Estudo computacional de catenanos com a função de receptores de íons e pares iônicos

Abstract

A partir da aplicação de técnicas de análise de geometria molecular, GKS-EDA, cargas de Hirshfeld e um esquema de análise de energia livre de Gibbs de por troca de íons foi possível investigar o reconhecimento heteroditópico de diferentes pares iônicos com três diferentes [2]catenanos. Dentre os cátions (Li+, Na+, K+, Cu+, Ag+ e Au+) e ânions (Cl– , Br– e I– ) estudados foi possível identificar a seletividade entre estes. Os resultados mostraram que o reconhecimento aniônico segue a ordem de seletividade Cl– > Br– > I– , tanto quando utilizado grupos doadores de ligações halogênio e quanto de calcogênio. Ordem consequente da maior atração eletrônica efetiva das nuvens dos doadores de sigma-hole que assim interagem mais com os ânions. A análise de interação com os cátions evidenciou a preferência dos [2]catenano pelo reconhecimento de íons mais leves (Li+, Na+, K+), devido aos menores efeitos de repulsão encontradas nestes átomos com orbitais menores. Sendo a ordem de seletividade desses metais alcalinos Li+ > Na+ > K+ devido também a partir de maiores efeitos de atração eletrostática. Para os cátions metálicos maiores, a energia de interação seguiu o padrão Cu+ > Au+ > Ag+, causada pelos efeitos de repulsão dos maiores metais com a cavidade, mas também por efeitos de interação linear do ouro com os oxigênios presentes na cavidade gerada pelo [2]catenano. Entretantos os estudos da energia livre de Gibbs revelam que a maior seletividade provável é Cu+ > Ag+ > Au+, possivelmente pela deformação requeria pelo [2]catenano para conseguir acomodar o Au+ em sua cavidade, aumentando a energia necessária para efetuar o processo de reconhecimento catiônico.