1. Theoretical studies of the photoisomerization of butadiene and substituted butadiene
- Author
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Machado, La?s Petra, Silva, Clarissa Oliveira da, Pereira, M?rcio Soares, Silva J?nior, Ant?nio Marques da, and Cardozo, Thiago Messias
- Subjects
pentadienal ,Qu?mica ,butadieno ,butadiene ,fotoisomeriza??o ,photoisomerization - Abstract
Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2021-11-22T20:11:01Z No. of bitstreams: 1 2019 - La?s Petra Machado.pdf: 5652073 bytes, checksum: 0f839bd7c93f2f562cf36d61e3c091b1 (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-22T20:11:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2019 - La?s Petra Machado.pdf: 5652073 bytes, checksum: 0f839bd7c93f2f562cf36d61e3c091b1 (MD5) Previous issue date: 2019-03-13 CAPES - Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior The interaction of light with matter is really important in several processes of nature. Photons are employed by natural systems as energy donors or as information elements. The energy from photons, for example, is used in the Z-E isomerization of the C = C bond of the butadiene molecule. Isomerization consists of a photochemical process widely explored and it is the fundamental step of many photobiological processes, such as vision, light-induced ion bomb and phototaxis. This work aims to obtain stationary points from the surface of the potential energy of the butadiene molecules substituted with the Cl group, butadiene substituted with carbonyl (CHO), butadiene substituted with the amine group (NH2) and butadiene. The surface description provides a model for understanding the influence of the groups on the geometry and the photoisomerization process. As a starting point for the investigations in the excited state, the configurations of the molecules corresponding to minima in the potential energy surface of the ground state have been mapped with the CASSCF method. For the carbonyl substituted butadiene molecule, an active space of six orbitals and six electrons was chosen, while, for the chlorinated substituted butadienes, amine substituted butadiene and butadiene, an active space of four orbitals and four electrons was chosen. In addition to the minima in the excited state, four minima have been found at the conic intersection (CI) for chlorobutadiene, three minima at CI for butadiene, three minima at CI for pentadienal and four minima at CI for the amine-butadiene molecule. When comparing the results of the global minimum at the CI of the substituted butadiene molecules with the results for the butadiene molecule, it is realized that the substituents do not significantly alter the geometry of the intersection of the butadiene. However, a CI has been found which is possibly associated with the chlorine dissociation process.Furthermore, two CI's for the amine substituted butadiene are possibly associated with the photoisomerization control, as only the double bond next to the substituent seems to be isomerized. A intera??o da luz com a mat?ria se faz presente em diversos processos importantes da natureza. F?tons s?o empregados por sistemas naturais como doadores de energia ou como elementos de informa??o. A partir da energia proveniente dos f?tons a isomeriza??o Z-E da liga??o C=C pode ser induzida como, por exemplo, na mol?cula do butadieno. A isomeriza??o consiste em um processo fotoqu?mico largamente explorado e forma a etapa fundamental em muitos processos fotobiol?gicos como, por exemplo, vis?o, bomba de ?ons induzida pela luz e fototaxia. O projeto tem como objetivo obter pontos estacion?rios da superf?cie da energia potencial para as mol?culas de butadieno substitu?do com grupo Cl, butadieno substitu?dos com carbonila (CHO), butadieno substitu?do com o grupo amina (NH2) e butadieno. A descri??o da superf?cie gera um modelo para a compreens?o da influ?ncia dos grupos na geometria e no processo de fotoisomeriza??o. Como ponto de partida para as investiga??es no estado excitado, foram mapeadas as configura??es das mol?culas que correspondem aos estados de energia m?nima no estado fundamental atrav?s do m?todo Hartree Fock (HF). Todas as mol?culas foram otimizadas (S0) no m?todo CASSCF, no qual escolhemos, para as mol?culas de butadieno substitu?das com carbonila seis orbitais e seis el?trons, para os butadienos substitu?dos com cloro, para o butadieno substitu?do com amina e para o butadieno foram escolhidos quatro orbitais e quatro el?trons. Al?m dos m?nimos no estado excitado, encontrou-se quatro m?nimos na interse??o c?nica (IC) para o cloro-butadieno, tr?s m?nimos na IC para o butadieno, tr?s m?nimos da IC para o pentadienal e quatro m?nimos da IC para a mol?cula amina-butadieno. Ao comparar os resultados dos m?nimos da IC das mol?culas de butadieno substitu?do com os resultados encontrados no trabalho para a mol?cula de butadieno percebe-se que os substituintes n?o alteram significativamente a geometria da interse??o do butadieno sem substituinte. Entretanto, encontrou-se tamb?m uma IC que, possivelmente, est? associada ao processo de dissocia??o do cloro e tamb?m duas IC que possivelmente est?o associadas ao controle da fotoisomeriza??o, visto que com a amina como substituinte apenas a dupla pr?xima ao substituinte isomerizou, enquanto a outra dupla se manteve.
- Published
- 2019