Ab initio investigation of the kinetics and mechanism of the neutral hydrolysis of formamide in aqueous solution

AUTOR(ES)
FONTE

Journal of the Brazilian Chemical Society

DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

A hidrólise neutra da formamida em solução aquosa foi investigada por métodos ab initio de alto nível, incluindo o efeito do solvente pelo modelo contínuo polarizável (PCM). Considerou-se até quatro moléculas explícitas de água, sendo analisados os mecanismos envolvendo a formação do intermediário tetraédrico (stepwise mechanism) e o mecanismo de formação direta do ácido carboxílico via expulsão de amônia (concerted mechanism), estes com a participação de moléculas de água agindo como um catalisador bifuncional. Também foi investigado um mecanismo de catálise básica geral, com uma molécula de água agindo como base. Os cálculos em nível CCSD(T)/6-311+G(2df,2p)//MP2/6-31G(d) predizem que o mecanismo stepwise com duas moléculas de água no estado de transição é o mais favorável. Porém, a barreira de energia livre de 48,7 kcal mol-1 indica que a cinética é extremamente lenta e a reação não seria observada. Também analisamos o efeito do solvente sobre a geometria do estado de transição e notamos que esse efeito é de pouca importância na barreira energética. Testes com a teoria do funcional da densidade, usando o funcional B3LYP, mostram que conjuntos pequenos de funções de base como 6-31G(d) leva a barreiras de ativação extremamente subestimadas, enquanto que o uso do conjunto de funções de base 6-311+G(2df,2p) prevê barreiras próximas ao nosso melhor nível de cálculo. O presente estudo levanta dúvidas com relação a barreira experimental de 31 kcal mol-1 e sugerimos que a constante cinética k w reportada na literatura seja apenas um artefato matemático oriundo do ajuste de curvas.

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