Rol de intermediarios carbocationicos en la formación de aerosoles orgánicos secundarios (soa) en la atmosfera
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2014
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Universidad Santo Tomás
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Resumen
En cooperación con el Grupo de Bioquímica Teórica (GBQT) de la Universidad Industrial de Santander (UIS) estudiamos la formación de un carbocatión a partir de un epoxidiol protonado derivado del isopreno. Este trabajo es parte de un estudio del mecanismo de la formación de aerosoles orgánicos secundarios que se forman en la atmósfera. Aunque existen varias hipótesis, el mecanismo de su formación todavía no está completamente entendido1. Como parte de este trabajo hicimos un estudio comparativo de dos funcionales de la densidad (B3LYP y M05-2X) y tres bases (6-311++G(d,p), 6-31+G(2d,p) y 6-311+G (3df,2p)) y encontramos que el método que describe mejor la energía y los parámetros de las estructuras es con el funcional M05-2X y la base 6-311++G(d,p). También se puede usar la base 6-31+G(2d,p) con la que se obtuvieron resultados muy semejantes a los obtenidos con la base de mayor costo computacional analizada.
Para encontrar las estructuras más estables del epóxido de isopreno (protonado y no protonado) y de los carbocationes, hicimos una exploración de la superficie de la energía potencial, y encontramos que las estructuras más estables son aquellas en las que se forman atracciones electrostáticas entre los átomos de oxígeno e hidrógeno.
Luego de optimizar las estructuras que se forman luego de la apertura del anillo del epóxido, encontramos cetonas protonadas, que se forman por migración del grupo metilo, y carbocationes terciarios. Estas cetonas protonadas y/o carbocationes pueden ser intermediarios en la formación de los aerosoles orgánicos secundarios a partir de epóxidos de isopreno.
Abstract
In cooperation with the Theoretical Biochemistry Group of the Industrial University of Santander (UIS) we studied the formation of a carbocation from a protonated epoxydiol derived from isoprene. This work is part of a study of the mechanism of the formation of secondary organic aerosols formed in the atmosphere. Although there are several hypotheses, the mechanism of their formation is not yet fully understood. As part of this work we made a comparative study of two density functionals (B3LYP and
M05-2X) and three bases (6-311++G(d, p), 6-31+G(2d, p) and 6 -311+G(3df, 2p)) and we found that the method which best describes the energy and the structures is the M05-2X functional and the basis 6-311++G(d, p). One may also use the 6-31+G(2d,p) basis, with which very similar results are obtained.
To find the most stable structures of the isoprene epoxide (protonated and unprotonated) and the carbocations, we performed a scan of the potential energy surface and found that the most stable structures are those in which electrostatic attractions exist between the oxygen and hydrogen atoms. After optimizing the structures which are formed after opening the epoxide ring, we found protonated ketones, which are formed by methyl group migration, and tertiary carbocations. These protonated carbonyls and/or carbocations may be intermediates in the formation of secondary organic aerosols from isoprene epoxides.
Idioma
spa
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Citación
Bautista Valbuena, A. L. (2014). Rol de intermediarios carbocationicos en la formación de aerosoles orgánicos secundarios (soa) en la atmosfera. [Trabajo de pregrado]. Universidad Santo Tomás, Bucaramanga, Colombia.
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