Coordenada intrínseca de reação – reação E2

Olá

Segue o vídeo da coordenada intrínseca de reação (IRC) para uma eliminação bimolecular (E2) entre o 2-cloro-propano e o íon hidroxila:

CH₃CHClCH₃ + OH^– → CH₃CH=CH₂ + H₂O + Cl^–

Ela foi calculada com o Firefly 8.0.1 com a base 6-31G(df) incluindo funções difusas seguindo o procedimento detalhado no tutorial para as reações SN2: https://kalilbn.wordpress.com/tutorial-firefly-gabedit/tutorial-calculo-de-estado-de-transicao-e-irc/

Essa mesma molécula orgânica poderia também sofrer um ataque do tipo SN2 por parte do íon OH⁻ caso esse reagisse com o carbono ao qual está ligado o cloro. Na reação E2, entretanto, o íon OH⁻ atua como base extraindo um próton e simultaneamente temos a saída do íon cloreto formando uma ligação dupla C=C no produto. Após a reação, há uma reorganização a fim de favorecer a interação entre a molécula de água e o íon cloreto (em fase condensada isso não ocorreria pois o cloreto já seria solvatado pelas moléculas de solvente próximas ao sair).

Assim como discutido no caso da reação SN2, também na reação E2 o orbital HOMO no estado de transição apresenta caráter antiligante com relação as ligações formadas ou rompidas, no caso, entre o hidrogênio do substrato e o oxigênio do íon OH⁻ e entre o carbono e o cloro, além disso, já nota-se alguma semelhança na região entre os dois átomos de carbono com o orbital π que é o orbital HOMO do alceno resultante da reação.

HOMO do estado de transição para uma reação E2

Os arquivos de input e output para otimização do estado de transição dessa reação estão disponíveis pelo diretório do blog no Google Drive: https://drive.google.com/open?id=0BxbfUlGvt1wJQmN2eVZBSmNMVDA

Referências dos softwares e funções de bases usados:

Tutorial de otimização de estado de transição e cálculo de IRC

Olá

Coloquei no ar hoje o segundo tutorial do blog para o programa Firefly, dessa vez explicando passo a passo como otimizar um estado de transição e como calcular, a partir desse, a coordenada intrínseca de reação (IRC, do inglês intrinsic reaction coordinate).

Como exemplo, é feita a otimização de um estado de transição para a reação S_N2 entre o íon cloreto e o bromo-etano, sendo tal reação escolhida por ser bem conhecida entre os estudantes de cursos de química, ocorrer em uma única etapa e apresentar um estado de transição relativamente simples. A metodologia descrita, entretanto, é geral e pode ser empregada para qualquer reação química desde que se tenha alguma ideia prévia de como deve ser o estado de transição.

Link para a página: https://kalilbn.wordpress.com/tutorial-firefly-gabedit/tutorial-calculo-de-estado-de-transicao-e-irc/

Veja também o primeiro tutorial, exemplificando um cálculo de otimização de geometria, frequências vibracionais e cargas parciais atômicas: https://kalilbn.wordpress.com/tutorial-firefly-gabedit/

Versão em vídeo do tutorial do Firefly

Olá,

Fiz uma versão em vídeo do tutorial do Firefly para a otimização de geometria e cálculo das frequências vibracionais da molécula de formaldeído usando o Gabedit como interface gráfica. Nesse vídeo, é abordada desde a transferência do binário do Firefly para a pasta /usr/bin (algo que só é necessário fazer uma vez) até a visualização dos orbitais moleculares e dos modos vibracionais da molécula:

Note que, para não tornar o vídeo muito longo, essa versão não contém o cálculo e a visualização da superfície de potencial eletrostático nem o cálculo da forma protonada da molécula, incluídos na versão original do tutorial nessa página: https://kalilbn.wordpress.com/tutorial-firefly-gabedit/

Para confecção desse tutorial em vídeo foi usando o programa RecordMyDesktop para captura de tela e o OpenShot para edição final.

Tutorial – Firefly – Gabedit

Acabo de adicionar mais um tutorial ao blog, dessa vez de química quântica. Nesse tutorial são realizados cálculos de otimização de geometria, de frequências vibracionais, de cargas atômicas parciais e de superfícies de potencial eletrostático para a molécula de formaldeído neutra e sua forma protonada, sendo o efeito da protonação discutido com base na forma e na energia dos orbitais moleculares.

Os cálculos quânticos são realizados com o programa Firefly usando o método de Hartree-Fock restrito (RHF) com correções de correlação eletrônica usando a teoria de perturbação de Møller-Plesset e como interface gráfica é usado o programa Gabedit tanto para desenhar as estruturas, gerar os arquivos de input e visualizar os orbitais moleculares, os modos vibracionais e as superfícies de potencial eletrostático. Ambos os programas são gratuitos e possuem versões tanto para Windows quanto para Linux.

Link para a página:

https://kalilbn.wordpress.com/tutorial-firefly-gabedit/