Estudio computacional y espectroscópico de derivados metilados de ciclohexanol

Abstract

En este trabajo se ha realizado un estudio sobre la estabilidad conformacional de las moléculas de 2-metil, 3-metil y 4-metilciclohexanol, cada una de las cuales presenta isómeros cis/trans para el grupo metilo, sustituciones axial/ecuatorial para el grupo hidroxilo y confórmeros gauche y trans para la orientación del hidrógeno del grupo alcohol. El trabajo ha consistido en una investigación computacional y espectroscópica. Los resultados computacionales incluyen la predicción de las propiedades moleculares y estabilidad conformacional empleando dos métodos mecanocuánticos de orbitales moleculares (B3LYP y MP2). El estudio espectroscópico ha utilizado espectroscopía de microondas en chorro supersónico y se ha limitado al 2-metilciclohexanol. Los métodos teóricos indican que las moléculas de 2-metil y el 4-metilciclohexanol tienen preferencia por la conformación trans-ecuatorial-gauche, mientras que el 3-metilciclohexanol prefiere la conformación cis-ecuatorial-gauche. Las formas gauche siempre son de menor energía que las trans y las diferencias entre los isómeros ecuatorial y axial son de 5-19 kJ mol-1. El espectro de rotación del 2-metilciclohexanol ha permitido identificar únicamente el confórmero trans-ecuatorial-gauche.

In this project we carried out a study on the conformational stability of the 2-methyl, 3-methyl and 4-methylcyclohexanol molecules, each of which presents cis / trans isomers for the methyl group, axial / equatorial substitutions for the hydroxyl group and gauche and trans conformers for the hydrogen orientation of the alcohol group. The work has consisted of a computational and a spectroscopic research. Computational results include the prediction of molecular properties and conformational stability using two molecular orbitals quantum-mechanics methods (B3LYP and MP2). The spectroscopic study has used supersonic jet microwave spectroscopy and has been limited to 2-methylcyclohexanol. Theoretical methods indicate that the 2-methyl and 4-methylcyclohexanol molecules have a preference for the trans equatorial-gauche conformation, while 3-methylcyclohexanol prefers the cis equatorial gauche conformation. Gauche forms are always of lower energy than trans and the differences between the equatorial and axial isomers are 5-19 kJ mol-1. The rotation spectrum of 2-methylcyclohexanol has allowed us to identify only the trans-equatorial-gauche conformer.