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Tipo do documento: Dissertação
Título: SÍNTESE E ESTUDO TEÓRICO-EXPERIMENTAL DAS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS E VIBRACIONAIS DO COCRISTAL DE L-VALINA E ÁCIDO FUMÁRICO
Título(s) alternativo(s): SYNTHESIS AND THEORETICAL-EXPERIMENTAL STUDY OF THE STRUCTURAL AND VIBRATIONAL PROPERTIES OF THE COCRYSTAL OF L-VALINE AND FUMARIC ACID
Autor: MOREIRA, Jorge Danilo Rodrigues 
Primeiro orientador: FAÇANHA FILHO, Pedro de Freitas
Primeiro membro da banca: FAÇANHA FILHO, Pedro de Freitas
Segundo membro da banca: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Terceiro membro da banca: LIMA JÚNIOR, José Alves de
Resumo: Sólidos moleculares multicomponentes (cocristais, sais, solvatos e hidratos) ocupam grande parte dos trabalhos de síntese e de estudos de transição de fase no estágio corrente de desenvolvimento da Ciência de Materiais. No presente trabalho, objetivou- se a síntese e caracterização teórico-experimental, em termos estruturais e vibracionais, do cocristal de L-valina com ácido fumárico na proporção estequiométrica de 2:1, por meio da técnica de evaporação lenta do solvente. O cocristal de L-valina com ácido fumárico (LVAF), à temperatura ambiente, assume simetria monoclínica de grupo espacial C2, com oito moléculas por célula unitária e os seguintes parâmetros estruturais: a = 22,224(2) Å, b = 7.268(5) Å e c = 5.344(5) Å; β = 91.78(4) ° e volume celular de 862.921(1) Å3, confirmados pelos dados de difração de raios X (método do pó) e devidamente refinados pelo método de Rietveld. A geometria otimizada do cristal LVAF foi descrita em termos da Teoria do Funcional da Densidade (DFT-B3LYP) utilizando-se o funcional de troca e correlação LDA, via software ORCA 4.2.2, assim como os modos normais de vibração para do espectro Raman. O comparativo entre os dados teóricos e experimentais mostrou que grupos moleculares que participam das ligações de hidrogênio apresentaram maiores diferenças percentuais em comprimento e ângulos de ligações. O espectro Raman comparativo (teórico e experimental), à temperatura ambiente, é caracterizado por modos vibracionais associados à molécula de L-valina, com fortes diferenças nas relações de intensidade. As análises TG-DTA, revelaram que o cristal não apresenta nenhum evento térmico significativo antes de 100 °C, seguindo-se da fusão e decomposição a partir 230 °C. Em consonância às análises TG-DTA, a curva DSC confirmou a fusão do cristal de LVAF em 238 °C, mas, com uma possível transição de fase conformacional antes da fusão em aproximadamente 198 °C. A análise DRX em função da temperatura de 27 a 240 °C reafirmou a possível transição de fase conformacional observada na análise DSC, bem como a fusão e amorfização em aproximadamente 240 °C.
Abstract: Molecular solids, as multicomponent crystals, have received proper attention in the last decades, mainly, by their given potential to develop a new class of materials or improve a myriad of other properties of those already know. In this present work, a cocrystal of l-valine and fumaric acid was obtained in 2:1 stoichiometry by a slow evaporation method, and their vibrational properties are analyzed by experimental and theory, in terms of Density Functional Theory (DFT-B3LYP). X-ray diffraction revealed that LVAF crystal, at this ratio, crystallizes in a monoclinic system of C2 space group, with eight molecules on the unit cell. The structural parameters are: a = 22,224(2) Å, b = 7.268(5) Å e c = 5.344(5) Å; β = 91.78(4) ° and unit cell volume of 862.921(1) Å3, confirmed by powder x-ray diffraction and Rietveld’s refinement. The calculated optimized geometry shown a very close similarity to the experimental reported data and here recorded, acquired using free license software from Max Planck Institute ORCA, version 4.2.2. The simulated bond lengths and angles compared with experimental, has shown approximately 16% difference, mostly on groups associated with intermolecular bonds. Theoretical Raman bands are very close to the experimental one, with agreement to the structural geometry, where wavenumbers shift occurs on hydrogen-bonds groups. Room temperature Raman spectra are remarkable by zwitterion bands of L-valine molecule and different behavior on intensity relations of fumaric acid and valine modes. TG-DTA and DSC analysis, confirmed the fusion of the compound around 230 °C, followed by decomposition. The thermal analysis X-ray Diffraction and DSC curves suggested that crystals go to a phase transition (may conformational) before fusion point at 448 K (198 °C).
Palavras-chave: L-valina;
Ácido Fumárico;
Teoria do Funcional da Densidade;
Espectroscopia Raman
Raman Spectroscopy;
Multicomponent Crystals;
Functional Density Theory;
Fumaric Acid
Área(s) do CNPq: Física da Matéria Condensada
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS/COEA
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: MOREIRA, Jorge Danilo Rodrigues. Síntese e estudo teórico-experimental das propriedades estruturais e vibracionais do cocristal de l-valina e ácido fumárico 2021.128 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/5769
Data de defesa: 29-Jun-2021
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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