Estudio teórico de las reacciones Diels-Alder utilizando plantillas de antraceno a través del uso de orbitales de frontera. (A Diels-Alder Reaction Theoretical Study, by using Quiral Anthracene Groups, Through the Frontier Orbitals Usage.)

Abstract

Resumen

Se realizaron una serie de cálculos teóricos aplicados a una reacción de Diels-Alder, en los que se usaron una serie de plantillas de antraceno quiral y unos dienófilos derivados del anhidro maleico y maleimidas. Los cálculos fueron hechos con la ayuda del programa Gaussian 98, usando la funcional B3LYP junto con la base de cálculo 3-21G*. Con estos resultados fue posible analizar esta serie de compuestos, calculando su estabilidad energética y geometría, además de analizar el impacto que tienen sobre su reactividad los orbitales frontera HOMO y LUMO cuando los sustituyentes varían para una serie de plantillas y dienófilos. La energía de los orbitales frontera fue analizada y se pudo concluir que la reacción estudiada era del tipo de Diels-Alder de demanda normal de electrones y que los sustituyentes son importantes en el aumento de la reactividad de la reacción, encontrándose que el dieno, en este caso la plantilla de antraceno, hace aumentar la energía de los orbitales frontera cuando se encuentra unida a un sustituyente donante de electrones, y en cuanto a los dienófilos, se encontró que cuando se encuentran unidos a un sustituyente atractor de electrones, esto trae como consecuencia que se disminuya la energía de los orbitales frontera HOMO y LUMO. Respecto a la geometría de los orbitales frontera, se encontró que brinda información acerca de la estereoselectividad de la reacción, en donde el principio de conservación de la simetría orbital es el que rige la orientación de los sustituyentes en la reacción, en la cual se concluyó que para dienófilos sustituidos se observó que estos quedan orientados en la cara opuesta del centro estereogénico de la plantilla para este tipo de moléculas.

Abstract

A theoretical calculation’ series was applied to a reaction of Diels-Alder, in which some series of quiral anthracene groups and dienofilos derived from the maleic anhydride and maleimides were used. The calculations were carried out in the program Gaussian 98 using the functional B3LYP along with the base 3-21G*. The energy of the frontier orbitals was analyzed, and it was possible to conclude that the reaction was the type Diels-Alder of normal demand of electrons, which is useful to increase the reactivity when a diene is bonded to a substituent donator of electrons, because in this way the energy of orbitals HOMO-LUMO increases, and when the dienofiles were bonded to a substituent that attracts electrons, the energy of the orbitals HOMO-LUMO decreases. With respect to the orbital geometry of the frontier orbitals was found that stereo selectivity in the reaction was a guide under the conservation principle of the orbital symmetry.