Michohidratación de cicloéteres de cinco y seis miembros

VALLEJOS, MARGARITA; PERUCHENA, NÉLIDA M.

Corrientes, capital

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

Universidad Nacional del Nordeste

En las interacciones soluto-solvente, el enlace de hidrógeno (EH) cumple un rol vital, este tipo de interacción ejerce un significante efecto sobre las propiedades microscópicas y macroscópicas de los fluidos. En la hidratación de compuestos orgánicos con grupos polares, pueden identificarse diferentes tipos de EHs, asociados con la porción hidrofílica e hidrofóbica del soluto. El tetrahidrofurano (THF) y el tetrahidropirano (THP), cicloéteres de cinco y seis miembros respectivamente, son miscibles en agua en un amplio rango de concentración, resultando necesario investigar, a nivel microscópico el proceso de hidratación, para profundizar en el conocimiento de las interacciones cicloéter-agua. En base a la Teoría del Funcional de la Densidad y la Teoría de Átomos en Moléculas (AIM), en el presente trabajo investigamos, a nivel molecular y electrónico, el rol de los distintos tipos de EHs en los complejos THF/(H2O)n y THP/(H2O)n, con n=1-4, focalizándonos en el efecto del heteroátomo sobre la hidratación hidrofóbica y viceversa. Así mismos investigamos las perturbaciones sobre las moléculas de agua, debido a la presencia del soluto. Los resultados obtenidos muestran, la formación del EH primario O-Hw···Ow, entre el heteroátomo y una molécula de agua, en todos los complejos microhidratados. Este EH posee mayor fortaleza en los complejos del THF, reflejándose en una mayor estabilidad respecto a los complejos del THP. En los complejos di, tri y tetrahidratados se observa además, la formación de EHs Ow-Hw···Ow o puentes de agua y de EHs secundarios C-H···Ow responsables de la hidratación hidrofóbica. Los complejos di y trihidratados de menor energía, presentan estructuras cíclicas, en las cuales la porción hidrofílica e hidrofóbica de los cicloéteres se encuentran conectadas a través de puentes de agua; sin embargo en los complejos tetrahidratados, la autoasociación de las moléculas de agua adquiere mayor importancia en los complejos más estables. Al aumentar el número de moléculas de agua, el efecto cooperativo de los EHs, produce un fortalecimiento de los distintos EH, y en particular del EH primario. En el espectro IR teórico de los complejos, las frecuencias de los modos de estiramiento n(Ow-Hw), asociados a los enlaces que actúan como donador de protones, se desplazan hacia el rojo y los modos n(C-H), de los enlace C-H del cicloéter que participa en el EH secundario, hacia el azul. Notoriamente se observa un desplazamiento hacia el azul de la mayoría de los modos n(C-H), de los cicloéteres aún en ausencia del EH secundario. Este hecho sugiere que la formación del EH principal, afecta a las interacciones intramoleculares de los cicloéteres, en las cuales están involucradas los pares libres del heteroátomos, ocurriendo una disminución en las energías hipercojugativas de transferencia de carga intramolecular. Por otra parte, a medida que aumenta el tamaño de los complejos, la molécula de agua que se encuentra asociada al EH primario, adquiere una carga parcial positiva y la que interactúa con la porción hidrofóbica, una carga parcialmente negativa, a consecuencia de la transferencia de carga concertada, entre el soluto y las moléculas de agua. 2O)n y THP/(H2O)n, con n=1-4, focalizándonos en el efecto del heteroátomo sobre la hidratación hidrofóbica y viceversa. Así mismos investigamos las perturbaciones sobre las moléculas de agua, debido a la presencia del soluto. Los resultados obtenidos muestran, la formación del EH primario O-Hw···Ow, entre el heteroátomo y una molécula de agua, en todos los complejos microhidratados. Este EH posee mayor fortaleza en los complejos del THF, reflejándose en una mayor estabilidad respecto a los complejos del THP. En los complejos di, tri y tetrahidratados se observa además, la formación de EHs Ow-Hw···Ow o puentes de agua y de EHs secundarios C-H···Ow responsables de la hidratación hidrofóbica. Los complejos di y trihidratados de menor energía, presentan estructuras cíclicas, en las cuales la porción hidrofílica e hidrofóbica de los cicloéteres se encuentran conectadas a través de puentes de agua; sin embargo en los complejos tetrahidratados, la autoasociación de las moléculas de agua adquiere mayor importancia en los complejos más estables. Al aumentar el número de moléculas de agua, el efecto cooperativo de los EHs, produce un fortalecimiento de los distintos EH, y en particular del EH primario. En el espectro IR teórico de los complejos, las frecuencias de los modos de estiramiento n(Ow-Hw), asociados a los enlaces que actúan como donador de protones, se desplazan hacia el rojo y los modos n(C-H), de los enlace C-H del cicloéter que participa en el EH secundario, hacia el azul. Notoriamente se observa un desplazamiento hacia el azul de la mayoría de los modos n(C-H), de los cicloéteres aún en ausencia del EH secundario. Este hecho sugiere que la formación del EH principal, afecta a las interacciones intramoleculares de los cicloéteres, en las cuales están involucradas los pares libres del heteroátomos, ocurriendo una disminución en las energías hipercojugativas de transferencia de carga intramolecular. Por otra parte, a medida que aumenta el tamaño de los complejos, la molécula de agua que se encuentra asociada al EH primario, adquiere una carga parcial positiva y la que interactúa con la porción hidrofóbica, una carga parcialmente negativa, a consecuencia de la transferencia de carga concertada, entre el soluto y las moléculas de agua.