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A direct dynamics study of protonated alcohol dehydration and the Diels-Alder reaction

As dinâmicas da desidratação do álcool protonado (R)-3,3-dimetilbutan-2-ol (álcool pinacolil), [(CH3)3C-CH(OH2)CH3]+, e da cicloadição eteno + 1,3-butadieno foram estudadas com a técnica de dinâmica molecular direta de Born-Oppenheimer (BOMD) usando o métodoAM1. Mais de 10.000 trajetórias foram geradas, em que a maioria foi utilizada no procedimento ainda não explorado de recozimento simulado/fragmentação (SA/F). A energia potencial obtida com o método AM1 (PES-AM1) para o álcool protonado apresenta dois estados de transição associados ao intermediário complexo [(CH3)3C-CHCH3]+hhhOH2 e a migração do grupo CH3 levando ao produto complexo [(CH3)2C-CH(CH3)2]+hhhOH2. A dinâmica direta forneceu um número desprezível de trajetórias envolvendo estes complexos, pois o momento adquirido pelo fragmento H2O leva à dissociação completa. Portanto, o rearranjo do carbocátion secundário [(CH3)3C-CHCH3]+ foi praticamente inexistente durante a dinâmica. Apesar do caminho concertado (dissociação do fragmento H2O e migração do grupo CH3) não ser uma coordenada de reação intrínseca (IRC) no método PESAM1, um número significativo de trajetórias envolveu este caminho. Para a reação de Diels-Alder, mesmo partindo-se do estado de transição simétrico, e utilizando uma função de ondaAM1 restrita, a dinâmica forneceu um número significativo de trajetórias que seguiram caminhos assimétricos, isto é, não-IRC, em direção ao ciclohexeno, independentemente do procedimento utilizado na inicialização. E notável ainda que todas estas trajetórias que seguiram caminhos assimétricos envolveram um caminho de reação concertado.


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