Perfluoroalcanos lineares e perfluorodecalinas: parametrização de campo de força consistente com AMBER99 e estudo da solvatação do oxigênio molecular

Abstract

Os compostos perfluorados possuem potencial para terapias de ventilação líquida e como substituintes sintéticos de sangue. No presente trabalho, propõe-se um campo de força consistente com a metodologia AMBER para perfluoroalcanos lineares e perfluorodecalinas. As densidades e entalpias de evaporação calculadas discordam dos valores experimentais por no máximo 6%. O cálculo da energia livre de Gibbs de solvatação de O2 por criação da molécula de O2 em C6F14 resultou em valores com três ordens de grandeza diferentes dos valores experimentais, enquanto o cálculo da diferença da energia livre de solvatação de O2 em C6H14 e C6F14 resultou em 50 kJ.mol-1, comparado com o valor experimental de 29 kJ.mol-1. A análise de estrutura local da interação gás-líquido a partir de funções de distribuição radial não mostrou variação na estrutura local do líquido, mostrando que a facilidade da solvatação é devida a pouca ou inexistente reorganização do líquido. Apesar disso, as funções de distribuição radiais dependentes do tempo dos átomos de flúor ou hidrogênio com referência nos átomos de oxigênio indicaram solvatação efetiva de O2 no perfluorohexano, enquanto que em hexano, octano e perfluoroctano mostrou crescimento lento e desordenado, resultado que pode ser interpretado como solvatação ineficaz ou inexistente em tais líquidos.

Perfluorinated compounds possess potencial to liquid ventilation therapy and as synthetic blood substituints. In the present work, we propose a AMBER-consistent force field designed for linear perfluoroalkanes and perfluorodecalin. The calculated densities and vaporization enthalpies diverge from the experimental values by at most 6%. The Gibbs’ free energy of solvation of O2 calculated from creation of the O2 molecule inside bulk C6F14 diverged by three orders of magnitude from the experimental value, while the difference of Gibbs’ free energy of salvation of O2 in C6H14 and C6F14 was computed to be 50 kJ.mol-1, while the experimental value is 29 kJ.mol-1. The analysis of local structuration of the liquid-gas interaction, based on radial distribution functions, did not show changes in the local structure of the liquid perfluoroalkanes, implying that the easy solvation is due to little or none liquid reorganization. Nevertheless, the time-dependent radial distribution functions of fluorine or hydrogen atoms, taking the oxygen atoms as reference, indicated effective solvation of O2 in perfluorohexano, while in octane, hexane and perfluorooctane it showed slow and chaothic growth, a result that could be interpreted as an ineffective or inexistent solvation in such liquids.