Análise do mecanismo de transição em conformações quirais de Peróxido de Hidrogênio (Mu, H, D, T) com gases nobres

Abstract

O peróxido de hidrogênio é a molécula mais simples a apresentar quiralidade por suas características rotacionais. Com propriedades abrasivas e alto poder de oxidação, há amplo interesse na biologia, física, medicina e na indústria. Este trabalho visa estudar a influência dos gases nobres sobre a rotação interna da molécula de peróxido de hidrogênio aprofundando a análise das taxas e elucidando a interação entre os complexos X2O2-Ng (X = Mu, H, D, T; Ng = He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). O estudo das taxas de transição entre conformações quirais do peróxido de hidrogênio foi feito a partir da Teoria de Estado de Transição Convencional e com correções de Wigner e Bell, bem como a aplicação da Teoria de Estado de Transição deformada (dTST). A análise de interação entre os complexos foi feita com base na Teoria Quântica de Átomos em Moléculas (QTAIM). O nível de cálculo utilizado foi MP2(Full) com bases aug-cc-pVTZ (He, Ne, Ar, Kr) e aug-cc-pVTZ-PP (Xe, Rn), além das correções BSSE e ZPE. Os resultados mostram o efeito isotópico sobre as energias de ativação, com as energias das barreiras do muônio, em média, 0.910 kcal.mol−1 menores que as do hidrogênio. Para o deutério e trítio, estas energias são, em média, 0.124 kcal.mol−1 e 0.173 kcal.mol−1 maiores que as do hidrogênio, respectivamente. A análise da estrutura topológica da densidade de carga evidenciou a formação de pontos críticos de anel nas configurações de barreira cis, com uma depleção eletrônica local. Essa depleção aumenta com o número atômico dos gases nobres associados. A influência dos gases nobres se estende para a ligação entre os oxigênios; a intensidade da ligação é máxima para sistemas com neônio. Nos sistemas com xenônio e radônio, a ligação entre os oxigênios passa a ser do tipo iônica, com uma pequena depleção de cargas (∇2𝜌(𝑟𝑐) > 0) no ponto crítico de ligação.