Estudio computacional de la reacción de transesterificación de ésteres de ácidos carboxílicos, mediante catálisis ácido-base | Transesterification reaction of several acid carboxylic esters, employing basic and acid catalysis: a computational study

Resumen

RESUMEN
La reacción de transesterificación de varios ésteres de ácidos carboxílicos en presencia de metanol, vía SN2, con HCl y NH3 como catalizadores, fue estudiada usando el funcional B3PW91, combinado con la base 6-31++G(d,p). Los parámetros de activación encontrados, mostraron que, en presencia de cloruro de hidrógeno y amoníaco, los valores de la energía de Gibbs de activación fueron mucho más pequeñas (∆∆G≠< 0), favoreciendo así el proceso de transesterificación, siendo, en la mayoría de los casos, el cloruro de hidrógeno el catalizador más activo. El análisis de los orbitales naturales de enlace (NBO, por sus siglas en inglés) demostró que el proceso catalítico fue concertado y sincrónico, donde las coordenadas correspondientes a la protonación del grupo saliente y la desprotonación del nucleófilo evolucionan simultáneamente.

Palabras clave: DFT, estado de transición, NBO, actividad catalítica.

ABSTRACT
Transesterification reaction of several acid carboxylic esters with methanol, via SN2-like, using HCl and NH3 as catalysts, have been studied using electronic structure methods of interchange-correlations B3PW91, combined with 6-31++G(d,p) basis set. Activation and thermodynamics parameters show that in the presence of ammonia and hydrogen chloride, the values of free energy of activation are much smaller (∆∆G≠< 0) than without catalyst, favoring the transesterification process, being, in most cases, hydrogen chloride the mostactive catalyst. The analysis of natural bond orbital (NBO, for its acronym in English) shows that the catalytic process is concerted and synchronous, where the leaving group protonation and nucleophile deprotonation coordinates evolve simultaneously.

Key words: DFT, transition state, NBO, catalytic activity.