Atualmente, muitos estudos exemplificam as vantagens do uso de métodos teóricos e experimentais combinados. No entanto, muitos pesquisadores assumem a ideia de que as simulações são muito superficiais, distantes da realidade experimental, e isso gera resistência no uso dessas ferramentas teóricas. A presente tese exemplifica como a Química Teórica Computacional contribui para o entendimento de observações experimentais, aproximando o pesquisador do nível atômico e molecular, o que pode ser associado à termodinâmica estatística (ramo da ciência que explora as relações entre as propriedades nos dois níveis). Para o desenvolvimento dessa tese, realizou-se três estudos de caso separados e independentes. Utilizou-se métodos baseados na mecânica quântica (AM1, PM3, PM6 e DFT/B3LYP) e na mecânica molecular (acoplamento molecular e dinâmica molecular). O primeiro estudo de caso comparou quatro compostos similares e derivados, e os resultados, alguns já publicados, confirmam a proximidade da maioria das propriedades. Com estudos de dinâmica molecular, a possibilidade de formação de aglomerados moleculares se mostrou uma interessante abordagem para investigação de atividades biomoleculares. O segundo estudo de caso reproduziu os efeitos interativos de nano-compósito Polianilina/Sílica, explicando como as vibrações moleculares se combinam e se intensificam de forma a sobrepor e “esconder” sinais da sílica. Além disso, aspectos moleculares da polianilina e das interações com a sílica permitiram um melhor entendimento da formação do nano-compósito. O terceiro estudo de caso valida a possibilidade da existência de duas conformações para esqueleto de alcaloide, além de predizer as tendências energéticas de formação de derivados e sugerir uma maneira de “acompanhar” as reações em perspectiva energética e geométrica. Otimizações adaptadas convergem reagentes para produtos, validando a descrição de interações entre nucleófilos e eletrófilos em fase gasosa.
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