“Auto-agregación de líquidos iónicos N-alquilimidazólicos en solución acuosa"

MARÍA SOFÍA INGIGNOLI, C. ADAM Y G. FORTUNATO

Villa Carlos Paz

Simposio; XVIII Simposio Nacional de Química Orgá¡nica; 2011

El proceso de auto-agregación de líquidos iónicos (LIs) como surfactantes en solución acuosa ha sido el foco de recientes investigaciones. LIs con cadenas alquílicas largas como sustituyentes pueden experimentar auto-agregación ó micelación en solución acuosa, si bien el conocimiento de las estructuras supramoleculares que forman estos compuestos y su comportamiento en solución es limitado. Debido a su versatilidad estructural los LIs pueden considerarse como una única clase de “surfactantes diseñados” en los cuales las cabezas polares y los contraiones pueden variarse ampliamente. El propósito de este trabajo es investigar las propiedades de soluciones acuosas de LIs próticos constituidos por cationes N-alquilimidazólicos (con N= octilo, decilo y dodecilo), y los aniones tetrafluorborato (BF4 -), trifluoracetato (CF3CO2 -) y metanosulfonato (CH3SO3 -). Estos LIs fueron convenientemente sintetizados y purificados. El proceso de agregación fue evaluado determinando la concentración de agregación crítica (CAC) mediante medidas conductimétricas y por espectroscopía Uv-Vis de absorción y fluorescencia empleando indicadores adecuados. Las sondas seleccionadas fueron Nile Red (NR), su 2-hidroxiderivado (HONR) y Pireno. Adicionalmente para cada sistema se determinó el número de agregación promedio (Nag) por fluorescencia molecular en estado estacionario, aplicando el fenómeno de quenching. La formación de micelas resultó altamente dependiente de la naturaleza del anión, siendo el anión BF4 - el menos eficiente en promover la agregación, observándose menor CAC a mayor longitud de la cadena alquílica, como era lo esperado. Las pruebas NR e HONR resultaron altamente sensibles tanto en absorción como en fluorescencia, evidenciado en el notorio cambio en sus propiedades ópticas entre el agua pura y las soluciones acuosas de los LIs. Esto posibilitó evaluar la región pre-micelar y de esta forma caracterizar en forma más integral al proceso de agregación. La polaridad del microentorno micelar de las pruebas fue estimada empleando el parámetro de polaridad ET(30). Los resultados indican que la localización más probable de las sondas cuando la micela ya está formada es la región cercana a la interfase. Los valores de Nag no resultaron dependientes de la naturaleza del anión del LI pero sí de la longitud de la cadena alquílica en el catión. A mayor cadena alquílica menor número de moléculas promedio de LI necesarias para formar la micela. Se concluye que un grupo imidazólico mono-alquilsustituido como cabeza polar puede promover la formación de agregados micro-heterogéneos dependiendo de la longitud de la cadena alquílica y de la naturaleza del contraión. Las micelas catiónicas estudiadas exhiben valores de CAC menores que las correspondientes derivadas de LIs N,N-dialquilimidazólicos con igual anión y longitud de cadena alquílica