Direccionalidad de los enlaces de halógeno. Fundamento físico en base a la teoría QTAIM.

DARÍO J. R. DUARTE; GLADIS L. SOSA; NÉLIDA M. PERUCHENA

Cordoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción. Un enlace de halógeno, EA, se define como una interacción de corto alcance del tipo A−X···B, donde X es normalmente yodo, bromo, cloro, y en menor medida flúor, B es una base de Lewis y A es un grupo al que el halógeno está unido covalentemente. Los EAs son interacciones no covalentes muy importantes en los campos de reconocimiento molecular, ingeniería cristalina, química supramolecular y el diseño de nuevos fármacos, pero además, debido al hecho de que tanto el átomo de halógeno (X) como la base de Lewis (B) son por lo general átomos con carga parcial negativa, hace que sean sistemas muy interesantes para estudios teóricos. Los cálculos de estructura electrónica se realizaron con el programa Gaussian03 al nivel MP2/6-311++G(2d,2p). El análisis topológico de la densidad electrónica, r(r), y su función Laplaciana, Ñ2r(r), se realizó con el programa AIM2000. Objetivo. En el presente trabajo, se realiza un estudio profundo de la distribución electrónica y los reordenamientos electrónicos que se producen en los complejos A?X∙∙∙NH3 (A=?H, ?CN, ?F y X=F, Cl, Br, I), con el objeto de entender cuál es el fundamento físico que dirige las interacciones X···N. Resultados. Los parámetros geométricos calculados, revelan que, el ángulo de enlace A?X∙∙∙N es cercano a los 180º, y las distancias interatómicas X···N son más cortas que la suma de los radios de van der Waals correspondientes, lo cual indica que la nube electrónica de la base (NH3) penetra en la nube electrónica del átomo de halógeno X y viceversa. El análisis topológico de r(r) muestra que existe una línea de máxima densidad electrónica que conecta al halógeno X con el nitrógeno del amoníaco, lo que indica que entre estos dos átomos existe una interacción estabilizante. El Ñ2r(r), es una herramienta que identifica las regiones de una molécula donde la carga electrónica está concentrada y donde está diluida. El análisis topológico de este campo escalar, muestra claramente que, la alineación del máximo de concentración de carga de la base (NH3) con el mínimo de concentración de carga del ácido (A?X) es la razón física que justica la estabilidad de estas interacciones. Las propiedades topológicas integradas sobre las cuencas atómicas son una herramienta útil para analizar las variaciones electrónicas que experimentan los átomos cuando estos forman parte de una interacción. En particular el momento dipolar atómico, da una idea directa de cómo se afecta la densidad electrónica de un determinado átomo, cuando este pasa a formar parte de una interacción interatómica. En los complejos estudiados, se observa un incremento del momento dipolar del átomo de nitrógeno, │M(WN)│, respecto de la base aislada. Es decir, como resultado de la complejación, existe una reordenamiento de la densidad electrónica en todo el complejo, que se manifiesta en un incremento del │M(WN)│. Este incremento es directamente proporcional a la fortaleza de la interacción X···N. Conclusión. El análisis conjunto de la topología de la densidad electrónica y de su función Laplaciana, indican claramente que la atracción electrostática, entre el núcleo de halógeno y la nube electrónica del par libre del nitrógeno, dirige la interacción X···N.