93-síntesis y caracterización

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería Centro de Investigaciones Químicas Síntesis y caracterización estructural de complejos [Sb{S(C 6 H 3 S) 2 O}L] con ligantes L mono- y bidentados T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICO Presenta: Raúl Rojas Navarrete Asesor: Dr. José Guadalupe Alvarado Rodríguez Mineral de la Reforma, Hidalgo 2008

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Page 1: 93-Síntesis y caracterización

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO

Instituto de Ciencias Baacutesicas e Ingenieriacutea Centro de Investigaciones Quiacutemicas

Siacutentesis y caracterizacioacuten estructural de complejos [SbS(C6H3S)2OL] con ligantes L mono- y bidentados

T E S I S QUE PARA OBTENER EL TIacuteTULO DE

QUIacuteMICO

Presenta

Rauacutel Rojas Navarrete

Asesor

Dr Joseacute Guadalupe Alvarado Rodriacuteguez

Mineral de la Reforma Hidalgo 2008

La presente tesis se realizoacute bajo la direccioacuten del Dr Joseacute Guadalupe Alvarado

Rodriacuteguez en el laboratorio de Quiacutemica Inorgaacutenica del Centro de Investigaciones

Quiacutemicas de la Universidad Autoacutenoma del Estado de Hidalgo

Esta tesis se realizoacute con el financiamiento de CONACyT 2004-2007 (Ref 44009-

Q) del proyecto ldquoEstudio de la expansioacuten de la valencia de elementos pesados del

grupo 14 contenidos en dibenzometalocinasrdquo

Agradecimientos

Gracias a Dios por darme la oportunidad de vivir y lograr una maacutes de mis metas en compantildeiacutea de

mi familia y seres queridos

Gracias a mis padres que con su eterno esfuerzo y preocupacioacuten siempre me guiaron por el camino

correcto y que me hicieron comprender lo que debe ser importante en la vida Por darme la

oportunidad de estudiar para lograr ser alguien en la vida y apoyarme en los momentos maacutes

difiacuteciles que he pasado

Gracias a esa persona especial que llegoacute a mi vida en los momentos que maacutes apoyo y comprensioacuten

necesite y que siempre ha estado a mi lado para ayudarme a salir adelante demostraacutendome su

amor y carintildeo Gracias por preocuparte siempre por mi y demostrarme que siempre se puede ser

mejor Sabes muy bien que esto no seria posible sin ti iexclTe amo

Muchas gracias al Dr Joseacute Guadalupe por darme la oportunidad de trabajar a su lado y por

tenerme tanta paciencia y confianza Por darme tantos consejos que me ayudaron no solo en mi

vida estudiantil si no tambieacuten en mi vida personal y familiar Por darme su incondicional apoyo y

sobre todo por darme su amistad

Gracias a mi hermano Kevin y a toda mi familia que durante toda mi vida de alguna u otra

manera siempre me apoyaron para salir adelante y ser mejor cada diacutea daacutendome palabras de

apoyo y demostraacutendome su confianza A todos y cada uno de ellos muchas gracias

Gracias a Benito que tuvo la paciencia de ayudarme siempre que lo necesite por sus consejos su

amistad y sobre todo por la amabilidad con la que me cedioacute gran parte de la materia prima que se

utilizo para lograr esta tesis Por todo muchas gracias

Gracias Dra Noemiacute por ayudarme con mis espectros de resonancia y por apoyarme en todo el

apartado de resonancia no se como lo habriacutea hecho bien sin usted

A Paco y Diego que aunque estuvieran ocupados siempre hicieron un tiempo para resolver mis

dudas y apoyarme con sus consejos y experiencia en el laboratorio muchas gracias

A Edmundo que siempre lograba hacer maacutes amena la estancia en el laboratorio y que siempre me

apoyo cuando necesitaba de ayuda muchas gracias

Son muchas personas que han estado en mi vida y que de alguna manera se merecen que les

agradezca pero no terminariacutea nunca asiacute que a las personas que omitiacute y saben que de alguna

manera me ayudaron y me brindaron su apoyo y amistad pues muchas gracias y saben que todo

lo que soy o no soy es gracias a ustedes

Muchas gracias a CONACyT por otorgarme la beca que me ayudo a concluir mis estudios de

licenciatura en Quiacutemica beca otorgada por el proyecto CONACyT 2004-2007 (Ref 44009-Q)

del proyecto ldquoEstudio de la expansioacuten de la valencia de elementos pesados del grupo 14

contenidos en dibenzometalocinasrdquo con ID 10021

Iacutendice general Anexos Iacutendice de Figuras Iacutendice de Tablas Abreviaturas Resumen

I I II IV

1- Introduccioacuten

1

2- Antecedentes

4

21 Valencia 5 22 Hipervalencia 221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

5 5

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales 231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal mediante el uso de aacutengulos 232 Correlacioacuten lineal

7

7

8 24 Compuestos hipervalentes 241 Metalocanos 2411 Nomenclatura y ejemplos 2412 Metalocanos del grupo 15 242 Dibenzometalocinas 2421 Nomenclatura y ejemplos

9 9 9

10 10 12

25 Referencias 13 3- Objetivos

15

4- Parte Experimental

16

41 Material y Equipo 42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7 421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4 424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 43 Referencias 5- Resultados y Discusioacuten

17 18 18 18 19 20 20 21

21

22 51 Introduccioacuten 52 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2 53 Espectroscopiacutea infrarroja 54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4 55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3 56 Referencias

23 25 26 30 32 39

6- Conclusiones

40

Iacutendice de figuras

Figura Paacutegina

11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas 2 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico 3 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo 6 22 Desplazamiento de geometriacuteas de piramidal a Ψ-bpt 7 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea piramidal a Ψ-bpt 8 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos 9 25 Dibenzoestibocinas 12 26 Ejemplos de dibenzoestibocinas monohalogenadas 13 27 Ejemplo de dibenzoestibocinas con ligantes diorganilditiofosfato 13 51 Espectro de masas del compuesto [SbS(C6H3S)2OCl] 2 25 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a)

experimental y (b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

26

53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 27 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 28 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4 28 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 29 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 29 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 30 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad) 34

510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr 38 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y

apilamiento π-π 38

Iacutendice de tablas

Tabla Paacutegina

21 Geometriacutea de coordinacioacuten y arreglo molecular para compuestos del

grupo 15 9

22 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 11 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas 13 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7 24 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los

compuestos 1-4 31

53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

32

54 Datos cristalograacuteficos del compuesto 3 33 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3 34 56 Datos distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en

dibenzoestibocinas 37

II

Lista de Abreviaturas y Siacutembolos

Aring

Aacutengstrom (10-10 m)

D1 D2 Ligante potencialmente bidentado

δ Desplazamiento quiacutemico

(∆θ) Cambio de aacutengulo

A Aacutetomo aceptor

C6D6 Benceno deuterado

CDCl3 Cloroformo deuterado

D Aacutetomo donador

D2O Agua deuterada

dexp Distancia experimental

DMSOd6 Dimetilsulfoxido deuterado

E Par libre

eV Electroacuten-volt

Hal Haloacutegeno (Cl Br I)

IR Infrarrojo

n-BuLi n-Butilitio

ordmC Grados Celsius

oe Orden de enlace

P Geometriacutea piramidal

ppm Partes por milloacuten

III

RMN 13C Resonancia Magneacutetica Nuclear de Carboacuten desacoplado de protoacuten

RMN 1H Resonancia Magneacutetica Nuclear de Protoacuten

TMEDA NNNrsquo Nrsquo ndash tetrametilendiamina

∆d Variacioacuten de la distancia de enlace

θeq Aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial

Σrcov Suma de los radios covalentes

ΣrvdW Suma de los radios de van der Waals

Σθax Suma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial

Ψ-bpt Geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial vacante

∆δ Variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 2: 93-Síntesis y caracterización

La presente tesis se realizoacute bajo la direccioacuten del Dr Joseacute Guadalupe Alvarado

Rodriacuteguez en el laboratorio de Quiacutemica Inorgaacutenica del Centro de Investigaciones

Quiacutemicas de la Universidad Autoacutenoma del Estado de Hidalgo

Esta tesis se realizoacute con el financiamiento de CONACyT 2004-2007 (Ref 44009-

Q) del proyecto ldquoEstudio de la expansioacuten de la valencia de elementos pesados del

grupo 14 contenidos en dibenzometalocinasrdquo

Agradecimientos

Gracias a Dios por darme la oportunidad de vivir y lograr una maacutes de mis metas en compantildeiacutea de

mi familia y seres queridos

Gracias a mis padres que con su eterno esfuerzo y preocupacioacuten siempre me guiaron por el camino

correcto y que me hicieron comprender lo que debe ser importante en la vida Por darme la

oportunidad de estudiar para lograr ser alguien en la vida y apoyarme en los momentos maacutes

difiacuteciles que he pasado

Gracias a esa persona especial que llegoacute a mi vida en los momentos que maacutes apoyo y comprensioacuten

necesite y que siempre ha estado a mi lado para ayudarme a salir adelante demostraacutendome su

amor y carintildeo Gracias por preocuparte siempre por mi y demostrarme que siempre se puede ser

mejor Sabes muy bien que esto no seria posible sin ti iexclTe amo

Muchas gracias al Dr Joseacute Guadalupe por darme la oportunidad de trabajar a su lado y por

tenerme tanta paciencia y confianza Por darme tantos consejos que me ayudaron no solo en mi

vida estudiantil si no tambieacuten en mi vida personal y familiar Por darme su incondicional apoyo y

sobre todo por darme su amistad

Gracias a mi hermano Kevin y a toda mi familia que durante toda mi vida de alguna u otra

manera siempre me apoyaron para salir adelante y ser mejor cada diacutea daacutendome palabras de

apoyo y demostraacutendome su confianza A todos y cada uno de ellos muchas gracias

Gracias a Benito que tuvo la paciencia de ayudarme siempre que lo necesite por sus consejos su

amistad y sobre todo por la amabilidad con la que me cedioacute gran parte de la materia prima que se

utilizo para lograr esta tesis Por todo muchas gracias

Gracias Dra Noemiacute por ayudarme con mis espectros de resonancia y por apoyarme en todo el

apartado de resonancia no se como lo habriacutea hecho bien sin usted

A Paco y Diego que aunque estuvieran ocupados siempre hicieron un tiempo para resolver mis

dudas y apoyarme con sus consejos y experiencia en el laboratorio muchas gracias

A Edmundo que siempre lograba hacer maacutes amena la estancia en el laboratorio y que siempre me

apoyo cuando necesitaba de ayuda muchas gracias

Son muchas personas que han estado en mi vida y que de alguna manera se merecen que les

agradezca pero no terminariacutea nunca asiacute que a las personas que omitiacute y saben que de alguna

manera me ayudaron y me brindaron su apoyo y amistad pues muchas gracias y saben que todo

lo que soy o no soy es gracias a ustedes

Muchas gracias a CONACyT por otorgarme la beca que me ayudo a concluir mis estudios de

licenciatura en Quiacutemica beca otorgada por el proyecto CONACyT 2004-2007 (Ref 44009-Q)

del proyecto ldquoEstudio de la expansioacuten de la valencia de elementos pesados del grupo 14

contenidos en dibenzometalocinasrdquo con ID 10021

Iacutendice general Anexos Iacutendice de Figuras Iacutendice de Tablas Abreviaturas Resumen

I I II IV

1- Introduccioacuten

1

2- Antecedentes

4

21 Valencia 5 22 Hipervalencia 221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

5 5

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales 231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal mediante el uso de aacutengulos 232 Correlacioacuten lineal

7

7

8 24 Compuestos hipervalentes 241 Metalocanos 2411 Nomenclatura y ejemplos 2412 Metalocanos del grupo 15 242 Dibenzometalocinas 2421 Nomenclatura y ejemplos

9 9 9

10 10 12

25 Referencias 13 3- Objetivos

15

4- Parte Experimental

16

41 Material y Equipo 42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7 421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4 424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 43 Referencias 5- Resultados y Discusioacuten

17 18 18 18 19 20 20 21

21

22 51 Introduccioacuten 52 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2 53 Espectroscopiacutea infrarroja 54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4 55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3 56 Referencias

23 25 26 30 32 39

6- Conclusiones

40

Iacutendice de figuras

Figura Paacutegina

11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas 2 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico 3 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo 6 22 Desplazamiento de geometriacuteas de piramidal a Ψ-bpt 7 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea piramidal a Ψ-bpt 8 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos 9 25 Dibenzoestibocinas 12 26 Ejemplos de dibenzoestibocinas monohalogenadas 13 27 Ejemplo de dibenzoestibocinas con ligantes diorganilditiofosfato 13 51 Espectro de masas del compuesto [SbS(C6H3S)2OCl] 2 25 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a)

experimental y (b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

26

53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 27 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 28 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4 28 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 29 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 29 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 30 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad) 34

510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr 38 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y

apilamiento π-π 38

Iacutendice de tablas

Tabla Paacutegina

21 Geometriacutea de coordinacioacuten y arreglo molecular para compuestos del

grupo 15 9

22 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 11 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas 13 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7 24 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los

compuestos 1-4 31

53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

32

54 Datos cristalograacuteficos del compuesto 3 33 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3 34 56 Datos distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en

dibenzoestibocinas 37

II

Lista de Abreviaturas y Siacutembolos

Aring

Aacutengstrom (10-10 m)

D1 D2 Ligante potencialmente bidentado

δ Desplazamiento quiacutemico

(∆θ) Cambio de aacutengulo

A Aacutetomo aceptor

C6D6 Benceno deuterado

CDCl3 Cloroformo deuterado

D Aacutetomo donador

D2O Agua deuterada

dexp Distancia experimental

DMSOd6 Dimetilsulfoxido deuterado

E Par libre

eV Electroacuten-volt

Hal Haloacutegeno (Cl Br I)

IR Infrarrojo

n-BuLi n-Butilitio

ordmC Grados Celsius

oe Orden de enlace

P Geometriacutea piramidal

ppm Partes por milloacuten

III

RMN 13C Resonancia Magneacutetica Nuclear de Carboacuten desacoplado de protoacuten

RMN 1H Resonancia Magneacutetica Nuclear de Protoacuten

TMEDA NNNrsquo Nrsquo ndash tetrametilendiamina

∆d Variacioacuten de la distancia de enlace

θeq Aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial

Σrcov Suma de los radios covalentes

ΣrvdW Suma de los radios de van der Waals

Σθax Suma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial

Ψ-bpt Geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial vacante

∆δ Variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 3: 93-Síntesis y caracterización

Agradecimientos

Gracias a Dios por darme la oportunidad de vivir y lograr una maacutes de mis metas en compantildeiacutea de

mi familia y seres queridos

Gracias a mis padres que con su eterno esfuerzo y preocupacioacuten siempre me guiaron por el camino

correcto y que me hicieron comprender lo que debe ser importante en la vida Por darme la

oportunidad de estudiar para lograr ser alguien en la vida y apoyarme en los momentos maacutes

difiacuteciles que he pasado

Gracias a esa persona especial que llegoacute a mi vida en los momentos que maacutes apoyo y comprensioacuten

necesite y que siempre ha estado a mi lado para ayudarme a salir adelante demostraacutendome su

amor y carintildeo Gracias por preocuparte siempre por mi y demostrarme que siempre se puede ser

mejor Sabes muy bien que esto no seria posible sin ti iexclTe amo

Muchas gracias al Dr Joseacute Guadalupe por darme la oportunidad de trabajar a su lado y por

tenerme tanta paciencia y confianza Por darme tantos consejos que me ayudaron no solo en mi

vida estudiantil si no tambieacuten en mi vida personal y familiar Por darme su incondicional apoyo y

sobre todo por darme su amistad

Gracias a mi hermano Kevin y a toda mi familia que durante toda mi vida de alguna u otra

manera siempre me apoyaron para salir adelante y ser mejor cada diacutea daacutendome palabras de

apoyo y demostraacutendome su confianza A todos y cada uno de ellos muchas gracias

Gracias a Benito que tuvo la paciencia de ayudarme siempre que lo necesite por sus consejos su

amistad y sobre todo por la amabilidad con la que me cedioacute gran parte de la materia prima que se

utilizo para lograr esta tesis Por todo muchas gracias

Gracias Dra Noemiacute por ayudarme con mis espectros de resonancia y por apoyarme en todo el

apartado de resonancia no se como lo habriacutea hecho bien sin usted

A Paco y Diego que aunque estuvieran ocupados siempre hicieron un tiempo para resolver mis

dudas y apoyarme con sus consejos y experiencia en el laboratorio muchas gracias

A Edmundo que siempre lograba hacer maacutes amena la estancia en el laboratorio y que siempre me

apoyo cuando necesitaba de ayuda muchas gracias

Son muchas personas que han estado en mi vida y que de alguna manera se merecen que les

agradezca pero no terminariacutea nunca asiacute que a las personas que omitiacute y saben que de alguna

manera me ayudaron y me brindaron su apoyo y amistad pues muchas gracias y saben que todo

lo que soy o no soy es gracias a ustedes

Muchas gracias a CONACyT por otorgarme la beca que me ayudo a concluir mis estudios de

licenciatura en Quiacutemica beca otorgada por el proyecto CONACyT 2004-2007 (Ref 44009-Q)

del proyecto ldquoEstudio de la expansioacuten de la valencia de elementos pesados del grupo 14

contenidos en dibenzometalocinasrdquo con ID 10021

Iacutendice general Anexos Iacutendice de Figuras Iacutendice de Tablas Abreviaturas Resumen

I I II IV

1- Introduccioacuten

1

2- Antecedentes

4

21 Valencia 5 22 Hipervalencia 221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

5 5

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales 231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal mediante el uso de aacutengulos 232 Correlacioacuten lineal

7

7

8 24 Compuestos hipervalentes 241 Metalocanos 2411 Nomenclatura y ejemplos 2412 Metalocanos del grupo 15 242 Dibenzometalocinas 2421 Nomenclatura y ejemplos

9 9 9

10 10 12

25 Referencias 13 3- Objetivos

15

4- Parte Experimental

16

41 Material y Equipo 42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7 421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4 424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 43 Referencias 5- Resultados y Discusioacuten

17 18 18 18 19 20 20 21

21

22 51 Introduccioacuten 52 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2 53 Espectroscopiacutea infrarroja 54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4 55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3 56 Referencias

23 25 26 30 32 39

6- Conclusiones

40

Iacutendice de figuras

Figura Paacutegina

11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas 2 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico 3 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo 6 22 Desplazamiento de geometriacuteas de piramidal a Ψ-bpt 7 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea piramidal a Ψ-bpt 8 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos 9 25 Dibenzoestibocinas 12 26 Ejemplos de dibenzoestibocinas monohalogenadas 13 27 Ejemplo de dibenzoestibocinas con ligantes diorganilditiofosfato 13 51 Espectro de masas del compuesto [SbS(C6H3S)2OCl] 2 25 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a)

experimental y (b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

26

53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 27 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 28 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4 28 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 29 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 29 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 30 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad) 34

510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr 38 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y

apilamiento π-π 38

Iacutendice de tablas

Tabla Paacutegina

21 Geometriacutea de coordinacioacuten y arreglo molecular para compuestos del

grupo 15 9

22 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 11 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas 13 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7 24 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los

compuestos 1-4 31

53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

32

54 Datos cristalograacuteficos del compuesto 3 33 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3 34 56 Datos distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en

dibenzoestibocinas 37

II

Lista de Abreviaturas y Siacutembolos

Aring

Aacutengstrom (10-10 m)

D1 D2 Ligante potencialmente bidentado

δ Desplazamiento quiacutemico

(∆θ) Cambio de aacutengulo

A Aacutetomo aceptor

C6D6 Benceno deuterado

CDCl3 Cloroformo deuterado

D Aacutetomo donador

D2O Agua deuterada

dexp Distancia experimental

DMSOd6 Dimetilsulfoxido deuterado

E Par libre

eV Electroacuten-volt

Hal Haloacutegeno (Cl Br I)

IR Infrarrojo

n-BuLi n-Butilitio

ordmC Grados Celsius

oe Orden de enlace

P Geometriacutea piramidal

ppm Partes por milloacuten

III

RMN 13C Resonancia Magneacutetica Nuclear de Carboacuten desacoplado de protoacuten

RMN 1H Resonancia Magneacutetica Nuclear de Protoacuten

TMEDA NNNrsquo Nrsquo ndash tetrametilendiamina

∆d Variacioacuten de la distancia de enlace

θeq Aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial

Σrcov Suma de los radios covalentes

ΣrvdW Suma de los radios de van der Waals

Σθax Suma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial

Ψ-bpt Geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial vacante

∆δ Variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 4: 93-Síntesis y caracterización

A Paco y Diego que aunque estuvieran ocupados siempre hicieron un tiempo para resolver mis

dudas y apoyarme con sus consejos y experiencia en el laboratorio muchas gracias

A Edmundo que siempre lograba hacer maacutes amena la estancia en el laboratorio y que siempre me

apoyo cuando necesitaba de ayuda muchas gracias

Son muchas personas que han estado en mi vida y que de alguna manera se merecen que les

agradezca pero no terminariacutea nunca asiacute que a las personas que omitiacute y saben que de alguna

manera me ayudaron y me brindaron su apoyo y amistad pues muchas gracias y saben que todo

lo que soy o no soy es gracias a ustedes

Muchas gracias a CONACyT por otorgarme la beca que me ayudo a concluir mis estudios de

licenciatura en Quiacutemica beca otorgada por el proyecto CONACyT 2004-2007 (Ref 44009-Q)

del proyecto ldquoEstudio de la expansioacuten de la valencia de elementos pesados del grupo 14

contenidos en dibenzometalocinasrdquo con ID 10021

Iacutendice general Anexos Iacutendice de Figuras Iacutendice de Tablas Abreviaturas Resumen

I I II IV

1- Introduccioacuten

1

2- Antecedentes

4

21 Valencia 5 22 Hipervalencia 221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

5 5

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales 231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal mediante el uso de aacutengulos 232 Correlacioacuten lineal

7

7

8 24 Compuestos hipervalentes 241 Metalocanos 2411 Nomenclatura y ejemplos 2412 Metalocanos del grupo 15 242 Dibenzometalocinas 2421 Nomenclatura y ejemplos

9 9 9

10 10 12

25 Referencias 13 3- Objetivos

15

4- Parte Experimental

16

41 Material y Equipo 42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7 421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4 424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 43 Referencias 5- Resultados y Discusioacuten

17 18 18 18 19 20 20 21

21

22 51 Introduccioacuten 52 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2 53 Espectroscopiacutea infrarroja 54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4 55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3 56 Referencias

23 25 26 30 32 39

6- Conclusiones

40

Iacutendice de figuras

Figura Paacutegina

11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas 2 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico 3 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo 6 22 Desplazamiento de geometriacuteas de piramidal a Ψ-bpt 7 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea piramidal a Ψ-bpt 8 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos 9 25 Dibenzoestibocinas 12 26 Ejemplos de dibenzoestibocinas monohalogenadas 13 27 Ejemplo de dibenzoestibocinas con ligantes diorganilditiofosfato 13 51 Espectro de masas del compuesto [SbS(C6H3S)2OCl] 2 25 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a)

experimental y (b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

26

53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 27 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 28 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4 28 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 29 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 29 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 30 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad) 34

510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr 38 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y

apilamiento π-π 38

Iacutendice de tablas

Tabla Paacutegina

21 Geometriacutea de coordinacioacuten y arreglo molecular para compuestos del

grupo 15 9

22 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 11 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas 13 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7 24 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los

compuestos 1-4 31

53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

32

54 Datos cristalograacuteficos del compuesto 3 33 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3 34 56 Datos distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en

dibenzoestibocinas 37

II

Lista de Abreviaturas y Siacutembolos

Aring

Aacutengstrom (10-10 m)

D1 D2 Ligante potencialmente bidentado

δ Desplazamiento quiacutemico

(∆θ) Cambio de aacutengulo

A Aacutetomo aceptor

C6D6 Benceno deuterado

CDCl3 Cloroformo deuterado

D Aacutetomo donador

D2O Agua deuterada

dexp Distancia experimental

DMSOd6 Dimetilsulfoxido deuterado

E Par libre

eV Electroacuten-volt

Hal Haloacutegeno (Cl Br I)

IR Infrarrojo

n-BuLi n-Butilitio

ordmC Grados Celsius

oe Orden de enlace

P Geometriacutea piramidal

ppm Partes por milloacuten

III

RMN 13C Resonancia Magneacutetica Nuclear de Carboacuten desacoplado de protoacuten

RMN 1H Resonancia Magneacutetica Nuclear de Protoacuten

TMEDA NNNrsquo Nrsquo ndash tetrametilendiamina

∆d Variacioacuten de la distancia de enlace

θeq Aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial

Σrcov Suma de los radios covalentes

ΣrvdW Suma de los radios de van der Waals

Σθax Suma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial

Ψ-bpt Geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial vacante

∆δ Variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 5: 93-Síntesis y caracterización

Iacutendice general Anexos Iacutendice de Figuras Iacutendice de Tablas Abreviaturas Resumen

I I II IV

1- Introduccioacuten

1

2- Antecedentes

4

21 Valencia 5 22 Hipervalencia 221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

5 5

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales 231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal mediante el uso de aacutengulos 232 Correlacioacuten lineal

7

7

8 24 Compuestos hipervalentes 241 Metalocanos 2411 Nomenclatura y ejemplos 2412 Metalocanos del grupo 15 242 Dibenzometalocinas 2421 Nomenclatura y ejemplos

9 9 9

10 10 12

25 Referencias 13 3- Objetivos

15

4- Parte Experimental

16

41 Material y Equipo 42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7 421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4 424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 43 Referencias 5- Resultados y Discusioacuten

17 18 18 18 19 20 20 21

21

22 51 Introduccioacuten 52 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2 53 Espectroscopiacutea infrarroja 54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4 55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3 56 Referencias

23 25 26 30 32 39

6- Conclusiones

40

Iacutendice de figuras

Figura Paacutegina

11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas 2 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico 3 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo 6 22 Desplazamiento de geometriacuteas de piramidal a Ψ-bpt 7 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea piramidal a Ψ-bpt 8 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos 9 25 Dibenzoestibocinas 12 26 Ejemplos de dibenzoestibocinas monohalogenadas 13 27 Ejemplo de dibenzoestibocinas con ligantes diorganilditiofosfato 13 51 Espectro de masas del compuesto [SbS(C6H3S)2OCl] 2 25 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a)

experimental y (b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

26

53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 27 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 28 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4 28 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 29 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 29 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 30 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad) 34

510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr 38 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y

apilamiento π-π 38

Iacutendice de tablas

Tabla Paacutegina

21 Geometriacutea de coordinacioacuten y arreglo molecular para compuestos del

grupo 15 9

22 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 11 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas 13 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7 24 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los

compuestos 1-4 31

53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

32

54 Datos cristalograacuteficos del compuesto 3 33 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3 34 56 Datos distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en

dibenzoestibocinas 37

II

Lista de Abreviaturas y Siacutembolos

Aring

Aacutengstrom (10-10 m)

D1 D2 Ligante potencialmente bidentado

δ Desplazamiento quiacutemico

(∆θ) Cambio de aacutengulo

A Aacutetomo aceptor

C6D6 Benceno deuterado

CDCl3 Cloroformo deuterado

D Aacutetomo donador

D2O Agua deuterada

dexp Distancia experimental

DMSOd6 Dimetilsulfoxido deuterado

E Par libre

eV Electroacuten-volt

Hal Haloacutegeno (Cl Br I)

IR Infrarrojo

n-BuLi n-Butilitio

ordmC Grados Celsius

oe Orden de enlace

P Geometriacutea piramidal

ppm Partes por milloacuten

III

RMN 13C Resonancia Magneacutetica Nuclear de Carboacuten desacoplado de protoacuten

RMN 1H Resonancia Magneacutetica Nuclear de Protoacuten

TMEDA NNNrsquo Nrsquo ndash tetrametilendiamina

∆d Variacioacuten de la distancia de enlace

θeq Aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial

Σrcov Suma de los radios covalentes

ΣrvdW Suma de los radios de van der Waals

Σθax Suma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial

Ψ-bpt Geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial vacante

∆δ Variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 6: 93-Síntesis y caracterización

Iacutendice de figuras

Figura Paacutegina

11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas 2 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico 3 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo 6 22 Desplazamiento de geometriacuteas de piramidal a Ψ-bpt 7 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea piramidal a Ψ-bpt 8 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos 9 25 Dibenzoestibocinas 12 26 Ejemplos de dibenzoestibocinas monohalogenadas 13 27 Ejemplo de dibenzoestibocinas con ligantes diorganilditiofosfato 13 51 Espectro de masas del compuesto [SbS(C6H3S)2OCl] 2 25 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a)

experimental y (b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

26

53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2 27 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3 28 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4 28 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 29 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6 29 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7 30 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad) 34

510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr 38 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y

apilamiento π-π 38

Iacutendice de tablas

Tabla Paacutegina

21 Geometriacutea de coordinacioacuten y arreglo molecular para compuestos del

grupo 15 9

22 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 11 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas 13 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7 24 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los

compuestos 1-4 31

53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

32

54 Datos cristalograacuteficos del compuesto 3 33 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3 34 56 Datos distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en

dibenzoestibocinas 37

II

Lista de Abreviaturas y Siacutembolos

Aring

Aacutengstrom (10-10 m)

D1 D2 Ligante potencialmente bidentado

δ Desplazamiento quiacutemico

(∆θ) Cambio de aacutengulo

A Aacutetomo aceptor

C6D6 Benceno deuterado

CDCl3 Cloroformo deuterado

D Aacutetomo donador

D2O Agua deuterada

dexp Distancia experimental

DMSOd6 Dimetilsulfoxido deuterado

E Par libre

eV Electroacuten-volt

Hal Haloacutegeno (Cl Br I)

IR Infrarrojo

n-BuLi n-Butilitio

ordmC Grados Celsius

oe Orden de enlace

P Geometriacutea piramidal

ppm Partes por milloacuten

III

RMN 13C Resonancia Magneacutetica Nuclear de Carboacuten desacoplado de protoacuten

RMN 1H Resonancia Magneacutetica Nuclear de Protoacuten

TMEDA NNNrsquo Nrsquo ndash tetrametilendiamina

∆d Variacioacuten de la distancia de enlace

θeq Aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial

Σrcov Suma de los radios covalentes

ΣrvdW Suma de los radios de van der Waals

Σθax Suma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial

Ψ-bpt Geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial vacante

∆δ Variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 7: 93-Síntesis y caracterización

II

Lista de Abreviaturas y Siacutembolos

Aring

Aacutengstrom (10-10 m)

D1 D2 Ligante potencialmente bidentado

δ Desplazamiento quiacutemico

(∆θ) Cambio de aacutengulo

A Aacutetomo aceptor

C6D6 Benceno deuterado

CDCl3 Cloroformo deuterado

D Aacutetomo donador

D2O Agua deuterada

dexp Distancia experimental

DMSOd6 Dimetilsulfoxido deuterado

E Par libre

eV Electroacuten-volt

Hal Haloacutegeno (Cl Br I)

IR Infrarrojo

n-BuLi n-Butilitio

ordmC Grados Celsius

oe Orden de enlace

P Geometriacutea piramidal

ppm Partes por milloacuten

III

RMN 13C Resonancia Magneacutetica Nuclear de Carboacuten desacoplado de protoacuten

RMN 1H Resonancia Magneacutetica Nuclear de Protoacuten

TMEDA NNNrsquo Nrsquo ndash tetrametilendiamina

∆d Variacioacuten de la distancia de enlace

θeq Aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial

Σrcov Suma de los radios covalentes

ΣrvdW Suma de los radios de van der Waals

Σθax Suma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial

Ψ-bpt Geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial vacante

∆δ Variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 8: 93-Síntesis y caracterización

III

RMN 13C Resonancia Magneacutetica Nuclear de Carboacuten desacoplado de protoacuten

RMN 1H Resonancia Magneacutetica Nuclear de Protoacuten

TMEDA NNNrsquo Nrsquo ndash tetrametilendiamina

∆d Variacioacuten de la distancia de enlace

θeq Aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial

Σrcov Suma de los radios covalentes

ΣrvdW Suma de los radios de van der Waals

Σθax Suma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial

Ψ-bpt Geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial vacante

∆δ Variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 9: 93-Síntesis y caracterización

IV

Resumen El presente trabajo trata sobre la siacutentesis y anaacutelisis estructural de compuestos con foacutermula

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) asiacute como de compuestos de tipo

[SbS(C6H3S)2O D1 D2)] ( D1 D2 = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42)

S(C5H4N-2)) los cuales presentan en su estructura molecular interacciones de tipo transanular

que provocan un cambio en la geometriacutea y la valencia del centro metaacutelico de intereacutes

Se explica la manera en que se preparoacute cada compuesto los estudios a los que fueron sometidos

para su anaacutelisis y los resultados que arrojaron para poder comprobar la existencia del cambio de

geometriacutea y la existencia de la interaccioacuten transanular

Algunos de los compuestos estudiados tienen como estructura general la que se muestra a

continuacioacuten

Figura I Estructuras generales de los compuestos estudiados

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 10: 93-Síntesis y caracterización

1

Introduccioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 11: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

2

Durante estos uacuteltimos antildeos se ha incrementado el intereacutes por estudiar las capacidades

coordinantes de ligantes ditiolados (donde D = O S y E = S) El intereacutes en este tipo de ligantes se

debe a que poseen caracteriacutesticas estructurales muy definidas asiacute como la versatilidad que poseen

para formar coordinaciones como sistemas bidentados hacia centros metaacutelicos de Sb Sn Ge y As

generando la formacioacuten de dibenzometalocinas del tipo II (Fig 11) Estos sistemas pueden

presentar una interaccioacuten intramolecular transanular donador-aceptor (DrarrA)1 3 4

Fig 11 Ligantes tricalcogenados y sus dibenzometalocinas

En algunos compuestos triciacuteclicos se han encontrado caracteriacutesticas muy importantes e

interesantes Ejemplo de estas caracteriacutesticas es su gran actividad bioloacutegica donde algunas

familias provenientes de estructuras trianulares como las carbamazepinas han sido usadas como

drogas antiepileacutepticas mientras que algunas otras como aquellas derivadas del tioxanteno han

mostrado actividad anticanceriacutegena2 3

De manera estructural presentan una gran diversidad de conformaciones que en la mayoriacutea de

las ocasiones se deben a factores geomeacutetricos propios de algunos tipos de compuestos Asiacute

existen compuestos triciacuteclicos que presentan interacciones intramoleculares transanulares que

pueden ser empleados como modelos en la elucidacioacuten de mecanismos de reacciones de

desplazamiento nucleofiacutelico en enzimas con el fin de obtener una mejor comprensioacuten del

mecanismo molecular de enzimas como algunas deshidrogenasas hidrogenasas y nitrogenasas3

4

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 12: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Introduccioacuten

3

La presencia de la interaccioacuten DrarrA en sistemas de tipo II propicia cambios estructurales como

bull Variacioacuten en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la geometriacutea de coordinacioacuten del aacutetomo de aceptor A

bull Cambios en la conformacioacuten que adopta el heterociclo central

En los sistemas de tipo II mostrados en la figura 11 se ha encontrado que el ligante es muy

flexible tomando diferentes estructuras 3 4 De aquiacute nace el intereacutes por estudiar sistemas

triciacuteclicos maacutes restringidos en los cuales los sistemas aromaacuteticos se unen mediante un

heterociclo que contenga dos aacutetomos potencialmente donadores D ademaacutes de la presencia de

aacutetomos calcoacutegenos E y aacutetomos aceptores A (Fig 12)

Fig 12 Ligantes del tipo calcantreacutenico Referencias 1 D Sellmann D Haussinger y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (1999) 1715

2 D Sellmann F Geipel y F W Heinemann Eur J Inorg Chem (2000) 271 3 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular transanular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas 2004 Hidalgo Meacutexico

4 J Alvarado N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 13: 93-Síntesis y caracterización

2

Antecedentes

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 14: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

5

21 Valencia

El teacutermino valencia como medida del poder de combinacioacuten de un aacutetomo se utilizaba

comuacutenmente en 1870 cuando los quiacutemicos acostumbraban a escribir graacuteficos o foacutermulas

constitucionales Asiacute la valencia de un aacutetomo era igual al nuacutemero de enlaces que se formaban en

una moleacutecula 1

El concepto claacutesico de valencia como una medida numeacuterica de energiacutea de combinacioacuten de un

aacutetomo expresada por el nuacutemero de enlaces que forma en una moleacutecula de un compuesto era

incapaz de explicar a los compuestos de coordinacioacuten y ha sido difiacutecil de traducir a teacuterminos

modernos2 3

22 Hipervalencia

221 Aspectos histoacutericos y el modelo de enlace hipervalente

Musher en 1969 introdujo el teacutermino ldquohipervalenciardquo para describir moleacuteculas en las cuales

aacutetomos de los grupos 15 16 17 y 18 mostraban valencias que violaban completamente la regla

del octeto propuesta por Lewis o estructuras con enlace de valencia de 2 centros 2 electrones

Musher se refirioacute a moleacuteculas tales como PF5 SF6 y compuestos de gases nobles sin embargo

los iones complejos tales como [SiF5]- fueron clasificados posteriormente como ldquohipervalentesrdquo1

En la deacutecada de 1920 se suscitoacute un gran debate sobre este tema entre G N Lewis e Irving

Langmuir debido a la expansioacuten del octeto y la dominacioacuten del enlace de 2 centros-2 electrones

y del uacuteltimo por la dominacioacuten de la regla del octeto la cual requiere asumir que el enlace en las

especies hipervalentes era maacutes de caraacutecter ioacutenico que covalente2

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 15: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

6

La explicacioacuten tradicional de la hipervalencia y de la expansioacuten de la regla del octeto hace uso de

los orbitales d vaciacuteos y de baja energiacutea del aacutetomo central que pueden alojar los electrones

adicionales Seguacuten esta explicacioacuten un aacutetomo de foacutesforo puede acomodar maacutes de 8 electrones en

su capa de valencia si hace uso de sus orbitales 3d vaciacuteos En la moleacutecula de PF5 por ejemplo el

aacutetomo de foacutesforo usa al menos uno de sus orbitales 3d La ausencia de la hipervalencia en el

segundo periodo es debido a la ausencia de orbitales d en el nivel 2 Un argumento maacutes

convincente para explicar esta ausencia podriacutea ser la dificultad geomeacutetrica para acomodar maacutes de

cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo central pequentildeo (Fig 21)7

Fig 21 Arreglo de maacutes de cuatro aacutetomos alrededor de un aacutetomo pequentildeo

La discusioacuten de Musher se centroacute en moleacuteculas maacutes que en iones complejos y se puede

argumentar que es inadecuado para asignar el nuacutemero de valencia claacutesico basado en

descripciones moleculares del compuesto quiacutemico de aacutetomos en iones La participacioacuten de los

orbitales d en la vinculacioacuten de los elementos del grupo principal se ha discutido arduamente

Aunque ahora se ha aceptado que la participacioacuten de los orbitales d en aacutetomos del grupo principal

es miacutenima las descripciones de hibridacioacuten de orbitales spd continuacutean siendo utilizadas en la

ensentildeanza y la investigacioacuten para explicar la capacidad de π-aceptor de algunas fosfinas y la

relacioacuten de moleacuteculas hipervalentes como las moleacuteculas PF5 y SF6

Una de las razones por las que las moleacuteculas hipervalentes continuacutean siendo descritas en la

mayoriacutea de los libros de textos usando los esquemas de hibridacioacuten spd se debe a la carencia de

una explicacioacuten simple que describa y racionalice la existencia las geometriacuteas y las distancias de

enlace en moleacuteculas hipervalentes Las descripciones ioacutenicas de la resonancia primero

introducidas por Pauling hacen no exceder la regla del octeto sin embargo no pueden explicar

tendencias en distancias de enlace2 3

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 16: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

7

23 Meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento entre dos geometriacuteas ideales

Cuando los aacutetomos centrales aceptores del grupo 15 en estado de oxidacioacuten (III) aumentan su

nuacutemero de coordinacioacuten de tres a cuatro debido a una interaccioacuten con un donador D

experimentan un arreglo geomeacutetrico intermedio dentro de una trayectoria de desplazamiento de

una geometriacutea piramidal (P) a una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal con una posicioacuten ecuatorial

vacante (usualmente denominada como Ψ-bpt)

Se tienen propuestos diferentes meacutetodos para determinar el grado de desplazamiento de una

geometriacutea ideal a otra algunos de los cuales se mencionan a continuacioacuten

231 Meacutetodo de transicioacuten de geometriacutea piramidal a Ψ-bipiraacutemide trigonal

mediante el uso de aacutengulos

Este meacutetodo desarrollado por Draeger y colaboradores 4-6 para determinar el grado de

desplazamiento de una geometriacutea ideal de piramidal (P) a Ψ-bpt se basa en el cambio de

aacutengulo (∆θ) encontrado por la diferencia del aacutengulo en la posicioacuten ecuatorial (θeq) de la Ψ-

bpt (menor a 120ordm) menos la semisuma de los dos aacutengulos en posicioacuten axial [(Σθax)2]

(igual a 90ordm para una bpt) Por consiguiente se deduce que si el ∆θ = 0ordm la geometriacutea

adoptada por el aacutetomo aceptor es piramidal mientras que si ∆θ = 30ordm la geometriacutea

adoptada es la de una Ψ-bpt ∆θ = θeq ndash [(Σθax)2] (Fig 22)

Fig 22 Desplazamiento de geometriacuteas de antimonio (III) como aacutetomo central de

piramidal a Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 17: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

8

232 Correlacioacuten lineal

Este meacutetodo fue propuesto por Holmes y colaboradores y su funcioacuten es la de determinar

el grado de desplazamiento de una geometriacutea local ideal a otra considerando la distancia

de interaccioacuten intramolecular DrarrA como en el caso del paso de la geometriacutea piramidal

(P) a Ψ-bpt en compuestos donde el aacutetomo aceptor (A) es un elemento del grupo 15 El

grado de desplazamiento de la geometriacutea piramidal a Ψ-bpt se determina por la

interpolacioacuten lineal entre la suma de los radios de van der Waals y la correspondiente a

los radios covalentes de los aacutetomos donador y aceptor (Fig 23) 7-9

Fig 23 Graacutefica de desplazamiento de geometriacutea P a Ψ-bpt para antimonio(III) como aacutetomo

central

Analizando la graacutefica se puede deducir que

a) Mientras maacutes se acerca la distancia de DrarrA al valor de la suma de los radios

covalentes el nuacutemero de coordinacioacuten aumenta de tres a cuatro llevando a un

porcentaje de distorsioacuten aproximado a una geometriacutea Ψ-bpt

b) Si la distancia DrarrA se acerca maacutes a la suma de los radios de van der Waals la

geometriacutea tricoordinada piramidal no sufre ninguna distorsioacuten por lo tanto no

adquiere ninguacuten porcentaje de caraacutecter Ψ-bpt

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 18: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

9

24 Compuestos hipervalentes

241 Metalocanos

2411 Nomenclatura y ejemplos

La nomenclatura empleada para nombrar a los compuestos de anillos de ocho miembros del tipo I

estaacute basada en el sistema de Hantzsch-Widman10 cuya caracteriacutestica principal radica en la

utilizacioacuten de sufijos especiacuteficos que indican el tamantildeo del anillo Con base en lo anterior a los

anillos saturados de ocho miembros se les asigna la terminacioacuten ndashocano Adicionalmente se

emplea la nomenclatura de sustitucioacuten en donde un heterociclo se considera como el resultado de

reemplazar algunos aacutetomos de carbono por otros aacutetomos En la tabla 21 se presentan algunos de

los prefijos empleados para denotar la presencia de metales o alguacuten otro elemento

Tabla 21 Prefijos empleados en el sistema Hantzsch-Widman 10

Elemento Prefijo Elemento Prefijo Silicio Sila- Oxiacutegeno Oxa-

Germanio Germa- Azufre Tia- Estantildeo Estana- Selenio Selena-

Nitroacutegeno Aza- Telurio Telura- Foacutesforo Fosfa- Fluacuteor Fluora-

Arseacutenico Arsa- Cloro Clora- Antimonio Estiba- Bromo Broma- Bismuto Bisma-

Yodo Yoda-

De esta manera cada heteroaacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea Asiacute si D = O los heterociclos se nombran 1-oxa-46-ditia-5-metalocano y

si D = S el nombre es 136-tritia-2-metalocano En la figura 24 se muestran estas dos

posibilidades

Fig 24 Asignacioacuten de nombres para elementoditiametalocanos

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 19: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

10

Existe un amplio estudio hacia los anillos de ocho miembros tales como D(CH2CH2Y)2ARRacute y D

(CH2CH2Y)AacuteR donde A= Ge Sn Pb Aacute= As Sb Bi D= NRacuteacute O S Y= O S esto para

entender la hipervalencia que presentan los elementos del grupo 14 y 15 Existen determinaciones

estructurales que contienen diversos ligantes exociacuteclicos (R y Racute) las cuales han demostrando

que estos anillos poseen una fuerte interaccioacuten transanular 15 por medio del aceptor aacutecido de

Lewis A y el grupo donador D lo que ocasiona un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten de A

Esta interaccioacuten entre ArarrD funciona como estabilizador a diferencia del cicloctano La

diversidad estructural observada en estos metalocanos resulta de la variedad de nuacutemeros de

coordinacioacuten y poliacutemeros estructurales que se forman cuando se trabaja con los elementos maacutes

pesados del grupo11

2412 Metalocanos del grupo 15

Se tienen datos acerca de la preparacioacuten y estudio estructural de un nuacutemero relativamente grande

de metalocanos con elementos del grupo 15 en su estructura [D (CH2CH2Y)2AR A=Ar Sb

Y=O S] tanto en solucioacuten como en estado soacutelido Por lo tanto en este trabajo se estudiaran

metalocanos que contienen en su estructura al antimonio como aacutetomo aceptor

Metalocanos del antimonio (III)

Los estibocanos representan un grupo bien estudiado donde la tendencia general sobre la fuerza

de interaccioacuten entre M-X es muy similar a los arsocanos Algunos con haloacutegenos en su estructura

tales como [O(CH2CH2S)2]SbCl [S(CH2CH2S)2]SbR (R = Cl) y (R = Br) han presentado

interacciones trans-anulares maacutes fuertes que las encontradas en sus ditiolados y derivados

organometaacutelicos Se conocen tres tipos de enlace secundario que presentan las estructuras de los

estibocanos enlace transanular 15 quelacioacuten exociacuteclica e interacciones cortas intermoleculares

que conducen a estructuras con mayor asociacioacuten (Tabla 22)11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 20: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

11

Tabla 22 Geometriacuteas de estibocanos11

Compuesto Geometriacutea O(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2CEt2 Ψminus bpt biapicada O(CH2CH2S)2SbS2P(OCH2)2C(Me)Pr Ψminus bpt biapicada [O(CH2CH2S)2Sb]2(SCH2CH2)2O Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbCl Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbBr Ψminus antiprisma cuadrado S(CH2CH2S)2SbPh Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2CN(CH2CH3)2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2Sb(C5H4)NO2 Ψminus octaedral monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PMe2 Ψminus bpt monoapicada S(CH2CH2S)2SbS2PPh2 Ψminus bpt monoapicada

En la tabla 22 se describe la geometriacutea alrededor del centro metaacutelico en estibocanos ditiolados

monomeacutericos como Ψ bpt monoapicada [AB4CE A = Sb B = enlaces covalentes normales o

aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico y E = par solitario] Por otra parte

cuando algunas interacciones intermoleculares estaacuten presentes el aacutetomo del antimonio exhibe

comuacutenmente geometriacuteas Ψ-bpt doblemente apicadas (AB4CDE A = Sb B = enlaces covalentes

normales o aacutetomos transanulares C = enlace intramolecular exociacuteclico D= contactos

intermoleculares y E = par libre)

Cuando existe un enlace transanular el aacutetomo de antimonio se convierte en una especie

tetracoordinada presentando una geometriacutea de bipiraacutemide trigonal torcida (bpt) con el par

solitario y dos heteroaacutetomos unidos al centro del metal (dentro del anillo de ocho miembros)

ocupando las posiciones ecuatoriales mientras que el aacutetomo transanular y el ligante exociacuteclico

(haloacutegeno o grupo orgaacutenico) ocupan las posiciones axiales Si existen interacciones

intermoleculares el aacutetomo de antimonio puede tomar nuacutemeros de coordinacioacuten maacutes altos con

arreglos geomeacutetricos tales como Ψ bpt doblemente apicado y Ψ octaedro monoapicado En el

uacuteltimo caso el ligante exociacuteclico R y el donador D ocupan las posiciones axiales mientras que

dos aacutetomos de azufre del anillo de ocho miembros y uno o dos contactos intermoleculares ocupan

las posiciones ecuatoriales con el par libre ocupando uno de los aacutepices11

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 21: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

12

242 Dibenzometalocinas1213

2421 Nomenclatura y ejemplos

Recientemente se ha mostrado un gran intereacutes por la quiacutemica de coordinacioacuten de ligantes

ditiolados con foacutermula D(C6H4SH)2 los cuales presentan la caracteriacutestica de que pueden

incrementar el nuacutemero de coordinacioacuten alrededor de un aacutetomo aacutecido de Lewis A donde el aacutetomo

A es un elemento pesado del bloque p Estos ligantes permiten al aacutetomo A aumentar su nuacutemero

de coordinacioacuten mediante una interaccioacuten transanular intramolecular DrarrA En estos sistemas la

diversidad conformacional es muy grande ademaacutes la interaccioacuten transanular es un factor de

estabilizacioacuten en comparacioacuten con el cicloctano como ya se habiacutea mencionado y puede ser

considerado como herramienta para controlar estabilidades y conformaciones En la figura 25 se

muestran algunas dibenzoestibocinas que ya han sido estudiadas12

Fig 25 Dibenzoestibocinas

La nomenclatura empleada para dar nombre a los compuestos con anillos fusionados que

contienen foacutesforo silicio o germanio como parte del esqueleto sigue el sistema Hantzsch-

Widman10 en donde al anillo central de ocho miembros se le asigna la terminacioacuten ndashocina y con

los prefijos listados en la tabla 23 se denota la existencia de los aacutetomos aceptores (foacutesforo silicio

o germanio) De esta manera cada aacutetomo en el anillo se numera escogiendo la secuencia de

nuacutemeros maacutes pequentildea La unioacuten de los anillos laterales (fusionados) se indica por medio de letras

las cuales son designadas a cada uno de los enlaces asignando la letra a al enlace entre los

aacutetomos uno y dos del anillo de ocho miembros6

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 22: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Antecedentes

13

Tabla 23 Nomenclatura para dibenzoelementodioxametalocinas

Compuesto IIIb A Nombre

O A O

S

abcd

e fgh

12

3

4

56

7

8

P

Si

Ge

dibenzo[dg][1362]dioxatiafosfocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiasilocina

dibenzo[dg][1362]dioxatiagermanocina

Referencias 1 W B Jensen Journal of Chemical Education (2006) 83 12 1751 2 D W Smith Journal of Chemical Education 82 8 2005 3 O J Curnow Journal of Chemical Education bull 75 7 1998 4 U Kolb M Draeger B Jousseaume Organometallics 1991 10 2737 5 U Kolb M Beuter M Gerner M Draeger Organometallics 1994 33 4522 6 U Kolb M Beuter M Draeger Inorg Chem 1994 33 4522 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 8 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 9 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 10 httpwwwacdlabscomiupacnomenclature79r79_702htm acceso 11 de febrero de 2008 11 R Cea V Garciacutea M M Moya Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 859 12 J G Rodriacuteguez N Andrade S Gonzaacutelez G Merino y A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 13 Simplicio Gonzaacutelez Montie ldquoEstudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular Sb --- D (D = O S) en dibenzoestibocinasrdquo Tesis de Maestriacutea UAEH 2003

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 23: 93-Síntesis y caracterización

3

Objetivos

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 24: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Objetivos

15

Objetivo General

Estudiar el cambio en el nuacutemero de coordinacioacuten del aacutetomo de antimonio contenido en sistemas

calcantreacutenicos que promueven la formacioacuten de interacciones intramoleculares a traveacutes del

intercambio de ligantes unidos al aacutetomo aceptor Sb

Objetivos Particulares

31 Sintetizar y caracterizar estructuralmente compuestos monohalogenados del tipo

[SbS(C6H3S)2OHal] (Hal = Cl Br I) para promover la formacioacuten de interacciones

intramoleculares Sb---O

32 Sintetizar y caracterizar estructuralmente dibenzoestibocinas disustituidas del tipo

[SbS(C6H3S)2OL] (L = S2CN(CH2CH3)2 S2CNCH2(C6H5)2) S2POC6H42) S(C5H4N-

2)) para aumentar el nuacutemero de coordinacioacuten del antimonio y modificar la fuerza de la

interaccioacuten Sb---O

33 Comparar las capacidades donadoras de los ligantes exociacuteclicos Hal y L hacia el aacutetomo de

antimonio (III) mediante paraacutemetros geomeacutetricos como el grado de distorsioacuten de la geometriacutea

local con las dibenzoestibocinas previamente descritas

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 25: 93-Síntesis y caracterización

4

Parte experimental

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 26: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

17

41 Material y equipo

Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo atmoacutesfera de dinitroacutegeno mediante el uso de teacutecnicas

de Schlenk Los disolventes fueron secados y destilados antes de su uso por meacutetodos

convencionales1 Los puntos de fusioacuten se determinaron en un aparato Mel-Temp II y se reportan

sin corregir Los espectros se obtuvieron de los siguientes instrumentos Los espectros de masas

mediante la teacutecnica de impacto electroacutenico fueron registrados en un equipo JEOL JMS-

AX505HA Los espectros de IR se obtuvieron en el intervalo 4000-400 cm-1 en un

espectrofotoacutemetro FT-IR Perkin-Elmer System 2000 usando pastillas de KBr Los espectros de

RMN de 1H y 13C1H se obtuvieron en un espectrofotoacutemetro JEOL Eclipse 400 a una frecuencia

de 39978 MHz y 10053 MHz respectivamente Los desplazamientos quiacutemicos estaacuten dados en

ppm utilizando como referencia la frecuencia del TMS para 1H y 13C1H El ligante

S(C6H3SH)2O (1) fue obtenido de un lote previamente preparado en el grupo de trabajo de

acuerdo al meacutetodo informado2

Cristales de buena calidad del compuesto 3 fueron crecidos por evaporacioacuten lenta de una solucioacuten

de cloroformo y fueron analizados por difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos fueron

colectados a temperatura ambiente en un difractoacutemetro CCD Bruker Smart 6000 CCD con

detector de aacuterea y una radiacioacuten de Mo-Kα (λ = 071073 Aring monocromador de grafito) Los datos

obtenidos fueron tratados utilizando el paquete de software SHELXTL NT Version 614

utilizando refinamiento de miacutenimos cuadrados F23 Los paraacutemetros de desplazamiento de aacutetomos

no hidrogenoides fueron refinados anisotroacutepicamente La posicioacuten de los aacutetomos de hidroacutegeno

fueron fijadas con un paraacutemetro isotroacutepico comuacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 27: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

18

42 Siacutentesis de los compuestos 2 - 7

421 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 500mg (1892 mmol) de S(C6H3SH)2O (1)

disueltos en 25 mL de CHCl3 y se mantuvieron en agitacioacuten constante formaacutendose una solucioacuten

amarilla En la solucioacuten amarilla se adicionaron 4523mg (1983 mmol) de tricloruro de

antimonio (SbCl3) manteniendo la agitacioacuten se observoacute un cambio de coloracioacuten naranja La

solucioacuten naranja se mantuvo en reflujo por 24 horas transcurridos los primeros 20 minutos de

reaccioacuten a reflujo se observoacute la presencia de un soacutelido de color blanco suspendido en la solucioacuten

La mezcla de reaccioacuten se dejoacute enfriar a temperatura ambiente y la solucioacuten se filtroacute con vaciacuteo

obtenieacutendose 403 mg de un soacutelido color blanco cuyo rendimiento fue del 51 el compuesto

descompone arriba de 280 ordmC Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbCl Calculado C= 3435 H=

144 Encontrado C= 3424 H= 149 RMN 1H (C6D6) δ= 639 (H2 H2acute) 646 (H1 H1acute) 683

(H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ= 1237 1248 1263 1269 1289 1506 IR (KBr cm-1) ν

= 3064 trisustitucion (1923 1849 1779) 1610 1210 1078 761 715

422 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 130 mg (03098 mmol) de 2 despueacutes se

adicionaron 100 mg de KBr (08403 mmol) y se agregaron 50 mL de tolueno se mantuvo en

agitacioacuten y se adicionoacute HBr en exceso entre 35 y 45 mL se agitoacute por 10 minutos y se mantuvo

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 28: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

19

en reflujo durante 24 horas al sistema se le adaptoacute una trampa de Dean-Stark para atrapar el agua

que se genera en la reaccioacuten Transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute enfriar y se observoacute un

soacutelido (KCl) la mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se obtuvo una solucioacuten amarilla la cual

se filtroacute posteriormente en una columna con celita y sulfato de sodio anhidro para quitar el agua

se dejoacute evaporar la solucioacuten lentamente y se obtuvieron cristales de color verde los cuales fueron

adecuados para su estudio por difraccioacuten de rayos X Los cristales descomponen arriba de 256 ordmC

RMN 1H (C6D6) δ = 639 (H2 H2acute) 647 (H1 H1acute) 683 (H3 H3acute) RMN 13C (1H) (C6D6) δ =

1237 1248 1262 1269 1286 1507 IR (KBr cm-1) ν = 3055 trisustitucion (1923 1849

1779) 1562 1210 1171 764 686 349

423 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OI] 4

En un matraz redondo de 100 mL se agregaron 268mg (0638 mmol) de 2 en 25 mL de CHCl3 la

solucioacuten se mantuvo en agitacioacuten constante se adicionaron 318 mg (1912 mmol) de KI y se

mantuvo a reflujo durante 24 horas Despueacutes de transcurrido el tiempo de reaccioacuten se dejoacute

enfriar el matraz a temperatura ambiente observaacutendose un precipitado en el fondo del matraz la

mezcla de reaccioacuten se filtroacute con vaciacuteo y se lavoacute con agua destilada para retirar la sal que no

reaccionoacute obtenieacutendose 152 mg de un soacutelido de color blanco que no reaccionoacute que corresponde

a 1 Las aguas madres producto de la filtracioacuten se dejaron evaporar lentamente obteniendo un

soacutelido de color amarillo (14 mg) con un rendimiento del 5 El soacutelido es soluble en CHCl3

Anaacutelisis elemental para S(C6H3S)2OSbI Calculado C= 2820 H= 118 Encontrado C= 2668 H=

124 RMN 1H H1= 649 H2= 639 H3= 683 IR (KBr cm-1) ν = 3053 trisustitucion (1921

1845 1775) 1562 1210 1049 763 714

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 29: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

20

424 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Se colocaron 100mg (02383 mmol) de 2 en un matraz baloacuten de 100ml y se formoacute una suspensioacuten

con 20 mL de tolueno seco se mantuvo en agitacioacuten por 10 minutos despueacutes se agregaron

583mg (03404 mmol) de NaS2CNEt2middot3H2O y se dejoacute a reflujo durante 24 horas pasando de un

color de suspensioacuten gris a una solucioacuten amarilla al paso de 15 minutos de comenzar el reflujo

Despueacutes del reflujo el sistema se dejoacute enfriar y la solucioacuten obtenida se dejoacute evaporar hasta

obtener agregados de color amarillo Funde a 135deg C IR (KBr cm-1) ν = 3053 2886

trisustitucion (1896) 1604 1298 1199 1080 911 756

425 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Se colocaron 100 mg de 2 en un matraz baloacuten de 100 mL y se hizo una suspensioacuten con 20 mL de

CHCl3 se agitoacute durante 10 minutos y se agregoacute KS2P(OC6H4)2 (872 mg) formando una

suspensioacuten de color gris la cual se dejoacute en reflujo durante 24 horas Al teacutermino del reflujo se

obtuvo una solucioacuten de color cafeacute con restos de un polvo blanco poco soluble Se filtroacute por

gravedad para separar el polvo blanco y la solucioacuten filtrada se dejoacute evaporar hasta obtener 86 mg

de un soacutelido Fundioacute a 155deg C IR (KBr cm-1) ν = 3057 trisustitucion (1717) 1571 1067 914

750

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 30: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Parte experimental

21

426 Siacutentesis de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

Se hizo una suspensioacuten agregando 100mg de 2 en un matraz y utilizando CHCl3 como disolvente

se mantuvo con agitacioacuten durante 10 minutos posteriormente se agregaron 26mg de 2-

mercaptopiridina observaacutendose un cambio de color de blanco a amarillo y se dejoacute en reflujo y

agitacioacuten durante 24 horas Despueacutes se dejoacute enfriar el sistema obtenieacutendose dos fases una soacutelida

de color blanco (21mg) y una fase liquida transparente de color amarillo la cual se dejoacute evaporar

obtenieacutendose un polvo de color amarillo (60mg) IR (KBr cm-1) ν = 3058 trisustitucion (1730)

1606 1572 1102 1034 908 736

Referencias 1 W L F Armarego y D D Perrin Purification of Laboratory Chemicals Cuarta Edicioacuten Butterworth Heinemann Gran Bretantildea (1999) 2 Benito Flores-Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres Control of intramolecular oxygen-germanium interactions in germanium(IV) complexes [GeS(C6H3S)2OL1L2] A structural study (2008) Sometido para su publicacioacuten 3 SHELXTL 614 Bruker AXS Inc Madison WI USA 2006

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

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Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 31: 93-Síntesis y caracterización

5

Resultados y discusioacuten

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 32: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

23

51 Introduccioacuten

En esta seccioacuten se describe la siacutentesis de los nuevos compuestos [SbS(C6H3S)2OHal] donde

Hal = Cl (2) Br (3) y I (4) La caracterizacioacuten estructural fue hecha con base en la determinacioacuten

de los anaacutelisis elementales y espectroscopiacutea infrarroja y resonancia magneacutetica nuclear de 1H y 13C En el caso del compuesto 2 se caracterizoacute tambieacuten por espectrometriacutea de masas y para el

compuesto 3 (Hal = Br) se lograron obtener cristales de buena calidad para su estudio por

difraccioacuten de rayos X de monocristal

La siacutentesis del compuesto 1 se llevoacute a cabo a partir de la fenoxatiina utilizando un meacutetodo

modificado al informado por nuestro grupo de investigacioacuten1 (Esquema 51)

O

S1) TMEDA2) n-BuLi O

S

SH SH3) S8

4) LiAlH4

5) HClH2O 1

Esquema 51

Una vez obtenido el compuesto 1 se procedioacute a la preparacioacuten del compuesto 2 de acuerdo al

esquema de reaccioacuten 52

O

S

SH SH

1

O

S

S SSb

Cl

CHCl3

+ SbCl3 + 2 HCl

Esquema 52

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 33: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

24

Los compuestos 3 y 4 se obtuvieron mediante la reaccioacuten de transhalogenacioacuten con KBrHBr y

KI respectivamente de acuerdo al esquema de reaccioacuten (Esquema 53)

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

Br

O

S

S SSb

I

3 4

KBrHBr

Tolueno

KI

CHCl3

Esquema 53

Con la finalidad de llevar a cabo un aumento en el nuacutemero de coordinacioacuten en el aacutetomo de

antimonio presente en el fragmento [SbS(C6H3S)2O] se realizaron reacciones de sustitucioacuten del

aacutetomo de cloro presente en 2 por ligantes potencialmente bidentados como ditiocarbamatos

ditiofosfatos y mercaptopiridinas Las reacciones se realizaron de acuerdo al esquema de reaccioacuten

(Esquema 54) donde D1 D2 representa a un ligante potencialmente bidentado

2

O

S

S SSb

Cl

O

S

S SSb

D1

M D1 D2

-MCl

D2

Esquema 54

Tabla 51 Compuestos bidentados utilizados en los compuestos 5 al 7

Compuesto M D1 D2 D1 D2

5 Na S S S2CNEt2 6 K S S S2P(OC6H4)2 7 H S N S(C5H4N-2)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 34: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

25

Los compuestos 5-8 mostraron solubilidades muy bajas en disolventes utilizados para pruebas de

RMN tales como CDCl3 D2O DMSOd6 por lo que su caracterizacioacuten estuvo basada solamente

en estudios de espectroscopiacutea vibracional principalmente infrarrojo

5 2 Espectrometriacutea de masas del compuesto 2

El espectro de masas para el compuesto 2 fue obtenido por el meacutetodo de impacto electroacutenico

usando una energiacutea de 70 eV En la figura 55 se muestra el espectro de masas del compuesto 2

En el espectro del compuesto clorado 2 se observa un cuacutemulo de picos centrado en mz = 420

(pico base) que corresponde al catioacuten radical [SbS(C6H3S)2OCl]+ Este fragmento observado

en el espectro del compuesto 2 se comparoacute con el calculado mediante el anaacutelisis de abundancia

de isoacutetopos de ese fragmento corroboraacutendose la existencia de 2 por las distribuciones isotoacutepicas

(figura 52)

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 35: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

26

En el espectro se observa tambieacuten en mz = 383 (25) el fragmento catioacutenico correspondiente a

la peacuterdida de un aacutetomo de cloro [SbS(C6H3S)2O]+ se observa tambieacuten otro pico centrado en

mz = 246 (39) asignado al fragmento [C12H6S3)]+

0

25

50

75

100

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

mzA

bund

anci

a (

)

A B

Fig 52 Comparacioacuten entre el espectro de masas por impacto electroacutenico de 2 (a) experimental y

(b) calculado por las abundancias isotoacutepicas relativas del fragmento [SbS(C6H3S)2OCl]+

5 3 Espectroscopiacutea infrarroja

A continuacioacuten se presentan los resultados obtenidos para cada uno de los compuestos utilizando

espectroscopiacutea infrarroja Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 400 cm-1 las

muestras se prepararon como pastillas de KBr

Los espectros de infrarrojo de los compuestos permiten corroborar la presencia de los anillos

aromaacuteticos presentes en su estructura ya que presenta las sentildeales de vibracioacuten correspondientes a

la tensioacuten de los enlaces CndashH aromaacuteticos presentes en el intervalo de 3060 ndash 3030 cm-1 tambieacuten

se observa la presencia de tres bandas caracteriacutesticas de la trisustitucioacuten en posiciones 1 2 3 de

los anillos benceacutenicos situadas en la regioacuten que va de 2000 a 1667 cm-1 otra vibracioacuten

caracteriacutestica de anillos aromaacuteticos es la tensioacuten C=C de la estructura del anillo presente en un

intervalo de entre 1600 y 1400 cm-1 las vibraciones de tensioacuten del C-O tambieacuten estaacuten presentes

en un intervalo entre 1300 a 900 cm-1 ademaacutes se pueden observar las vibraciones que pertenecen

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 36: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

27

a la flexioacuten en el plano CndashH del anillo aromaacutetico las cuales se presentan entre 1060 y 1030 cm-1

asiacute como las vibraciones fuera del plano C-H tambieacuten del anillo aromaacutetico presentes en

frecuencias cercanas a 760 ndash 740 cm-1

En el caso de los compuestos halogenados 2 3 4 soacutelo se detectaron las frecuencias descritas con

anterioridad En cuanto a los demaacutes compuestos obtenidos (5 6 7 8) algunas frecuencias

cambian debido al sustituyente que se usoacute ya que al tener maacutes aacutetomos involucrados en la

moleacutecula formada las sentildeales aumentan y algunas se muestran maacutes o menos desplazadas en las

graacuteficas obtenidas como se muestra a continuacioacuten

Fig 53 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OCl] 2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

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Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 37: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

28

Fig 54 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OBr] 3

Fig 55 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OI] 4

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 38: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

29

El compuesto [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5 presenta tambieacuten las vibraciones de tensioacuten C-N

presentes en 1499 cm-1

Fig 56 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2CNEt2] 5

Fig 57 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS2 PO2(C6H4)2] 6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 39: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

30

Este compuesto presenta una sentildeal que corresponden a la tensioacuten C=N en 1606 cm-1 ademaacutes de

una sentildeal en 1034 cm-1 correspondiente a la tensioacuten C-N y una sentildeal de tensioacuten C-C en 907cm-1

Fig 58 Espectro de infrarrojo de [SbS(C6H3S)2OS(NC5H4)] 7

54 Resonancia Magneacutetica Nuclear de sup1H y sup1sup3C de los compuestos 1-4

Los espectros de 1H y 13C del ligante S(C6H3SH)2O 1 y de sus complejos 2-4 fueron

determinados a temperatura ambiente en soluciones de C6D6 La numeracioacuten utilizada para la

asignacioacuten de estos compuestos por RMN se muestra en las tablas de datos de 1H y 13C las

(tablas 52 y 53 respectivamente) La asignacioacuten del ligante 1 se realizoacute con experimentos de

correlacioacuten heteronuclear (hetcor y coloc)

Los espectros de 1H de los compuestos 1-4 muestran tres sentildeales en la regioacuten de protones

aromaacuteticos Para 1 los protones H3 y H1 se observaron como sentildeales dobles hacia frecuencias

altas en 668 y 652 ppm respectivamente El protoacuten H2 se observoacute hacia frecuencias bajas como

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 40: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

31

una sentildeal triple en 642 ppm El protoacuten del grupo SH fue observado como una sentildeal simple en

376 ppm

Tabla 52 Desplazamientos quiacutemicos de 1H (δ en ppm) en C6D6 para los compuestos 1-4

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

Compuesto Hal H-1 H-2 H-3

1 - 652 642 668

2 Cl 646 639 683

3 Br 646 639 683

4 I 649 639 683

Los compuestos 2-4 mostraron al igual que el ligante libre 1 tres sentildeales para los protones

aromaacuteticos H1-H3 La formacioacuten de los complejos 2-4 originoacute que el protoacuten H3 se desplazara

hacia frecuencias altas en 683 ppm con respecto a 1 mientras que los protones H1 y H2 se

desplazaron hacia frecuencias bajas con respecto al ligante libre El protoacuten H1 en los compuestos

2 y 3 se observoacute en 646 ppm como una sentildeal doble de dobles en 3 el protoacuten H1 se observoacute en

649 ppm tambieacuten como una sentildeal doble de dobles El protoacuten H2 en los compuestos 2-4 se

observoacute como una sentildeal triple en 639 ppm

Los espectros de 13C de los compuestos 1-3 mostraron seis sentildeales en la regioacuten de carbonos

aromaacuteticos Para el compuesto 4 no fue posible obtener su espectro de 13C debido a su baja

solubilidad en C6D6

En el ligante 1 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron observados en 1211 1222 y

1481 ppm respectivamente mientras que los carbonos C1 C2 y C3 fueron observados en 1237

1249 y 1279 ppm Para los compuestos 2 y 3 los carbonos cuaternarios C1a C4 y C4a fueron

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 41: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

32

los que se observaron maacutes desplazados hacia frecuencia altas con respecto al ligante libre 1 De

estos carbonos el C4 presentoacute la mayor variacioacuten en el desplazamiento quiacutemico con respecto a 1

su ∆δ fue de 47 ppm Para C1a el ∆δ fue 36 ppm mientras que para C4a el ∆δ fue de 25 ppm

Tabla 53 Desplazamientos quiacutemicos de 13C (δ en ppm) en C6D6 a Tamb para los compuesto 1-3

O

S

S SSbHal

12

3O

S

HS SH

12

3

1

4a 4

1a1a

4a 4

Compuesto Hal C1a C1 C2 C3 C4 C4a

1 - 1212 1237 1249 1279 1222 1481

2 Cl 1248 1237 1263 1289 1269 1506

3 Br 1248 1237 1262 1287 1269 1506

De los datos obtenidos de 1H y 13C en los compuestos 1-4 se propone la obtencioacuten de

compuestos de estructura similar en donde se forman los enlaces S-Sb

55 Estructura molecular y cristalina de [SbS(C6H3S)2OBr] del compuesto 3

Las estructuras cristalina y molecular en estado soacutelido del compuesto 3 fueron determinadas por

difraccioacuten de rayos X de monocristal Los datos cristalograacuteficos y de solucioacuten correspondientes

se muestran en la tabla 54 La estructura molecular del compuesto 3 presenta simetriacutea especular

con grupo espacial Pnma Las dos mitades S(C6H4S)OSb estaacuten relacionadas por un plano

especular el cual pasa a traveacutes de los aacutetomos S2-O-Sb-Br arreglo similar al encontrado en los

compuestos dibenzotritiarsiacutenicos [AsS(C6H3S)2Hal] (Hal = Cl I)2

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 42: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

33

Tabla 54 Datos cristalograacuteficos de la estructura del compuesto 3

Compuesto Foacutermula C12 H6 Br O S3 Sb gmol 46401 Tamantildeo del cristalmm 030 x 010 x 005 Sistema cristalino Ortorroacutembico Grupo espacial Pnma aAring 21410(4) bAring 15137(3) cAring 41973(7) αordm 90 βordm 90 γordm 90 VAring3 13603(4) Z 4 ρcal(mgm3) 2266

micromm-1 5408

F(000) 880 Reflexiones colectadas 7655 Reflexiones uacutenicas Rint 1242 00683 Iacutendice Final de R [Igt2σ(I)] R1= 00348 wR2=00904 Iacutendice R (todos los datos) R1= 00679 wR2= 01312 Meacutetodo de solucioacuten Directos

En la figura 59 se muestra la estructura molecular del compuesto 3 sentildealando la numeracioacuten

empleada En la tabla 55 se presentan los valores de las distancias (Aring) y aacutengulos de enlace (deg) maacutes

relevantes para 3

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 43: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

34

Fig 59 Estructura molecular del compuesto 3 (ORTEP al 50 de probabilidad)

Tabla 55 Distancias de enlace (Aring) y aacutengulos (deg) maacutes relevantes del compuesto 3

Sb(1)-S(1) 2489(2)

Sb(1)-Br(1) 25253(14)

Sb(1)---O(1) 2593(7)

S(1)-Sb(1)-S(1) 10335(11)

S(1)-Sb(1)-Br(1) 8826(5)

S(1)-Sb(1)-O(1) 7348(10)

Br(1)-Sb(1)-O(1) 14989(16)

C(2)-S(1)-Sb(1) 1051(3)

C(1)-O(1)-Sb(1) 1163(5)

a) La moleacutecula tiene un plano de simetriacutea que

contiene a los aacutetomos S2-O1-Sb1-Br1

La geometriacutea local del aacutetomo de antimonio en el compuesto 3 se determina al analizar primero su

entorno en cuanto a distancias y aacutengulos de enlace

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 44: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

35

La estructura molecular del compuesto 3 muestra que considerando solamente los enlaces

covalentes Sb-S y Sb-Br el aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea piramidal tricoordinada

Las distancias Sb-S son similares a las informadas para los estibocanos que presentan enlaces

covalentes Sb-S3 y similares tambieacuten a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb S) = 242 Aring] La

distancia Sb- Br es praacutecticamente igual a la suma de los radios covalentes [Σrcov(Sb Br) = 254 Aring]3

y comparadas con las encontradas en los derivados halogenados de estibocanos S(CH2CH2S)2SbBr

son del mismo orden4

Los valores de los aacutengulos de enlace en torno al antimonio pueden ser divididos en dos grupos

uno que considera a los aacutengulos maacutes agudos dados por los aacutetomos S(1)-Sb(1)-Br(1) con un valor

de 8826(5)o y el otro dado por el aacutengulo que bisecta al plano que contiene a los aacutetomos S2-Sb-S

con un valor de 10335(11)o La diferencia de 15 grados en estos aacutengulos es debida a la existencia

de una interaccioacuten intramolecular entre los aacutetomos O y Sb cuyo valor es 2593(7) Aring Esta

interaccioacuten tiene como caracteriacutestica principal que es maacutes larga que la suma de los radios

covalentes pero maacutes corta que la suma de los radios de van der Waals para los aacutetomos O-Sb

Σrcov(Sb O) = 213 Aring ΣrvdW(Sb O) = 364 Aring Este tipo de interaccioacuten se describe como un enlace

secundario 5

La interaccioacuten intramolecular transanular O---Sb en el compuesto 3 debe tomarse en cuenta

para describir la geometriacutea local que adopta el aacutetomo de antimonio Al considerarla el

antimonio presenta una tetracoordinacioacuten con geometriacutea de ψ-bpt en la cual el aacutetomo donador

oxiacutegeno y el ligante bromo ocupan las posiciones axiales mientras que los dos aacutetomos de azufre

del tipo tiolato y el par libre del aacutetomo de antimonio estereoquiacutemicamente activo ocupan las

posiciones ecuatoriales Los aacutengulos de enlace de la posicioacuten axial OrarrSbmdashL y ecuatorial Smdash

SbmdashS que son menores a los de una bipiraacutemide trigonal ideal de 180deg y 120deg respectivamente

evidencian esta distorsioacuten (ver tabla 55)

La conformacioacuten del anillo central de ocho miembros es del tipo bote-bote debido a la presencia

de la interaccioacuten SbrarrO Esto contrasta con la observada en la dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] que fue de bote torcido y se asemeja a la conformacioacuten encontrada en la

dibenzoestibocina monoyodada [SbO(C6H4S)2I]6

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 45: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

36

Esta diferencia no radica en la interaccioacuten transanular SbrarrO ya que en ambos casos la

distancia es praacutecticamente igual (2593 Aring en 3 vs 2596 Aring en [SbO(C6H4S)2Cl]) La diferencia

en la conformacioacuten del anillo es debida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2-

Es importante estimar el grado de distorsioacuten que presenta el aacutetomo de antimonio en su geometriacutea

local por lo que se utiliza un meacutetodo para estimar la distorsioacuten el cual ha sido propuesto por

Holmes y colaboradores y se explica a continuacioacuten para el compuesto 3

El grado de desplazamiento de bpt se determinoacute por interpolacioacuten lineal entre las geometriacuteas

ideales que puede presentar el aacutetomo de antimonio las cuales son piramidal y bipiraacutemide trigonal

en donde el par libre ocupa una posicioacuten ecuatorial7 Asiacute la interpolacioacuten entre la suma de los

radios de van der Waals y los radios covalentes del aacutetomo de antimonio (aacutetomo aceptor) y los

aacutetomos de azufre y oxiacutegeno (aacutetomos donadores D) proporciona un valor para estimar el grado de

desplazamiento de piramidal a bpt esto es si la distancia entre D y Sb es grande se acerca a una

geometriacutea piramidal pero si la distancia es maacutes pequentildea se acerca a una de bipiraacutemide de base

triangular

El valor estimado por este meacutetodo es de 69 de geometriacutea bpt Este valor es menor al encontrado

en dibenzoestibocinas con un ligante maacutes flexible (Tabla 56)8 Un anaacutelisis maacutes detallado de estos

valores muestra que los porcentajes de bpt son mayores cuando el aacutetomo donador es azufre y

menor cuando es oxiacutegeno como en el caso del compuesto 3

Un paraacutemetro uacutetil para determinar la magnitud de la interaccioacuten transanular en el compuesto 3 es el

orden de enlace (oe) el cual se calculoacute de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten9

oe = 10 ndash(141 ∆d) ∆d = (dexp ndash Σrcov) dexp = distancia experimental OrarrSb

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

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37

Tabla 56 Datos de distancia transanular DrarrSb bpt y orden de enlace en dibenzoestibocinas5

DS S

SbHal

D Hal SbrarrD bpt Orden de enlace

oe

S Cl 28187(6) 73 0274

S Br 28047(13) 74 0287

S I 27839(15) 76 0307

S I 27710(16) 77 0320

O Cl 25960(2) 69 0220

El orden de enlace encontrado para 3 es de 0222 el cual es similar al encontrado para la

dibenzoestibocina monoclorada (oe = 0220)iexclError Marcador no definido con un ligante maacutes flexible

que el contenido en 3 Estos valores indican una menor interaccioacuten OrarrSb

En las figuras 510 y 511 se muestran dos vistas de la celda unidad

En la celda cristalina se encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales

le dan cohesioacuten al cristal y son las siguientes

Interacciones entre Sb y S del orden de 3297 Aring que es menor a la suma de los radios de van

der Waals (ΣrvdW (Sb S) = 392 Aring)

Interacciones entre S y Br del orden de 3722 Aring que es ligeramente mayor a la suma de los

radios de van der Waals (ΣrvdW(S Br) = 3650 Aring)

Interacciones π-π del orden de 380 Aring

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

Rauacutel Rojas Navarrete Conclusiones

41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 47: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

38

Fig 510 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SrarrBr

Fig 511 Celda unidad de 3 mostrando interacciones intermoleculares SbrarrS y apilamientos π-π

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

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41

Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

Page 48: 93-Síntesis y caracterización

Rauacutel Rojas Navarrete Resultados y discusioacuten

39

Referencias

1 Benito Flores Chaacutevez Joseacute G Alvarado-Rodriacuteguez Noemiacute Andrade-Loacutepez Veroacutenica Garciacutea-Montalvo Eliazar Aquino-Torres (2008) sometido 2 S Gonzaacutelez N Andrade J Alvarado Eur J Inorg Chem (2006) 3554 3 R Cea Olivares V Garciacutea M M Moya Coord Chem Rev (2005) 249 859 4 W W Porterfield Inorganic Chemistry A Unified Approach 2a ed Academic Press San Diego Cal 1993 p 214 5 N W Alcock Adv Inorg Chem Radiochem (1972) 15 6 JG Alvarado-Rodriacuteguez N Andrade-Loacutepez S Gonzaacutelez Montiel G Merino A Vela Eur J Inorg Chem 2003 3554 7 A Chandrasekaran P Sood R O Day R R Holmes Inorg Chem 1999 38 3369 N V Timosheva A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1998 37 3862 D J Sherlock A Chandrasekaran R O Day R R Holmes Inorg Chem 1997 36 5082 8 S Gonzaacutelez Estudio de la interaccioacuten intramolecular trans-anular DrarrSb (D = O S) en dibenzoestibocinas (2004) 9 L Pauling The Nature of the Chemical Bond 3a ed Cornell University Press Ithaca NY 1960 p 239

6

Conclusiones

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Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

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6

Conclusiones

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Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)

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Conclusiones

Las conclusiones que se alcanzaron con la realizacioacuten de la presente tesis se presentan de acuerdo

a los objetivos particulares planteados

34 Se realizoacute la siacutentesis de tres compuestos monohalogenados (1-3) caracterizados mediante

anaacutelisis de infrarrojo espectrometriacutea de masas resonancia magneacutetica nuclear anaacutelisis

elemental y en el caso del compuesto monobromado 3 mediante difraccioacuten de rayos X La

estructura molecular mostroacute la existencia de una interaccioacuten transanular SbrarrO con un orden

de enlace de 0222 El aacutetomo de antimonio presenta una geometriacutea de bipiraacutemide de base

triangular en donde la interaccioacuten SbrarrO se encuentra ubicada en una posicioacuten axial

mientras que el par libre estariacutea ubicado en una ecuatorial En la celda cristalina se

encontraron tres tipos de interacciones deacutebiles intermoleculares las cuales le dan cohesioacuten al

cristal

35 Se realizaron reacciones de sustitucioacuten del ligante cloro presente en 2 por diversos ligantes

bidentados La caracterizacioacuten de los productos se hizo uacutenicamente por espectroscopiacutea de

infrarrojo Debido a la poca solubilidad presentada por los compuestos en diferentes

disolventes probados no se logroacute realizar su estudio por resonancia magneacutetica nuclear

36 El orden de enlace encontrado en 3 es de 0222 y el grado de distorsioacuten hacia una geometriacutea

bpt es de 69 valores similares a los encontrados para una dibenzoestibocina monoclorada

[SbO(C6H4S)2Cl] (oe = 0220 y 69 bpt) que contiene un ligante maacutes flexible que el

presente en 3 El compuesto monobromado 3 resultoacute ser maacutes simeacutetrico que las

dibenzoestibocinas informadas [SbD(C6H4S)2Hal] (D =O S Hal = Cl Br I) Esta

situacioacuten es atribuida a la rigidez del ligante calcantreacutenico S(C6H3S)2O2- comparada con la de

los ligantes D(C6H4S)22- (D = O S)