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Title in Portuguese: Propriedades vibracionais de cristais de DL-leucina e L-prolina monohidratada submetidos a altas pressões
Author: Abagaro, Bruno Tavares de Oliveira
Advisor(s): Freire, Paulo de Tarso Cavalcante
Keywords: Espectroscopia de Raman
Transições de fase
Cristais
Issue Date: 2012
Citation: ABAGARO, B. T. O. Propriedades vibracionais de cristais de DL-leucina e L-prolina monohidratada submetidos a altas pressões. 2012. 115 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012.
Abstract in Portuguese: Neste trabalho, estudou-se a estabilidade de dois tipos de cristais de aminoácidos: um cristal racêmico; DL-leucina (C6H13NO2) e um quiral; L-prolina monohidratada (C5H9NO2.H2O), ambos submetidos a altas pressões. As propriedades estruturais em condições ambientes (com dados sobre as ligações de hidrogênio) de cada tipo de cristal foram apresentadas. Para o cristal de DL-leucina foram feitas medidas de espectrosocopia Raman polarizada em três diferentes geometrias de espalhamento. A distribuição dos modos normais de vibração foi feita em termos das representações irredutíveis dos grupos fatores Ci (para o cristal de DL-leucina) e C2 (cristal de L-prolina monohidratada). Foram propostas classificações tentativas para as bandas Raman observadas para os dois cristais, tendo como base estudos já realizados anteriormente. Os experimentos de espalhamento Raman sob altas pressões foram realizados em uma câmara de bigornas de diamantes utilizando-se óleo mineral como meio compressor. No caso do cristal de DL-leucina, a pressão máxima estudada foi de, aproximadamente, 5 GPa. Entre os diversos efeitos observados, destaca-se a descontinuidade das curvas de número de onda versus pressão entre 2,4 e 3,2 GPa, tanto para a região dos modos externos quanto para a região dos modos internos. Os efeitos foram interpretados como sendo decorrentes de uma mudança gradual de conformação das moléculas de leucina na célula unitária do cristal, culminando em uma mudança nas ligações de hidrogênio no intervalo onde a transição de fase foi observada. Esse comportamento sugere que o cristal de DL-leucina é mais estável sob altas pressões que o seu correspondente quiral, considerando que o cristal de L-leucina, o qual apresentou pelo menos duas transições de fase no mesmo intervalo de pressão considerado. Em relação ao cristal de L-prolina monohidratada, submetido a pressões de até cerca de 8,0 GPa, diversos efeitos induzidos por esse parâmetro termodinâmico nos espectros Raman foram observados, como o surgimento e desaparecimento de bandas,descontinuidades nas curvas de número de onda versus pressão nas regiões dos modos externos e internos, bem como mudanças de intensidade relativa. Essas modificações sugerem que entre (i) 1,1 e 1,7 GPa e (ii) 4,5 e 5,0 GPa, esse cristal hidratado sofre transições de fase acompanhadas por mudanças conformacionais das moléculas na célula unitária.
Abstract: We studied the stability of two types amino acid crystal: a racemic crystal, DL-leucine (C6H13NO2); and a chiral one; L-proline monohydrate (C5H9NO2.H2O). Both were subjected to high pressures. The structural properties at ambient conditions (with the hydrogen-bonds data) of each crystal type were presented. For the DL-leucine crystal, polarized Raman scattering measurements were made in three different scattering geometries. The classification of the normal modes of vibration was made in terms of representations of irreducible factors groups Ci (for the crystal of DL-leucine) and C2 (crystal of L-proline monohydrate). Based on studies already carried out previously, tentative assignments were proposed for the Raman bands observed for the two crystals. The high pressure Raman experiments were performed in a diamond anvil cell using mineral oil as pressure media. For the DL-leucine crystal, the maximum pressure was studied up to about 5 GPa. Among the various observed effects, we found the discontinuity of the wavenumber versus pressure curves between 2.4 and 3.2 GPa, both for the region of the external modes as for region of internal modes, particularly remarkable. These effects were interpreted as resulting from a gradual change of the molecular conformation of leucine molecules in the unit cell, culminating with change of hydrogen bonds in the interval where the phase transition is observed. This behaviour suggests that the DL-leucine crystal is more stable than the chiral L-leucine in the sense that while the former presents only one phase transition, the latter presents at least two different transitions in the same pressure range considered. For the L-proline monohydrated crystal, which was subject to pressures up to about 8.0 GPa, several induced effects by this thermodynamic parameter were observed in the Raman spectra, such as the appearance and disappearance of bands, discontinuities in the wavenumber versus pressure curves in the regions of external and internal modes and intensity relative changes. These changes point to the fact that between (i) 1.1 e 1.7 GPa and (ii) 4.5 e 5.0 GPa, this hydrated crystal undergoes phase transitions accompanied by conformational molecular changes in the unit cell.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/12379
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