Applications of pseudopotentials in compounds methods for accurate high level calculation properties of electronic and thermochemical

Orientador: Rogério CustodioTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: A família de métodos compostos denominada de Gaussian n ou simplesmente Gn é amplamente aplicadas no cálculo de propriedades termoquímicas com elevada exatidão. A versão mais recente corresponde à teoria G4 e a mais utilizada corresponde à teoria G3. Entre essas duas teorias está a G3X e G3X(CCSD). Neste trabalho combinamos o pseudopotencial CEP com essas duas teorias, dando origem as teorias G3X-CEP e G3X(CCSD)-CEP, sendo aplicadas ao conjunto teste G3/05 com erro médio absoluto de 1,18 kcal mol-1 para ambas adaptações, enquanto que a versão com todos os elétrons, G3X, apresenta erro médio absoluto de 1,01 kcal mol-1. Em função dos excelentes resultados destas teorias, adaptamos o mesmo pseudopotencial na teoria G4. O maior desafio nesta combinação foi a adaptação das funções de bases aug-cc-pVQZ e aug-cc-pV5Z, algo não demonstrado na literatura. A teoria G4CEP resultante e aplicada ao conjunto de teste G3/05 apresentou erro médio absoluto de 1,09 kcal mol-1 enquanto o método G4 original apresentou erro de 0,83 kcal mol-1. As teorias G3X-(CEP) e G4CEP foram também utilizadas nos estudos de algumas propriedades de aminoácidos proporcionando resultados muitos bons quando comparados com outros resultados reportados na literatura. As teorias G3X-(CEP) e G4CEP foram aplicadas com o método de solvatação COSMO e CPCM para estudos de pKas, apresentando resultados ±2,5 unidades de pKa. Finalmente, o pseudopotencial Stuttgart/Dresden foi adaptado na teoria G3MP2 para o estudo de 20 moléculas contendo metais de transição, mostrando resultados com desvios de 3,26 a 1,05 kcal mol-1 em comparação aos dados experimentais, com baixo custo computacional, quando comparados aos cálculos com todos os elétronsAbstract: The family of composite methods known as Gaussian n or simply Gn is one of the most widely used to calculate thermochemical properties with high accuracy. The G4 theory is the latest version and the most widely used corresponds to the G3 theory. G3X and G3X(CCSD) are intermediate versions of these two theories. In this work the pseudopotential CEP was combined with these two theories yielding the G3X-CEP and G3X(CCSD)-CEP versions, and applied to the G3/05 test set with mean absolute error of 1.18 kcal mol-1 for both adaptations, while the G3X all-electron version presented a mean error of 1.01 kcal mol-1. Considering the excellent results provided by both adaptations, we modified the G4 theory by including the same pseudopotential and it was referred to as G4CEP theory. The major challenge in this adaptation was the modification of aug-cc-pVQZ and aug-cc-pV5Z basis set, something not shown in the literature. The G4CEP theory was applied to the test set G3/05 providing a mean absolute error of 1.09 kcal mol-1, while the original G4 method presented deviation of 0.83 kcal mol-1. The G3X-(CEP) and G4CEP theories were also applied to study the pKa of some aminoacids by including solvent effects from COSMO and CPCM and achieving results with accuracy of ± 2.5 units of pKa. Finally, the Stuttgart/ Dresden pseudopotential was included in the G3MP2 theory for the study of 20 molecules containing transition metals, showing results with erros in the range of 3.26 and 1.5 kcal mol-1 in comparison with the experimental data, with low computational costs when compared to all-electron calculationsDoutoradoFísico-QuímicaDoutor em Ciências14276.411.2994.04032013FAPEA