Aplicació de la metodologia QSPR al càlcul de propietats de compostos inorgànics i de sistemes multicomponents

Abstract

En esta tesis se ha utilizado la metodología QSPR para calcular las propiedades de diferentes compuestos y sistemas complejos que no habían estudiados anteriormente. En concreto, se han establecido modelos que permiten el cálculo de la viscosidad y la tensión superficial, en estado líquido, y la entalpía de formación en fase gas para conjuntos de compuestos organometálicos de fórmula general MRnXm, en la que M puede ser un metal, semimetal o no metal de los grupos 12 al 16 de la tabla periódica; los grupos R corresponden a sustituyentes orgánicos alquílicos, arílicos, etc.; y los ligandos terminales X pueden ser cloro, bromo, yodo e hidrógeno.

Se ha estudiado también la basicidad catiónica de un conjunto de compuestos orgánicos, de naturaleza química muy diversa, frente al catión Li+. En general, esta propiedad puede asociarse a la energía del proceso de formación de los complejos [Li-Ligando]+.

Los sistemas complejos estudiados, que reciben el nombre de multicomponentes, son aquellos en los que la propiedad estudiada depende, a la vez, de dos o más elementos constituyentes del sistema. Las propiedades estudiadas en esta tesis son: las afinidades y basicidades catiónicas de los aminoácidos habituales frente a los cationes monovalentes de litio, sodio, potasio, cobre y plata; y las constantes de acidez (pKa) de familias de ácidos orgánicos en diferentes solventes, en este caso las familias de ácidos orgánicos estudiadas son fenoles, ácidos benzoicos, ácidos carboxílicos alifáticos y anilinas. En el tratamiento de estos sistemas multicomponentes se han utilizado descriptores externos para caracterizar a los cationes metálicos y los solventes. En el primer caso se han utilizado propiedades físicas, como potenciales de ionización, afinidades electrónicas, escalas de electronegatividad, etc.; para los diferentes solventes se han usado también propiedades físicas, como el momento dipolar, la constante dieléctrica, la polarizabilidad, etc.; y parámetros derivados de las diferentes escalas de polaridad más habituales, como los parámetros de Kamlet y Taft, los de Koppel y Palm, los de Drago, Gutmann, etc.

Los modelos, lineales y no lineales, desarrollados para todas las propiedades proporcionan resultados excelentes para todas ellas, con valores de R2 mayores que 0.95, errores muy bajos y capacidad predictiva elevada, comprobada mediante la utilización de conjuntos de valores externos. Además de proporcionar una manera de calcular las propiedades, los modelos establecidos contienen descriptores que permiten realizar, en todos los casos, una interpretación razonable de las propiedades en términos fisicoquímicos.