Nos últimos anos muito esforço tem sido devotado por parte da comunidade teórica para o desenvolvimento de metodologias que possam ser utilizadas para o estudo de reações químicas em solução. Vários processos reativos de interesse bioquímico, ambiental ou tecnológico ocorrem em meio solvente, que desempenha um papel fundamental na estabilização de das espécies presentes ao longo da coordenada de reação, portanto, impactando na cinética e termodinâmica da reação. Para reações envolvendo compostos contendo metais de transição em solução, o tratamento teórico se torna mais complicado devido ao fato que o solvente pode participar efetivamente da reação através de reações de troca de ligantes e/ou pode reagir com espécies coordenadas ao centro metálico. Somado a isso, o composto usualmente possui uma variedade de multiplicidade de spins acessíveis, podendo ocorrer cruzamentos de spin. Métodos modernos de simulação computacional, metodologias híbridas do tipo QM/MM, em conjunto com cálculos de estrutura eletrônica dependentes e independentes do tempo, vem sendo utilizados no nosso grupo para a compreensão o estudo de processos reativos em solução envolvendo compostos orgânicos e complexos metálicos em solução. De particular interesse são: (1) reações de transferência de grupos fosforil e sulfonil, oxidação de alcanos em solução, reações de troca de ligantes, reações de transferência prótons no estado excitado, entre outras.
Publicações representativas:
Oliveira, T. C. F.; Carmo, L. F. V.; Murta, B.; Duarte, L. G. T. A.; Nome, R. A.; Rocha, W. R.; Brandão, T. A. S. Effective targeting of proton transfer at ground and excited states of ortho-(2′-imidazolyl)naphthol constitutional isomers. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17 (4), 2404–2415. 
Ferreira, D. E. C.; Boldt, I. S.; De Almeida, W. B.; Rocha, W. R.; Nome, F. Quantum mechanical/effective fragment potential (QM/EFP) study of phosphate diester cleavage in aqueous solution. Comput. Theor. Chem. 2014, 1043, 5–12.
Aguilar, C. M.; Rocha, W. R. Ligand Exchange Reaction Involving Ru(III) Compounds in Aqueous Solution: A Hybrid Quantum Mechanical/Effective Fragment Potential Study. J. Phys. Chem. B 2011, 115 (9), 2030–2037.
Ferreira, D. E. C. C.; Florentino, B. P. D. D.; Rocha, W. R.; Nome, F. Quantum Mechanical/Effective Fragment Potential (QM/EFP) Study of Phosphate Monoester Aminolysis in Aqueous Solution. J. Phys. Chem. B 2009, 113 (44), 14831–14836.
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