Estudio estructural y electrónico de enlaces de hidrógeno bifuncionales en la hidratación del tetrahidropirano

VALLEJOS, MARGARITA; ANGELINA, EMILIO; PERUCHENA, NÉLIDA

Tandil

Congreso; XV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2007

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Los enlaces de hidrógeno, EHs, juegan un rol clave en la hidratación de compuestos orgánicos con grupos polares. Debido a la dificultad en determinar las posiciones de los H en cristales, en muchos casos los datos experimentales no son suficientes para dar certeza de su existencia. En esta situación los cálculos teóricos basados en la densidad electrónica pueden brindar una contribución interesante. Por esta razón en el presente trabajo se realiza un estudio teórico de las interacciones moleculares en el complejo tetrahidropirano/agua, THP/H2O, en relación (1:1) sobre geometrías optimizadas (B3LYP/6-31G**) con el programa Gaussian 98. Se realiza un detallado análisis topológico de la densidad de carga electrónica en base a la teoría de “Átomos en Moléculas”, AIM, utilizando funciones de ondas obtenidas a nivel B3LYP y MP2, empleando los conjuntos bases 6-31G** y 6-311+G**. Se calculan, además de las propiedades locales, las propiedades atómicas promedio sobre todos los átomos. Para analizar la redistribución y la transferencia de carga, TC, en el complejo THP/H2O se efectúa un análisis de los orbitales naturales de enlace, NBO. Los resultados muestran la formación de dos EHs, convencional Ow-H...OTHP (w= H2O) y bifurcado no convencional C(3,5)THP-Ha...Ow (a= axial), caracterizados mediante a) los desplazamientos v(CH), v(OH), b) los cambios estructurales, c) las propiedades topológicas de la densidad de carga en los puntos críticos de enlace, d) las propiedades atómicas promedio y e) las TCs. En el EH bifurcado se puede apreciar que la TC desde el par libre del Ow, nOw, hacia el THP involucra una redistribución de la población electrónica sobre una amplia región de esta molécula. Por otra parte, en el Ow-H...OTHP la disminución de la población electrónica del par libre del OTHP, nOTHP, que se transfiere al antienlace sigma* Ow-Hw, produce un aumento de su población electrónica. Sin embargo otros orbitales del THP (zona remota) también disminuyen su población verificándose TCs hacia el sigma* Ow-Hw. Estos cambios se reflejan en las propiedades locales y atómicas promedio. Nuestros resultados permiten entender las relaciones de cooperación y competencia que se establecen en el complejo THP/H2O y explicar su bifuncionalidad, donde tanto el THP como el H2O se comportan simultáneamente como dadores/aceptores de H formando ambos tipos de EHs.