Naturaleza electrónica de las interacciones de enlace de hidrógeno involucradas en la monohidratación del tetrahidropirano

VALLEJOS, MARGARITA; ANGELINA, EMILIO; PERUCHENA, NÉLIDA

Corrientes

Jornada; Comunicaciones Cientificas y Tecnológicas 2008; 2008

Secretaría General de Ciencia y Técnica-Univ. Nac. del Nordeste

La hidratación de compuestos orgánicos con grupos polares, generalmente conlleva la formación de enlaces de hidrógeno (EHs) propio e impropio, asociados a la porción hidrofílica e hidrofóbica de la molécula respectivamente. Recientemente Mizuno y colaboradores propusieron un nuevo modelo hidratación para estos compuestos, a través del EH bifuncional, en el cual, la molécula de agua cumple un papel dual, como aceptor y dador de protones, interactuando con ambas porciones del soluto simultáneamente, sin embrago el conocimiento de su naturaleza es relativamente escaso. Con el fin de profundizar en el conocimiento de las interaccione EHs, focalizándonos en las características particulares de los EH bifuncionales, en el presente trabajo se realiza un estudio de la distribución de la densidad electrónica del complejo tetrahidropirano/agua (THP/H2O), en el marco de la teoría del Funcional de la Densidad y de la teoría de Átomos en Moléculas. Todas las estructuras monohidratadas de partidas, fueron halladas empleando el método semicontinuo de hidratación  implementado en el programa AGOA 2.0. Se realizó la optimización geométrica a nivel B3LYP/6-31G**, obteniéndose seis conformaciones de mínimos energéticos (A–F). Con el propósito de mostrar la influencia de los distintos tipos de EHs en la formación de complejos monohidratados llevamos a cabo el cálculo de las propiedades topológicas locales y las propiedades atómicas promedio sobre todos los átomos del complejo a nivel B3LYP/6-311+G**, con el programa AIM 2000. Mediante el programa NBO 3.0, realizamos un análisis poblacional basado en los orbítales naturales de enlace (NBO). Todos los cálculos se realizaron con el programa Gausiann 03. Nuestros resultados en base al cálculo de energía de interacción corregida por error de superposición de base, muestran la existencia de solo tres configuraciones estables (A–C), revelando que el EH bifuncional, >O...Hw-Ow...H-C (w=agua), brinda mayor estabilidad al THP/H2O (estructura A), sin embargo cuando se produce la formación del complejo únicamente a través del EH propio O...Hw-Ow, la estabilidad disminuye suavemente (estructura B) y cuando se forma por medio del EH impropio C-H...Ow , decae bruscamente (estructura C). Comprobamos que la formación del EH bifuncional es favorecida energéticamente por el excesivo incremento de la población electrónica sobre el átomo Ow, convirtiéndose por aumento de su electronegatividad en mejor aceptor de protones; a su vez este átomo se estabiliza más que en la estructura B (EH propio), presentando un significativo decrecimiento en la energía atómica promedio. A través del análisis NBO encontramos que el par libre del Ow actúa como reservorio de densidad electrónica, este puede proveer o quitar densidad electrónica, según sean los requerimientos para hacer factible la interacción EH y por lo tanto la formación del complejo.