Correlación entre reactividad, energía de formación del dímero e intensidad de la unión hidrógeno en el nucleófilo en reacciones de SNAr en solventes apróticos

F. BERGERO; S. B. RAMOS; C.E.S. ALVARO

Mendoza

Simposio; Simposio Nacional de Química Orgánica; 2019

Sociedad Argentina de Investigación en Química Orgánica

La Sustitución Nucleofílica Aromática (SNAr) es un tipo de reacción de importancia en sistemas biológicos y procesos industriales que puede proceder a través de diferentes mecanismos. Si reacciones SNAr con aminas y sustratos aromáticos activados por grupos atractores de electrones se realizan en solventes de baja permitividad, se establecen interacciones débiles no covalentes como la unión hidrógeno (unión H), las que determinan un tercer orden en amina en la ley cinética [1]. En estos casos se ha propuesto el mecanismo nucleófilo dímero, en que el nucleófilo atacante es un dímero de la amina formado por unión H.En estudios anteriores [1] determinamos experimentalmente la reactividad de reacciones SNAr de 2,4-dinitroclorobenceno con 3-dimetilamino-1-propilamina, 1-(2.aminoetil)piperidina, N-(3-aminopropil)morfolina, 2-guanidinobencimidazol y las aminas biológicas histamina, arginina, agmatina, lisina y dopamina. En el presente trabajo informamos cálculos teóricos de dímeros y monómeros de dichas aminas. Se realizaron con el modelo DFT B3LYP/6-31++G(d,p) y el modelo de solvente SMD, calculando la energía de formación de dímeros con corrección de error de superposición de base (BSSE). Realizamos cálculos AIM [2] para determinar la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace de las uniones H inter- e intramoleculares, la cual se ha observado que es proporcional a la energía de estabilización asociada a la unión H2.Encontramos correlación positiva con un modelo exponencial (R=0.82), entre la energía de formación del dímero calculada y la reactividad (kψ,s-1) hallada experimentalmente, en los casos que la reacción procede mediante el mecanismo nucleófilo dímero. También encontramos correlación positiva exponencial (R=0.91) entre la suma de las densidades electrónicas de las uniones H (inter- e intramoleculares) del dímero, y del ?dímero intramolecular? calculadas cuando la cinética de reacción es compatible con el mecanismo SNAr clásico, que determina segundo orden en amina en la ley cinética. Se discutirán estos resultados.Referencias:1-Alvaro, C. E. S.; Bergero, F.; Bolcic, F. M.; Ramos, S. B.; Nudelman N. S. J. Phys. Org. Chem. 2016, 29(11), 565-573. doi: 10.1002/poc.3519.2-Matta, C. F.; Boyd, R. J. 2007, An Introduction to the Quantum Theory of Atoms in Molecules. In The Quantum Theory of Atoms in Molecules (eds. C. F. Matta and R. J. Boyd).