Estudo teórico do guaiacol e seus dímeros: estrutura eletrônicae vibracional - Meirelles, Christiano Cabral (2023)
As propriedades estruturais, eletrônicas, vibracionais e topológicas de diferentes conformações do orto-metoxifenol (guaiacol) e seus dímeros foram estudas por métodos quanto-mecânicos. O estudo fez uso de métodos DFT com correção de dispersão e cálculos DLPNO-CCSD(T). Quando possível os resultados teóricos foram comparados com dados experimentais de espectroscopia vibracional na região do infravermelho. O estudo destes compostos é importante para melhorar a compreensão das interações que ocorrem em sistemas que envolvem o guaiacol, como por exemplo, a solubilidade deste em diferentes solventes e processos de extração na indústria química. Foi estudada a formação de ligação de hidrogênio intramolecular no guaiacol, o espectro vibracional da molécula isolada, estrutura dos dímeros formados com possíveis solventes e como a as interações guaiacol-solvente afetam o espectro na região do infravermelho. As moléculas consideradas como solvente neste trabalho foram orto, meta, para-cresol, propanona, ácido acético, água e ciclohexano. Para um melhor entendimento da ligação de hidrogênio, o método QTAIM foi usado e a análise do estiramento OH foi estudado com base na aproximação harmônica e posteriormente incluindo correções de anarmonicidade. A princípio os resultados QTAIM não indicam a formação da ligação de hidrogênio intramolecular esperada entre o OH fenólico e o oxigênio do grupo metóxi. No entanto, os resultados apontam para uma lição de hidrogênio fraca do tipo C-H---O na estrutura do guaiacol. Contudo o estudo do espectro vibracional e da diferença de energia entre as conformações do guaiacol apontam formação da ligação de hidrogênio esperada. Sendo a estrutura do guaiacol um caso em que o método QTAIM falha em prever a ligação de hidrogênio intramolecular. A energia de interação para formação dos dímeros guaiacol-guaiacol, solvente-solvente e guaiacol-solvente foi calculada e analisada para se relacionar a solubilidade do guaiacol em diferentes solventes. A energia de interação guaiacol-solvente aponta que o guaiacol apresenta afinidade pelos diferentes solventes estudados. No entanto, foi verificado que o processo de miscibilidade não pode ser resumido apenas a descrição das interações par-a-par simplificada, como foi realizada no presente trabalho. As correções de anarmonicidade para vibração do estiramento OH se mostraram importantes para correta interpretação da ligação de hidrogênio intramolecular no guaiacol isolado e dímeros. Os resultados teóricaos obtidos para estiramento OH com correções de anarmonicidade apresentaram um bom acordo com os espectros experimentais em fase condensada, indicando que as espécies diméricas estudadas devem estar presentes em fase líquida.