Efecto Inductivo. Un estudio basado en la topología de la distribución del Laplaciano de la densidad de carga electrónica.

DUARTE, DARIO J. R.; SOSA, GLADIS LAURA; PERUCHENA, NELIDA

Mar del Plata, Bs.As. Argentina.

Simposio; XVI Simposio Nacional de Investigaciones en Química Orgánica y Primer Simposio Iberoamericano de Qca Orgánica, SIBEAQO.; 2007

Sociedad Argentina de Investigación en Química Orgánica.

La teoría de átomos en moléculas desarrollada por Bader en la década del 80 brinda un puente entre las rigurosos principios de la mecánica cuántica y los conceptos químicos. Mediante esta teoría los átomos y moléculas son considerados como un sub sistema cuántico, donde se cumplen las leyes física que permiten entender “sobre  la naturaleza de los enlaces químicos”. La IUPAC describe al Efecto Inductivo como “La polarización de los enlaces químicos debido a desplazamientos de sus pares electrónicos en la dirección de los grupos electronegativos”. Recientemente [1] ha aparecido en la bibliografía un trabajo sobre el efecto inductivo en base a la Función de Localización Electrónica, ELF. Basados en nuestro estudio anterior [2] sobre la estabilidad relativa de varias especies isoméricas de carbocationes, (n-butonios),  mediante el análisis de la topología del Laplaciano de la densidad de carga electrónica, hemos observado que dependiendo del sitio de inserción del protón, la estabilidad de la especie protonada depende del modo o el camino por el cual cada especie carbocationica esparce su carga positiva sobre la molécula completa, o en otras palabras, la estabilización se logra por deslocalización de la densidad electrónica a lo largo de los enlaces sigma C-C y sigma C-H, hacia el sitio de protonación, donde el carbono cargado positivamente se comporta como un átomo electronegativo. En todos los casos (11 isómeros) observamos que en el sitio de protonación, sobre el hidrógeno, aumenta la acumulación de la densidad de carga electrónica sobre el punto crítico, PC, (3,-3) de la función negativa del Laplaciano de la densidad de carga electrónica. Simultáneamente se produce un corrimiento o desplazamiento de los PCs de máxima concentración en la capa de valencia, (VSCC), de los átomos de carbono en los distintos enlaces sigma C-C. Estos desplazamientos decrecen a medida que nos alejamos del sitio de protonación y pueden ser cuantificados. La idea de este trabajo es la de estudiar el efecto del sustituyente sobre la distribución de la densidad electrónica y de su función Laplaciana en CH3-(CH2)n-CH2-X (con X= H, CH3, NH2, OH, F, CN, COH, NO2, NH3+ y OH2+ ) de manera de cubrir un amplio rango de efectos de sustituyentes. El estudio se realiza en el marco de la teoría del funcional de la densidad, utililizando el híbrido B3LYP con el conjunto de funciones base 6-311++G(d,p) empleando el programa Gaussian03,  y de la Teoría Cuántica de Átomos en Moléculas (QTAIM) utililizando el programa AIM2000. En él nos centramos en el análisis de las propiedades locales de los PCs de máxima VSCC, al que se encuentra unido el sustituyente y en la capa de valencia de los sucesivos átomos de carbonos adyacentes –(C-C)n–C-X. También se analizan las variaciones de las propiedades locales en los PCs de enlace y en las poblaciones electrónicas (atómicas) en la cuenca de los átomos de carbono. Nuestros resultados nos permiten discrepar fuertemente con los resultados recientemente publicados [1] donde se establece que el efecto inductivo es un fenómeno “local”