Influencia de solventes polares apróticos en la acetilación de anilina catalizada por àcido: Estudio teórico

Abstract

Se realizó un estudio teórico de la acetilación de anilina catalizada por ácido en presencia de solventes polares apróticos, a través del análisis del intermediario correspondiente, cuya formación se considera la etapa determinante de la velocidad de reacción. El estudio de la acetilación de aminas es de gran interés por la utilidad de sus productos de reacción dentro de la industria química y porque constituye una de las transformaciones más frecuentemente usadas en síntesis orgánica ya que proporciona un medio eficiente y económico para la protección de grupos amino en un proceso sintético. La acetilación de anilina con anhídrido acético es una reacción de sustitución nucleofílica sobre carbono insaturado, siendo el nucleófilo la propia amina. El aumento de la velocidad de reacción se puede conseguir, con el agregado de una base (Prasad et al., 2005), un ácido de Brönsted (Xie et al., 2011) o un ácido de Lewis (Farhadi y Panahandehjoo, 2010) como catalizador. El mecanismo de esta reacción involucra iones, por lo que es necesario el empleo de disolventes polares. Un disolvente es polar cuando tiene una elevada constante dieléctrica. Se han llevado a cabo estudios sobre la influencia del solvente en la acetilación de anilinas (Praveen Kumar Darsi et al., 2011). Para el diseño y optimización de las estructuras de todas las especies que intervienen en la acetilación y para el cálculo de las energías mínimas de todas las moléculas que participan en la misma, se emplearon los métodos DFT basado en la teoría de funcionales de densidad y dentro de este se empleó el B3LYP, y MP2, basado en la teoría perturbativa di Møller-Plesset, con la función de base 6-31G*. El mismo procedimiento se llevó a cabo para identificar los parámetros geométricos y calcular la energía del intermediario. Para estudiar la influencia de los diferentes solventes en la reacción de acetilación se utilizó el modelo IEFPCM. La Tabla 1 reporta las constantes dieléctricas de los solventes empleados en la reacción de acetilación de anilina y los correspondientes valores de energías de activación. La mayor estabilización del intermediario se traduce en una menor energía de activación. A medida que aumenta la polaridad del disolvente se estabiliza en mayor medida el intermediario de la reacción y por lo tanto disminuye la energía de activación de la misma. El dimetil sulfóxido, debido a su elevada constante dieléctrica y polaridad, resultó ser el solvente más óptimo para la reacción de acetilación ácida de la anilina.