Análisis topológico de enlaces de halógenos F/Cl∙∙∙pi por medio de la teoría cuántica de átomos en moléculas.

DARÍO J. R. DUARTE; NÉLIDA M. PERUCHENA

Corrientes

Jornada; Reunión de Comunicaciones Científicas y Tecnológicas de la UNNE; 2010

UNNE

Los enlaces de halógenos, EAs, son interacciones no covalentes similares a los enlaces de hidrógeno, donde el átomo puente en lugar de ser un H es un átomo de halógeno (F, Cl, Br o I). Actualmente, estas interacciones juegan un rol muy importante en muchas aéreas de vanguardia de la química moderna. En los EAs convencionales, la energía de interacción se incrementa en el orden F > Cl > Br > I y depende además de la capacidad ?atractora de electrones? del grupo unido al halógeno. Recientemente nuestro grupo ha reportado que los halógenos unidos por EA tienen una pequeña región de depleción de densidad electrónica centrado en la región antienlazante a lo largo de la extensión del enlace D-X, y que ésta depleción de carga es la responsable de que los halógenos interaccionen electrostáticamente con regiones ricas en electrones, como los pares libres de átomos aceptores (O, N, S, etc). Por otra parte, previamente se ha considerado que el átomo de flúor no podía formar EAs. Sin embargo Politzer y colaboradores han observado que el mismo es capaz de participar en interacciones débiles con átomos ricos en electrones. Además, recientemente un estudio cristalográfico sobre moléculas orgánicas y estructuras proteicas reveló que el flúor es el átomo que más interviene en contactos C-X (con X=F, Cl, Br, I). Con el objeto de ganar conocimiento acerca de la naturaleza de estas interacciones, llevamos a cabo un estudio teórico de las propiedades topológicas de la distribución de densidad de carga electrónica y de su función Laplaciana, en el marco de la Teoría Cuántica de Átomos en Moléculas, QTAIM, en complejos del tipo D-X∙∙∙C, donde X= F y Cl; D= -CN y n=1 y 2. Las geometrías de todos los monómeros y complejos estudiados fueron optimizadas sin ninguna restricción con el paquete de programas Gaussian 03, utilizando el método MP2 con el conjunto de funciones bases aug-cc-pVTZ. Las energías de interacción de los complejos fueron calculadas y corregidas por BSSE. Los cálculos de las propiedades topológicas de la densidad de carga electrónica y de su función Laplaciana fueron realizados con el paquete de programas AIM2000 sobre las funciones de onda obtenidas al nivel. Nuestros cálculos, demuestran que el átomo de flúor es capaz, no solo de formar EAs convencionales, como lo manifestarán Politzer y colaboradores, sino que también es capaz de producir interacciones estabilizantes cuando interacciona con electrones de las moléculas. La topología del Laplaciano de la densidad de carga electrónica demuestra que la formación de los complejos estudiados resulta de la interacción entre la densidad de carga electrónica de la nube de las moléculas aceptoras y la depleción de carga electrónica que presenta el átomo puente (F o Cl) en la región axial antienlazante, en la dirección del enlace D-X. Estos resultados son interesantes teniendo en cuenta que una práctica habitual en la síntesis de compuestos orgánicos y biológicos consiste en el reemplazo de H por F.