Estudio de la estructura cristalina y molecular de un derivado de Imidazol con cadena lateral alquílica larga de 14 átomos de Carbono.

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio de la estructura cristalina y molecular del cocristal ácido tetradecanoico: tetradecanoato de imidazolio, obtenido como un coproducto en la síntesis de n-acilimidazoles realizada por Contreras et al. (2015) Avances en Química, 10(3), pp. 139-142. El estudio por difracción de rayos-X de monocristal mostró que el cocristal cristalizó en una celda triclínica con grupo espacial P1̅ (No. 2) y parámetros de celda: a= 8.945 Ǻ, b=10.264 Ǻ, c =19.214 Ǻ, α=75.64°, β=83.44° y γ=70.87°. El patrón de difracción en polvo calculado a partir de estos parámetros de celda mostró tres picos intensos a 21,36º; 22,94º y 24,93º en 2θ que aparecieron superpuestos en el patrón en polvo medido a partir del producto recristalizado en acetato de etilo, lo que evidencia la presencia de dos fases cristalinas como productos de reacción, siendo el cocristal de estudio un producto secundario. La nucleación y el crecimiento del cocristal –compuesto solo por especies polares— estuvo favorecido por la segregación de estas moléculas polares del seno del líquido madre de baja polaridad usado para la recristalización. El empaquetamiento cristalino del cocristal se encuentra gobernado por interacciones electrostáticas y tres interacciones de enlaces de hidrógeno convencionales del tipo N-H···O y O-H···O, además de dos interacciones de enlaces de hidrógeno no convencionales del tipo C-H···O. Todas estas interacciones contribuyen en la unión de los grupos polares del ácido tetradecanoico y del ión tetradecanoato con el ión imidazolio, dando lugar a la formación de cintas en la región hidrofílica del empaquetamiento que crecen infinitamente a lo largo del eje a. Por otro lado, en el análisis de la superficies de Hirshfeld en shape index del ion imidazolio se encontró evidencia de una interacción tipo C-O···π entre el anión tetradecanoato actuando como donador de densidad electrónica hacia el anverso del anillo imidazolio (carente de densidad electrónica), mientras que la cara frontal del mismo anillo imidazolio (rico en densidad electrónica) actuó como aceptor de un átomo de hidrógeno del grupo metilo terminal del ión tetradecanoato en una interacción intermolecular del tipo C-H···π, construyendo una cadena infinita catión-anión que se extiende a lo largo del eje c. Estas interacciones opuestas en naturaleza por distintas caras de un heteroanillo son poco comunes en el estado cristalino, muestra la versatilidad del ion imidazolio de actuar simultáneamente como aceptor y donador de densidad electrónica en interacciones intermoleculares en cristales y constituye el hallazgo más relevante de nuestro estudio.