos derivados de neolignanas com atividade biológica contra a Paracoccidioides brasiliensis. O método AM1 (Austin Model 1) foi utilizado para calcular um conjunto de descritores moleculares (propriedades) para os compostos em estudo. A seguir, os descritores foram analisados utilizando os seguintes métodos de reconhecimento de padrões: Análise de Componentes Principais (PCA), Análise Hierárquica de Agrupamentos (HCA) e o método de K-vizinhos mais próximos (KNN). Os métodos PCA e HCA mostraram-se bastante eficientes para classificação dos compostos estudados em dois grupos (ativos e inativos). Três descritores moleculares foram responsáveis pela separação entre os compostos ativos e inativos: energia do orbital molecular mais alto ocupado (EHOMO), ordem de ligação entre os átomos C1'-R7 (L14) e ordem de ligação entre os átomos C5'-R6 (L22). Como as variáveis responsáveis pela separação entre compostos ativos e inativos são descritores eletrônicos, conclui-se que efeitos eletrônicos podem desempenhar um importante papel na interação entre receptor biológico e compostos derivados de neolignanas com atividade contra a Paracoccidioides brasiliensis.

Structure-activity relationship of compounds which are anti-schistosomiasis active

O método do orbital molecular AM1 foi empregado para calcular um conjunto de descritores moleculares para vinte neolignanas sintéticas com atividade anti-esquistossomose. O método de reconhecimento de padrão (análise de componentes principais ACP, análise de conglomerados AC e análise de discriminante) foi utilizado para obter a relação entre a estrutura molecular e a atividade biológica. O conjunto de moléculas foi classificado em dois grupos de acordo com seus graus de atividade biológica. Estes resultados permitem que, projete-se racionalmente novos compostos, potenciais candidatos à síntese e à avaliação biológica.

Análise da potencialidade a condução do BDT através da densidade eletrônica de estados via tight binding e desenvolvimento de software (B3J)

Neste trabalho nos propomos a fazer um estudo acerca da potencialidade de condução eletrônica no polímero BDT (1,3-benzoditiol 4H-ciclopenta[2,1-b:3,4b’]). O estudo usual de polímeros conjugados é feito de modo a obter sua densidade de estados com diversos tipos e níveis de dopagem. O método de Huckel é o mais utilizado e se baseia na separabilidade das ligações sigma e pi que é possível quando a molécula estudada é plana. Os polímeros conjugados são em sua maioria planos e estão inseridos nesta aproximação. O monômero do BDT apresenta sua geometria fora do plano por apresentar ligações com orbitais sp3. Para contornar esse problema foi desenvolvido o programa B3J, que considera todos os orbitais de valencia (s, px, py e pz). O programa B3J calcula a densidade de estados de sistemas poliméricos. O estudo das bandas do BDT foi feito com este software. Calculamos a densidade de estados do sistema neutro e com diversos níveis de dopagem, com distribuição aleatória e ordenada dos defeitos, dopagem do tipo n e do tipo p. O comportamento do quadrado do coeficiente da expansão da função de onda foi obtido para polímeros de até 20 monômeros. Estes cálculos foram obtidos com geometrias dos métodos AM1 e PM3. Obtivemos os espectros de absorção de oligômeros a fim de inferir seu comportamento para um polímero. Foram utilizados cálculos de otimização de geometria através dos métodos semi-empíricos AM1 e PM3 e ZINDO/S e o método DFT. Em outro objetivo desta monografia há o estudo do aproveitamento de tetrâmeros de BDT como dispositivos eletrônicos. Tais oligômeros foram otimizados em diversos valores de potencial elétrico, com a inserção em suas cadeias de moléculas doadoras e aceitadoras para induzir um aumento no momento de dipolo da mesma.

Investigação das características I x V e C x V de NCPS puro, com nitrogênio substitucional carregado (-1 e +1) e com grupos doador (NO2)-aceitador (NH2) através de métodos derivados de hartree-fock

Neste trabalho, fizemos uma investigação sobre o estudo teórico das características I x V e C x V de Nanotubo Carbono de Parede Simples (NCPS) puro, com Nitrogênio substitucional carregado com cargas -1 (caracterizando um indicativo de dopagem tipo n) e +1 (caracterizando um indicativo de dopagem tipo p) e na presença de grupos doador (NO₂)-aceitador (NH₂), através da simulação computacional do estado fundamental de NCPS, bem como de sua estrutura eletrônica e propriedades ópticas, utilizando parametrizações semi-empíricas AM1 (Austin Mudel 1) e ZINDO/S-ClS (Zerner´s lntermediate Neglect of Differential Orbital/Spectroscopic - Cunfiguration lnteraction Single) derivadas da Teoria de Hartree-Fock baseada em técnicas de química quântica. Por meio deste modelo teórico analisamos as propriedades ópticas e eletrônicas, de maior interesse para esses materiais, a fim de se entender a melhor forma de interação desses materiais na fabricação de dispositivos eletrônicos, tais como TECs (Transistores de Efeito de Campo) ou em aplicações em optoeletrônica tais como DEL (Dispositivo Emissor de Luz). Observamos que NCPS com Nitrogênio substitucional apresentam defeitos conformacionais do tipo polarônico. Fizemos as curvas dos espectros UV-visível de Absorção para NCPS armchair e zigzag puro, com Nitrogênio substitucional carregado com cargas (-1 e +1) e na presença de grupos doador (NO₂)-aceitador (NH₂), quando perturbados por intensidades diferentes de campo elétrico. Verificamos que em NCPS zigzag ao aumentarmos a intensidade do campo elétrico, suas curvas sofrem grandes perturbações. Obtivemos as curvas p x E, I x V e C x V para esses NCPS, concluímos que NCPS armchair possui comportamento resistor, pois suas curvas são lineares e zigzag possui comportamento semelhante ao dos dispositivos eletrônicos importantes para o avanço tecnológico. Assim, nossos resultados estão de bom acordo com os resultados experimentais e teóricos de NCPS puro e com Nitrogênio encontrados na literatura.

Investigação da transição isolante-metal do CDM via algoritmos computacionais e estudo de nano-dispositivos orgânicos

Apresentamos neste trabalho um estudo teórico sobre polímeros orgânicos conjugados. É conhecido que estes sistemas, em geral semicondutores ou isolantes, sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico, pequenos oligômeros podem apresentar comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido (alguns nanômetros). Dessa forma no primeiro capítulo faremos uma breve introdução sobre polímeros orgânicos conjugados mostrando alguns resultados experimentais obtidos para o polímero 4-dicianometileno-4,4-ciclopenta [2,1-b: 3,4b’] ditiofeno – CDM, que é o objeto central de estudo desta dissertação. O capítulo 2 trata dos métodos quânticos utilizados. Citaremos a Teoria de Hartre-Fock (HF) e suas derivações semi-empíricas. A técnica de Interação de configuração (CI) e a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) também serão tratadas neste capítulo. O capítulo 3 é dedicado a descrever as características de alguns dispositivos usuais como diodos e transistores. Aqui o fundamental é entender a composição, o funcionamento e principalmente, como se comportam suas curvas características corrente versus voltagem (IxV). Citaremos ainda alguns dispositivos eletrônicos extremamente pequenos. No capítulo 4 começa nossos resultados e discussões referentes a análise da transição isolante-metal em CDM sob ação de dopagem. Primeiramente a nível semiempírico, obtivemos a caracterização ótica de oligômeros de CDM neutro e na presença de defeitos conformacionais do tipo bipólarons negativo e positivo. Partindo de geometrias otimizadas via métodos AM1 e PM3 obtivemos o espectro de absorção para sistemas com e sem carga. A nível Hartree-Fock calculamos a Estrutura de Bandas e a Densidade de Estados (DOS) para o PCDM no estado neutro e dopado. O cálculo da DOS e da Dispersão foram realizados através de programas computacionais desenvolvidos aqui no Grupo de Física de Materiais da Amazônia (GFMA). Apresentamos ainda neste capítulo o espectro de absorção teórico para oligômeros de CDM com diversas configurações com geometrias totalmente otimizadas pelo DFT. No capítulo 5 temos os resultados relativos à análise de nanodispositivos baseados em tetrâmeros de CDM com e sem carga. As curvas do deslocamento de carga versus voltagem apresentam características de curvas de dispositivos usuais. Analisamos também o espectro de absorção teórico dos nanodispositivos para valores de tensão nula e em pontos de saturação de corrente nas regiões direta e reversa.

Synthesis of a functionalized europium complex and deposition of luminescent Langmuir-Blodgett (LB) films

The synthesis, characterization and formation of Langmuir-Blodgett (LB)films for the luminescent [(C12H25)(2)(CH3)(2)N][Eu(tta)(4)] complex, where [(C12H25)(2)(CH3)(2)](N+) is didodecyldimethylammonium and the tta ligand is thenoyltrifluoroacetone, are reported. The coordination of tta ligands to the Eu3+ ion was confirmed by FTIR spectroscopy and the emission spectrum comprised bands corresponding to D-5(0) -> F-7(0-4) transitions. The lifetime (tau) from the emission state (D-5(0))was 0.41 ms, measured by monitoring the hypersensitive D-5(0) -> F-7(2) transition, with the curve being fitted with a first-order exponential function. The surface pressure-area isotherm indicated that the anionic complex may form condensed structures at the air-water interface due to the amphiphilic properties of the counter ion and the beta-diketone ligand. Y-type LB films of [(C12H25)(2)(CH3)(2)N][Eu(tta)(4)] were deposited on quartz substrates, with preserved luminescence and a band assigned to the D-5(0) -> F-7(2) transition. The molecular arrangement at the air/water interface and the preserved luminescence in LB films are consistent with theoretical predictions using a semi-empirical Sparkle/AM1 calculation method for the molecule in vacuum. These tools were used for the first time to predict the behavior of organized films.

Electronics and Optics of Graphene Nanoflakes: Edge Functionalization and Structural Distortions

The effects of edge covalent functionalization on the structural, electronic, and optical properties of elongated armchair graphene nanoflakes (AGNFs) are analyzed in detail for a wide range of terminations, within the framework of Hartree-Fock-based semiempirical methods. The chemical features of the functional groups, their distribution, and the resulting system symmetry are identified as the key factors that determine the modification of strutural and optoelectronic features. While the electronic gap is always reduced in the presence of substituents, functionalization-induced distortions contribute to the observed lowering by about 35-55% This effect is paired with a red shift of the first optical peak, corresponding to about 75% of the total optical gap reduction. Further, the functionalization pattern and the specific features of the edge-substituent bond are found to influence the strength and the character of the low-energy excitations. All of these effects are discussed for flakes of different widths, representing the three families of AGNFs.

Design, Synthese und biologische Evaluierung von Pyrrolcarboxamiden mit Nucleobasen- oder tricyclischer Aromatenfunktion

Ausgehend von den Naturstoffen Netropsin und Distamycin A, antitumoraktiven Pyrrolcarboxamiden, die selektiv an AT-reiche Sequenzen in der kleinen Rinne (Minor-Groove) der DNA binden, sollten neue Nucleobasen- bzw. Interkalator-gekoppelte Derivate (letztere werden als „Combilexine“ bezeichnet) synthetisiert und biologisch evaluiert werden. Unter Zuhilfenahme quantenchemischer AM1-Rechnungen sollten Struktur-Wirkungs-Beziehungen abgeleitet werden. Als Grundgerüst diente die Mono- bzw. Bispyrrolcarboxamid-Einheit mit C-terminaler N,N-Dimethyl-1,3-diaminopropan-Seitenkette, die die ebenfalls basische Amidinstruktur der Leitsubstanzen imitieren sollte. Variationen erfolgten ausschließlich am N-terminalen Ende. Hierbei wurden zunächst Adenin-, Thymin- und Uracil-alkancarbonsäuren mit variabler Kettenlänge synthetisiert und über verschiedene Amidkupplungsverfahren an die Aminofunktion des Pyrrolcarboxamid-Grundgerüstes geknüpft. In Analogie hierzu folgte die Synthese von Combilexinen mit Acridon, (Nitro-)Naphthalimid und Iminostilben als Interkalatorkomponenten. Im 3. synthetischen Teil der Arbeit wurden Carbonsäure- und Sulfonylchloride des Interkalators Acridin und des Interkalators und Photosensibilisators Anthrachinon über die aliphatischen Linker ß-Alanin und -Aminobuttersäure an das Pyrrolcarboxamidgrundgerüst gebunden. Testungen von Verbindungen aller 3 Serien auf Zytotoxizität beim National Cancer Institute, USA, und DNA-Bindestudien und Topoisomerase-Hemmtests im Laboratory of Pharmacology, INSERM in Lille, Frankreich, schlossen sich an. Bei allen Verbindungen mit mindestens 3 Carboxamid-Funktionen zeigte sich gute bis ausgezeichnete DNA-Bindung; einige wiesen Topoisomerase II - Hemmung auf. Beide Parameter korrelierten allerdings nicht mit der Zytotoxizität, was vor allem an der mangelhaften Zellmembranpermeation einiger Verbindungen aufgrund zu geringer Lipophilie liegen dürfte. Quantenchemische Rechnungen ergaben ebenfalls wenige Gesetzmäßigkeiten. Ein elektronenarmer N-terminaler Rest (wie im Falle des hochpotenten Iminostilben-Derivates) scheint aber die Zytotoxizität einer Substanz ebenso wie zunehmende Linkerlänge zu begünstigen. Eine Ausnahme bilden hier die Anthrachinonderivate. Die drei zytotoxisch aktivsten Vertreter dieser Gruppe besitzen als Linker ß-Alanin, was eine aus der sonst bei Minor-Groove-Bindern üblichen Kurvature herausragende Konformation zur Folge hat. Diese ermöglicht vermutlich eine besonders gute Interaktion mit der DNA.