Desarrollo de una metodología computacional eficiente para el estudio de compuestos de Manganeso coordinados con ligantes tipo Salen

Abstract

El grupo de investigacion en Compuestos de Coordinancion y Catalisis (GI3C) de la UDCA esta realizando el estudio teorico del mecanismo de oxidacion de poliolenas cuando se usan como catalizadores entidades de coordinacion con ligantes derivados de la base de Schi H2salen y metales de la primera serie de transicion. En trabajos anteriores se han obtenido resultados en los cuales el compuesto clorooxo(3,3',5,5'-'tetra(tertbutil)salofen)manganeso(III) oxida superficialmente el polietileno, obteniendo como resultado la funcionalizacion de la cadena por la inclusion de grupos ceto- e hidroxi-, los cuales activan la cadena polimerica de baja reactividad. El mecanismo de esta reaccion no se ha resuelto completamente dicultando la tarea de proponer modificaciones a la reaccion, las cuales se pueden realizar modicando el ligane por inclusión de grupos electro-atrayentes u otros grupos que alteren la densidad electronica del sistema o la rigidez de la estructura, tambien se puede llegar a proponer el uso de otros metales como atomo central. Para dilucidar el mecanismo de esta reaccion se propuso utilizar la quimica computacional, y para poder realizar este estudio, es necesario deteminar las estructuras geometricas de minima energa que representen las moleculas a estudiar de una manera adecuada, esto se consigue siguiendo un procedimiento de localizacion de mìnimos en una superficie de energía potencial (SEP), procedimiento denominado optimizacion geometrica. El presente trabajo corresponde a la primera etapa de la investigacion, la cual determino una metodologìa computacional eficiente para la optimizacion geometrica de entidades de coordinación metal-salen. El estudio realizado se compone de dos secciones: en la primera se evaluo la capacidad de los métodos semiempiricos PM6 y PM7 para pre-optimizar la estructura y servir de punto de partida a la siguiente etapa, para la segunda sección se evaluaron diferentes metodologías DFT (por sus siglas en ingles, Density Functional Theory), compuestas por un funcional de la densidad y diferentes funciones base. Se evaluaron los funcionales de la densidad B3LYP, BP68, TPSS, TPSSh Y revTPSS, combinados con las funciones base SVP, TZV, TZVP, SDD, 6-31G(d,p), y dos bases combinadas denomidas A1 y A2. La base A1 utiliza una base 6-31G para el H, una base 6-31G(d,p) para el C, N y O, mientras que para el Mn utiliza la base con pseudo-potenciales SDD. La base A2 utiliza para el Mn la base LANL2DZ también con pseudo-potenciales, y para los demás elementos las mismas funciones base que la base A1. El criterio que se utilizó para determinar la metodolog a con mejor desempe~no en la optimización geométrica de las entidades de coordinaci on mencionadas, fue la distancia inter-atómica de los enlaces metal-ligante de los cristales del complejo [salofen = {o{ fenilenbis(salicilendiaminato)]