Interacciones moleculares no covalentes "Host-Guest" en compuestos de inclusión multimolecular

Abstract

Un área de investigación donde se observa que las interacciones no covalentes (INC) juegan un papel definitorio es sin duda la química supramolecular, mediante el autoensamblaje de moléculas, es decir, cuando varias moléculas se asocian no covalentemente para formar una caja molecular que puede alojar en su interior distintos iones como huéspedes. Las INC son responsables tanto de mantener la cavidad, como de mantener al huésped dentro de ella. La investigación de estos sistemas ha suscitado un gran interés debido a sus prometedoras aplicaciones en el secuestro de pequeñas moléculas, gases y especies iónicas.En este trabajo, hemos realizado un estudio DFT-D sobre un conjunto de compuestos de inclusión multimoleculares basados en moléculas de melanina (M) y ácido cianúrico (AC). Se analizan en profundidad las interacciones involucradas en el proceso de auto-ensamblado de varios clústeres (M4, AC4 y M2AC2) y se muestra la flexibilidad de las moléculas de M y AC para formar espacios confinados. Luego estudiamos la capacidad de los complejos para albergar especies monoatómicas iónicas y neutras como Na+, Cl- y Ar. Como así también pares iónicos, (Na+Cl-). Metodología. Se realizaron cálculos de estructura electrónica utilizando la teoría del funcional de la densidad con corrección de dispersión al nivel B97XD/6311++G(d, p). Las energías de enlace fueron calculadas con la aproximación de Fonseca Guerra, como la suma entre la energía de interacción de los complejos y la energía de deformación, ΔEbond = ΔEint + ΔEdef. La primera fue descompuesta en energía de encapsulamiento ΔEenc y energía de enlace de hidrógeno ΔEHB. Las energías de encapsulamiento fueron determinadas como la diferencia entre la energía del complejo de inclusión multimolecular y suma de la energía del anfitrión más la energía del huésped. Las INC fueron analizadas dentro de la Teoría de Átomos en Moléculas,(AIM) utilizando los programas AIMALL4 y Multiwfn. Las superficies de potencial electrostático molecular se generaron mediante el mapeo del potencial electrostático V(r) sobre las superficies de densidad electrónica. El análisis de descomposición de la energía se realizó con el programa LMOEDA.