Estudio de la reactividad del cloronitrobenceno en la sustitución nucleofílica de Vicarius - Castellanos López, María Alejandra (2016)
Se presenta un estudio experimental y computacional de la reactividad del cloronitrobenceno en la sustitución nucleofílica de Vicarius. Se sintetizaron los derivados de los isómeros estructurales de cloronitrobenceno con clorometilfenilsulfona y se compararon con datos computacionales. La parte experimental incluyó la síntesis, purificación y caracterización de los productos de la sustitución nucleofílica de Vicarius (cromatografía de capa fina, cromatografía en columna y espectroscopía infrarroja). Para la parte computacional, se utilizó el programa de modelamiento electrónico estructural GAUSSIAN 03, para obtener la geometría optimizada, las energías y las propiedades espectroscópicas de las estructuras que intervinieron en las reacciones (espectro infrarrojo y espectro de resonancia magnética nuclear). En la síntesis experimental, se obtuvieron los isómeros estructurales, de acuerdo a la orientación de los sustituyentes, en las posiciones orto, meta y para, con porcentajes de rendimiento que van del 4,36% para el producto 6 ((6-nitro-2-clorobencil)fenilsulfona), al 83,28% para el producto 1 ((2-nitro-5-clorobencil)fenilsulfona). Se realizó un análisis de espectroscopía infrarroja para cada producto, en donde los picos característicos se encontraron en el rango de frecuencia de 2000 cm-1 a 520 cm-1, pero la intensidad de los picos varió, caracterizando de esa manera cada compuesto. Se obtuvieron los espectros computacionales tanto para los productos como para los reactivos y se compararon con los espectros experimentales, con buena correlación en la posición de los principales picos. Se obtuvieron los espectros de resonancia magnética nuclear (RMN) computacionales de los productos, 1H RMN y 13C RMN. En el caso de los espectros 1H RMN, se presentaron diez ambientes electrónicos en cada molécula, mientras que en los espectros 13C RMN fueron trece, de acuerdo a lo esperado para la estructura de cada molécula estudiada. Los valores de los desplazamientos químicos en los espectros 1H RMN se compararon con datos bibliográficos, logrando de esa manera una identificación analítica y completa de los productos isoméricos. En el estudio termodinámico se obtuvieron entalpías estándar de reacción negativas, con valores entre -369,247 kcal. mol-1 (6° Reacción) y -375,936 kcal. mol-1 (2° Reacción), lo que demuestra que la síntesis de los derivados de los cloronitrobencenos con clorometilfenilsulfona es un proceso exotérmico. La comparación de los resultados experimentales con los obtenidos por métodos computacionales fue bastante exacta. Esto promueve la utilización de métodos computacionales con síntesis orgánica, como medios de estudio para un análisis más completo sobre la química orgánica experimental.