Estudio en Base a la Densidad de Carga Electrónica de la Reacción de Protonación de Eteno Catalizada por Zeolitas Ácidas

ZALAZAR, MARÍA FERNANDA; PERUCHENA, NÉLIDA MARÍA

Mar del Plata - Argentina

Simposio; XVI Simposio Nacional de Química Orgánica. Primer Simposio Iberoamericano de Química Orgánica SIBEAQO I.; 2007

Sociedad Argentina de Investigación en Química Orgánica- SAIQO

Las zeolitas ácidas son ampliamente utilizadas como catalizadores en las reacciones de transformación de hidrocarburos debido a su alta selectividad, reactividad, estabilidad térmica. Su actividad se debe a la presencia de los sitios ácidos de Brönsted los cuales son capaces de protonar un hidrocarburo, transformándolo en un carbocatión. Estos procesos, que requieren una etapa inicial de protonación, son habitualmente usados en la industria petroquímica. El rol de los iones carbenio en las reacciones de alquenos catalizadas por zeolitas es aun hoy una cuestión de debate, dado que varios estudios evidencian que pequeñas olefinas  protonadas no existen como iones carbenio libres, sino mas bien como alcóxidos enlazados al fragmento zeolítico. Por esta razón, un estudio centrado en la distribución de la densidad de carga electrónica puede ser de gran utilidad para resolver estos interrogantes, en especial sobre la estabilización/desestabilizacion de las diferentes especies involucradas en la reacción. En este  trabajo se presenta el estudio de la distribución de carga electrónica en la reacción de protonación de eteno sobre el sitio ácido de un cluster de zeolita. El estudio se realiza en el marco en la teoría de los funcionales de densidad y la Teoría Cuántica de Átomos en Moléculas (QTAIM) a nivel DFT/B3LYP/6-31++G**// B3LYP/6-31G**. Por medio del análisis topológico de la densidad electrónica se analizan las distintas interacciones involucradas en la zona de reacción, para todas las especies involucradas, reactivos, complejo adsorbido, estado de transición y producto alcóxido. Se describen detalladamente los hechos topológicos de la ruptura y formación de enlaces y se caracterizan las interacciones entre los átomos involucrados en el sitio de reacción, para las especies en equilibrio. Además, sobre puntos seleccionados a lo largo de la coordenada de reacción, se ha analizado exhaustivamente la evolución de las propiedades atómicas integradas sobre la cuenca atómica para el átomo de hidrógeno que esta siendo transferido, como para el oxígeno acídico. Nuestros resultados muestran que en el estado de transición las interacciones dominantes son de naturaleza parcialmente electrostática y parcialmente covalente, encontrándose que la contribución covalente al enlace que se forma -como consecuencia de la transferencia del hidrógeno- aumenta con el incremento de la concentración y acumulación de la densidad de carga electrónica a lo largo de la trayectoria de enlace entre los átomos unidos. Por ultimo el enlace C-O formado en el producto alcóxido puede describirse como una ?débil interacción compartida?.