Ing. Costel Agache

Studiul conformational al compusilor model ai ligninei pe baza metodelor ab initio

Conducator stiintific: Prof.dr.ing. Valentin I. Popa

Teza de doctorat sustinuta la Universitatea Tehnica "Gh. Asachi" Iasi - Facultatea de Chimie Industriala, mai 2005

Lignina, un biopolimer de importanta tehnologica, datorita structurii extrem de complicate si a multiplelor posibilitati de legare a unitatilor fenilpropanice prin legaturi eterice sau C-C reprezinta in continuare o provocare in ceea ce priveste elucidarea structurii moleculare datorita limitarilor impuse de metodele experimentale. Ca o completare la tehnicile experimentale, metodele computationale reprezinta o tehnica promitatoare pentru investigarea proprietatilor structurale ale ligninei. Obiectivul major al acestei teze l-a constituit studiul conformational al unitatilor structurale reprezentative ale ligninei pe baza metodelor teoriei ab initio a orbitalilor moleculari. Dintre contributiile originale cele mai importante pot fi mentionate:

• studiul complet al conformatiei principalelor tipuri de legaturi: β-O-4 (arilglicerol β-aril eterice), β-5 (fenilcumaran), 5-5 (bifenil), 4-O-5 (difenileterice), β-β (pinorezinol), β-1 (arilglicerol β-aril), al conformatiei nucleului guaiacil si al catenei laterale propanice (alcool coniferilic, compusi α-carbonilici);
• determinarea suprafetelor de energie potentiala, a starilor de tranzitie prin intermediul carora are loc interconversia conformerilor, a contributiei fiecarei structuri la echilibru, a rolului legaturilor de hidrogen in stabilizarea moleculara;
• elucidarea conformatiei spatiale a grupelor hidroxil si metoxil din nucleul guaiacil, evaluarea energiei legaturii de hidrogen intramoleculare O-H…O tipica nucleelor guaiacil, a momentului de dipol (SM5.42R, PCM si SCRF);
• identificarea, clasificarea si caracterizarea a 200 de structuri pentru compusii β-O-4, caracterizarea tuturor conformerilor structurilor bifenilice si difenileterice, analiza conformationala a 24 de structuri β-β si a 90 de structuri β-1.

Acest studiu se inscrie in tendintele moderne de investigare a structurii moleculare a ligninei, care tinand cont de complexitatea acesteia impune o abordare pas cu pas a modelarii moleculare. Astfel, prima etapa necesara pentru validarea protocolului de modelare inainte de a incepe studiul structurilor moleculare mari este studiul unitatilor structurale caracteristice pentru care exista un numar suficient de mare de date experimentale.