Efecto solvente sobre la estructura y uniones hidrógeno de 4-X-2-hidroxi-acetofenonas

YAMINA A. DÁVILA; MATIAS I. SANCHO; SONIA E. BLANCO

Tucumán, Argentina

Congreso; XXVII Congreso Argentino de Química; 2008

Asociación Química Argentina, Universidad Nacional de Tucumán

Las 2-hidroxiacetofenonas (2HAP) son compuestos naturales, y que pueden ser obtenidas por métodos de síntesis, muy utilizadas en la industria para la producción de compuestos de interés químico y farmacológico. Estos compuestos poseen una variada actividad biológica, capacidad complejante y antioxidante, entre otras. La posición en la que se encuentra el grupo OH en las 2HAP permite la formación de uniones puente Hidrógeno intramoleculares (IMHB), lo cual es un factor clave en el estudio de su comportamiento fisicoquímico. Por ello, en el presente trabajo se realizó un estudio teórico utilizando un método DFT sobre la influencia del solvente y de los sustituyentes sobre el equilibrio conformacional y las IMHB de 4X-2HAPs.Se estudiaron los siguientes compuestos: 2-hidroxiacetofenona (1); 2-hidroxi-4-fluoro-acetofenona (2); 2-hidroxi-4-cloro-acetofenona (3); 2-hidroxi-4-nitro-acetofenona (4); 2-hidroxi-4-metoxi-acetofenona (5); 2,4-dihidroxiacetofenona (6) y 2-hidroxi-4-amino-acetofenona (7). Las estructuras correspondientes a mínimos de energía obtenidas a partir de la exploración de la Superficie de Energía Potencial (PES) de 4-X-2-HAP fueron optimizadas con lo métodos HF/6-31G(d) y B3LYP/6-31G(d) utilizando el programa Gaussian 03. El modelo SCIPCM fue utilizado para el análisis del efecto solvente sobre los distintos confórmeros estudiados. Las constantes de equilibrio entre las moléculas con IMHB y sin ellas fueron calculadas en agua (H2O), metanol (MeOH) y etanol (EtOH), para medir la fuerza de dichas uniones intramoleculares.Se detectaron 3 confórmeros de 4-X-2HAP con una gran estabilidad termodinámica en la exploración de la PES de estos compuestos (Fig. 1): confórmero abierto cis (A), confórmero cerrado cis (B) y confórmero trans (C). Los cálculos realizados en los solventes mencionados indican que todos los confórmeros de 4-X-2HAPs poseen una conformación totalmente plana. Además se propuso que estos confórmeros se relacionan entre sí por los siguientes equilibrios conformacionales:Confórmero A (con IMHB) Confórmero B (sin IMHB); KAB (1)Confórmero A (con IMHB) Confórmero C (sin IMHB); KAC (2)Confórmero B (sin IMHB) Confórmero C (sin IMHB); KBC (3)En las ecuaciones planteados anteriormente, KAB, KAC y KBC son las correspondientes constantes de equilibrio conformacional. En la Tabla 1, se observan los valores de las constantes obtenidas para los solventes utilizados.Entre las diversas propiedades que caracterizan a los solventes, está el parámetro de solvatación alfa. Este parámetro alfa da cuenta de la capacidad dadora de uniones puente hidrógeno (HBD) del solvente. Las constantes de equilibrio conformacional KAB, KAC y KBC calculadas presentan cambios importantes en los distintos solventes empleados. El parámetro alfa presenta los siguientes valores: 0,87 (EtOH), 0,98 (MeOH) y 1,17 (H2O).Se observa de la Tabla 1 que cuando el parámetro α del solvente aumenta se produce un incremento en KAB. Este indica que la reacción (1) se ve favorecida por solventes con mayor capacidad HBD, es decir, se favorece la formación de las moléculas sin IMHB.Teniendo en cuenta que KAB << 1 y que KAC << 1, las 4-X-2HAP investigadas se encuentran casi en forma completa como confórmero A. El porcentaje de confórmeros A, B y C es muy conveniente para comparar la fuerza de las IMHB de las 4-X-2HAP. Estos porcentajes, obtenidos a partir de las constantes de equilibrio KAB, KAC y KBC indican que la ruptura de IMHB aumenta en el orden EtOH < MeOH < H2O,lo cual confirma el hecho de que la concentración de confórmeros sin IMHB aumenta en solventes con mayor capacidad HBD.Por otra parte, la presencia de sustituyentes en la posición 4 ejerce un efecto fuerte sobre las IMHB de 4-X-2HAP, y consecuentemente sobre las constantes de equilibrio conformacional KAB, KAC y KBC. En la Fig. 2 se ilustra la magnitud EIMHB (Kcal/mol) versus la constante de Hammett del sustituyente en posición para (sigmap), donde EIMHB representa el cambio de energía libre de la reacción descripta por la Ec. (1).De la Fig. 2 se observa que las energías EIMHB disminuyen en forma lineal con la constante de Hammett sigmap. Las pendientes de las rectas obtenidas indican que el efecto del sustituyente disminuyen en el siguiente orden: EtOH > MeOH > H2O.ConclusionesA partir de los resultados obtenidos se concluye que: La constante KAB varía directamente con la constante σp, de forma tal que sustituyentes dadores de electrones dificultan el equilibrio conformacional planteado en la Ec. (1), por lo que la presencia de estos sustituyentes favorece la formación del confórmero A. Las constantes KAB, KAC y KBC dependen fuertemente del medio de reacción. El efecto del solvente sobre los equilibrios conformacionales propuestos varia de la siguiente manera, EtOH > MeOH > H2O. Debido a esto, el efecto del sustituyente es mayor en etanol que en agua.