Propriedades eletrônicas e espectroscópicas de compostos bioativos amazonenses em meio atmosférico - Oliveira, Thainnar Sales de (Universidade Federal do Amazonas, 2025)
As interações por ligação de hidrogênio entre moléculas orgânicas são conhecidas por desempenharem um papel crucial em muitos processos químicos e bioquímicos essenciais para a manutenção da vida. No entanto, elas também são importantes em vários processos atmosféricos, como a formação de partículas secundárias de aerossol, que podem ter efeitos adversos na saúde pública e no clima global. A formação de partículas de aerossol atmosférico muitas vezes começa com processos de pré-nucleação, onde as ligações de hidrogênio entre algumas moléculas precursoras atmosféricas desempenham um papel fundamental na estabilização de pequenos aglomerados moleculares. Essas interações facilitam a transição para a nucleação, levando eventualmente ao crescimento de partículas maiores de aerossol. Recentemente, o papel dos ácidos orgânicos no processo de formação de novas partículas por meio de nucleação tem sido amplamente investigado, tanto por procedimentos experimentais quanto teóricos. A bacia amazônica é uma importante fonte de aerossóis e gases, que são transportados para altos níveis na atmosfera e podem ter um impacto potencial nas condições climáticas globais. Medições experimentais recentes detectaram uma quantidade considerável de compostos orgânicos nas amostras de aerossóis naturais da Amazônia. No presente trabalho, utilizamos métodos computacionais quânticos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) para explorar a interação do ácido málico e do ácido vanílico com cinco bases atmosféricas diferentes - amônia, metilamina, dimetilamina, trimetilamina e monoetanolamina - todas reconhecidas como importantes precursores de nucleação atmosférica. Tanto o ácido málico quanto a valina foram detectados em emissões naturais de aerossóis orgânicos na bacia amazônica, e acredita-se que as interações ácido-base desempenhem um papel crucial na estabilização de aglomerados moleculares atmosféricos. A presença de fortes ligações de hidrogênio intermoleculares e grandes energias eletrônicas de ligação indicam que esses ácidos interagem fortemente com as moléculas de base o que é relevante no contexto da formação de aglomerados de pré-nucleação. As intensidades de espalhamento de Rayleigh dos aglomerados aumentam várias vezes após a formação de aglomerados em relação às moléculas de ácido isoladas. As análises das variações da energia livre de ligação dos aglomerados em diferentes temperaturas sugerem que a formação de aglomerados se torna mais favorável a temperaturas abaixo da temperatura ambiente (298 K). Um exame detalhado e sistemático das propriedades estruturais, energéticas, elétricas e espectroscópicas dos complexos binários formados entre ácido málico e ácido vanílico com bases atmosféricas revela que esses complexos poderiam desempenhar um papel nos processos de pré-nucleação e nucleação atmosférica, desde que estejam presentes em concentrações suficientes.