Enlaces de hidrógeno bifuncionales >O...H(H)O...H-C en el complejo tetrahidrofurano-agua: un estudio teórico

Abstract

In this work the bifunctional hydrogen bond, HB, in THF-H2O complex, in gas phase, is studied within the framework of the Density Functional Theory. The electronic structure calculations were carried out using the B3LYP functional hybrid and the 6-31G** basis set. In order to make in deep form a electronic study about intra and intermolecular interactions involved in the bifunctional HB, the Charge Transfer Analysis on the basis of Natural Bond Orbital, NBO, was carried out in conjunction with the Atoms in Molecules, AIM, theory. Besides to verify the formation of the bifunctional hydrogen bonds in THF-H2O complex, where an only water molecule takes part like hydrogen donor r (Ow-Hw(b)…OTHF) and hydrogen acceptor (C4-H4sa…Ow) in the formation of a proper (strong or moderate strong HB) and another improper hydrogen bond (weak), the cooperative effects between the proper and improper hydrogen bonds, are analyzed. The results show that the principal characteristic in THF-H2O complex is the redistribution of the charge density over the whole molecule. In other words, the modifications on the remote parts, (Z), in Z-X-H…Y according to Hobza characteristic of the improper HB, occurs in both proper and improper HB, as a consequence of intramolecular/intermolecular donor-acceptor effects.

En este trabajo se estudia el enlace de hidrógeno bifuncional, EHbif, en el complejo THFH2O en fase gaseosa, en el marco de la Teoría del funcional de la densidad. Los cálculos de estructura electrónica se llevaron a cabo utilizando el funcional híbrido B3LYP y el conjunto base 6-31G**. Para realizar un estudio electrónico profundo de las interacciones intra e intermoleculares involucradas en el EH bifuncional, el análisis de transferencia de carga sobre la base de Orbitales Naturales de Enlace, NBO, fue llevado adelante en forma conjunta con la aplicación de la Teoría de Atomos en Molécula, AIM. Además de verificarse la formación del EHbif, donde una única molécula de agua interviene como dadora de hidrógeno (Ow-Hw(b)…OTHF) y aceptora de hidrógeno (C4 -H4sa…Ow) en la formación de un (fuerte o moderadamente fuerte) EH propio y otro (débil) EH impropio, respectivamente, se analizan los efectos cooperativos entre los EHs propios e impropios. Los resultados muestran que la redistribución electrónica sobre la molécula completa es la principal característica del complejo THF-H2O. En otras palabras, las modificaciones en la parte remota (Z), en Z-X-H…Y, que según Hobza caracteriza a los EH impropios, ocurre en ambos EH, propio e impropio, como consecuencia de los efectos donador-aceptor intra e intermoleculares.