“Formación de micelas de líquidos iónicos del tipo N, N-dialquilimidazólicos en solución acuosa.”

FORTUNATO, G. G.; BRAVO, M. V.; GUILARDUCCI, A. G.; ADAM, C. G

Mendoza, Argentina.

Simposio; XVII Simposio Nacional de Química Orgánica.; 2009

En los últimos años los líquidos iónicos (LIs) basados en cationes 1-alquil-3-metilimidazolio [CnMIM]+ han recibido particular atención. Una propiedad interesante de estas sales orgánicas es la de poseer un carácter intrínsecamente anfifílico cuando el grupo alquilo es una cadena hidrocarbonada larga. Para cadenas, por ejemplo, con ocho ó más átomos de carbono estos líquidos iónicos pueden actuar como surfactantes, formando micelas en solución acuosa. Por su parte, la cadena alquílica puede formar parte del anión de estas sales, pudiendo también formar sistemas micro-heterogéneos tipo micelares. Los objetivos del presente trabajo incluyen la síntesis de líquidos iónicos del tipo N,N-dialquilimidazólicos con potenciales propiedades anfifílicas, tanto en el catión como en el anión, y su caracterización físico-química conducente a la evaluación de su microestructura, por medio de técnicas específicas relacionadas con la determinación de la concentración micelar crítica (CMC). En esta dirección, se sintetizaron los líquidos iónicos: bromuro de 1-dodecil-3-metilimidazolio [C12MIM][Br] y dodecilsulfato de 1-butil-3-metilimidazolio [C4MIM][C12H25SO4]. El primero representando a un potencial surfactante catiónico y el segundo a uno aniónico. La determinación de la CMC se efectuó por conductimetría y por espectroscopía de absorción UV-Vis empleando como indicadores solvatocrómicos a la N,N-dietil-4-nitroanilina (DENA) y al Nile Red (NR), este último como prueba hidrofóbica. Para cada prueba se analizaron los cambios de absorbancia y longitud de onda con el aumento en la concentración del LI en la solución acuosa. Los distintos métodos rindieron valores de CMC similares. El valor obtenido promedio para la micela catiónica (9.5 10-3 M) resultó estar en correspondencia con su mayor resto hidrofóbico, en referencia a los LIs homólogos N-octilo y N-decilo estudiados previamente. Estas magnitudes son inferiores a su vez a las correspondientes a bromuros de alquiltrimetilamonio con equivalente cadena alquílica. Por su parte, la micela aniónica (formada por el LI con anión dodecilsulfato) presenta una CMC (1.9 10-3M) cuatro veces inferior al surfactante dodecilsulfato de sodio (SDS). Adicionalmente se determinó el número promedio de contraiones por ión de surfactante en la micela  (b). Su magnitud (0,48) resultó menor que para el SDS (0,73), indicando una incorporación del catión [C4MIM]+ más restringida en la interfase. Este mayor catión es más efectivo en la disminución de la repulsión electrostática intramicelar permitiendo una menor CMC. Si bien ambas pruebas solvatocrómicas resultaron idóneas para estudiar el proceso de agregación de LIs en solución acuosa, el NR, al ser muy poco soluble en agua, experimenta un notorio aumento de su absorbancia al formarse la micela, consecuencia de una más efectiva solubilización. Ambas pruebas indican un medio relativamente polar, por lo que puede inferirse que se encuentran  en la interfase, sin embargo, por lo expresado anteriormente, el NR sería más sensible a este microentorno que el indicador DENA, encontrándose preferencialmente en la interfase y no en la masa acuosa. La presencia del grupo dialquilimidazólico tanto como cabeza polar como contraión en los LIs estudiados permite la formación de micelas.