Interacciones π-hole : El caso de los trihaluros de boro. Un estudio basado en los mapas de potencial electrostático molecular y el laplaciano de la densidad electrónica
Fecha
2014Autor
Buralli, Gabriel Jesús
Duarte, Darío Jorge Roberto
Peruchena, Nélida María
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
Las interacciones moleculares juegan un importante rol en muchas áreas de la química, además desempeñan un
papel fundamental en la estabilización de macromoléculas biológicas como las proteínas. El estudio teórico de dichas
interacciones se ha convertido en un área de gran interés, dado que permite explorar y conocer las características de
las mismas, posibilitando de esta manera el desarrollo y la funcionalización de nuevas estructuras moleculares y
nanomateriales, con propiedades fisicoquímicas particulares.
En este trabajo se ha realizado un estudio teórico de las interacciones mediadas por boro, es decir aquellas en la que
el átomo de boro interacciona con una base de Lewis. El boro presenta una atracción particular por regiones
moleculares con concentración de carga electrónica, dado que es deficiente en electrones por poseer un orbital
vacante 2p0 en dirección perpendicular al plano molecular. Politzer y col. han denominado a esta región de la molécula
con baja densidad electrónica como π-hole y lo definen como una región de baja densidad electrónica que es
perpendicular al plano molecular. El origen de estas interacciones resulta de la atraccion entre el π-hole del ácido de
Lewis y la acumulación de densidad electrónica en la base de Lewis.
En el presente trabajo se han estudiado los sistemas formados entre los ácidos de Lewis BX3 (con X=-H,-F,-Cl,-Br)
frente a distintas bases de Lewis como NH3, S(CH3)2, y O(CH3)2, los cálculos se realizaron a nivel MP2/aug-cc-pVTZ//
B3LYP/6- 311G(d,p). Los cálculos topológicos de la distribución de la densidad se realizaron con los programas AIM
2000 y AIMAll. Los mapas de potencial electrostático molecular fueron calculados al mismo nivel y montados sobre
isosuperficies moleculares de densidad electrónica constante de 0,001 ua.
Los resultados son consistentes con los obtenidos por otros investigadores, y permiten evidenciar que la fortaleza
como ácidos de Lewis de los derivados del borano aumentan en el sentido BF3<BCl3<BBr3. Los rangos de energía de
interacción para los complejos oscilan entre -4 a -30 kcal/mol. El análisis revela un cambio en la hibridación del átomo
de boro en el complejo respecto de los monómeros aislados, de una estructura trigonal planar (hibridación sp2) en el
monómero, a una estructura tetraedrica (hibridación sp3) en el complejo.
El análisis topológico de la densidad de carga electrónica y su Laplaciano muestran claramente que la interacción de
los complejos enlazados por boro se produce entre la región de depresión de densidad electrónica que presenta el
átomo de boro y la región de acumulación de carga electrónica de la base de Lewis. El análisis topológico del
Laplaciano de la densidad electrónica muestra la redistribución electrónica del par libre de la base de Lewis luego de la
formación del complejo.
Por otra parte, el estudio de los puntos críticos del Laplaciano de la densidad electrónica de la concentracion de carga
de la capa de valencia de los trihaluros de boro resultó de gran utilidad para evaluar el comportamiento atípico que
presenta el BF3 como ácido de Lewis, con respecto a BCl3 y BBr3. La información cuantitativa obtenida de los puntos
crticos (3,-3), (3,-1) y (3,+1) permite comprender de una manera más profunda las redistribuciones electrónicas que se
producen en la molécula luego de la formación del complejo.