Trabajo Especial de Grado

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Laura Cano Ortíz
hace 6 años
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DE LOS AMINOÁCIDOS CÍCLICOS 1-AMINOCICLOPENTANO Y 1-AMINOCICLOHEXANO CARBOXÍLICOS Br. Yennifer C.

1 UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA LABORATORIO DE CRISTALOGRAFÍA Trabajo Especial de Grado SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN ESTRUCTURAL DE CO-CRISTALES DE LOS AMINOÁCIDOS CÍCLICOS 1-AMINOCICLOPENTANO Y 1-AMINOCICLOHEXANO CARBOXÍLICOS Br. Yennifer C. Leal M. Jurado: Prof. Gerzon E. Delgado A. Prof. Daniel Morales Prof. Roy Little Mérida, Noviembre de

2 Resumen Se sintetizaron y caracterizaron los co-cristales Acc 5 -ox y Acc 6 -ox a través del procedimiento planteado. Ambos co-cristales se caracterizaron mediante las técnicas espectroscópicas FT-IR y RMN bi y tri-dimensional. Además, se realizaron análisis térmicos TGA y DSC. Finalmente, se realizó el análisis por difracción de rayos-x en muestras policristalinas y de monocristal mediante las cuales se permitió establecer estructuras supramoleculares supremamente estables para ambos co-cristales. El co-cristal Acc 5 -ox presentó en su unidad asimétrica dos moléculas del aminoácido, una del ácido oxálico y una de agua. El aminoácido del Acc 5 -ox se presenta en dos formas; una como zwitterión y otra en forma catiónica, donde el grupo amino se encuentra protonado. La fórmula molecular de este compuesto es C 14 H 26 ON 2 O 9, C 2 HO - 4, H 2 O. El sistema cristalino del co-cristal Acc 5 -ox es monoclínico con grupo espacial P2 1 /n y parámetros de celda unidad a=17,283(3) Ǻ, b=5,7371(8) Ǻ, c=18,561(3) Ǻ, β=108,274(4)º, V=1747,6(5) Ǻ 3. El empaquetamiento cristalino del co-cristal Acc 5 -ox resalta la formación de estructuras extendidas formando cadenas helicoidales y redes tridimensionales. Por otra parte, en la unidad asimétrica del co-cristal Acc 6 -ox se presenta una molécula del aminoácido como catión, la cual se compensa con media molécula del anión ácido oxálico generada por simetría. La fórmula molecular del co-cristal Acc 6 -ox es C 7 H 14 O 2 N C 2 O - 4. El sistema cristalino del co-cristal Acc 6 -ox es triclínico con grupo espacial P1 parámetros de celda a=6,743(2)ǻ, b=7,266(2)ǻ, c=9,718(2) Ǻ, α=84,97(2)º β=73,34(2)º, γ=87,58(2)º, V=454,3(2) Ǻ 3. El empaquetamiento cristalino del co-cristal Acc 6 -ox, resalta la formación de un compuesto de inclusión visto a lo largo del eje b, donde la molécula del ácido oxálico se rodea únicamente por moléculas del aminoácido observándose claramente que el ácido oxálico es completamente coplanar. 2

3 CONTENIDO CAPITULO I I. Introducción 1 II. Enlaces de Hidrógeno 2 III. Enlace de Hidrógeno, Química Supramolecular e Ingeniería de Cristales 4 IV. Cristales Multi-Componentes 7 V. Aminoácidos 10 V.1. Clasificación de los Aminoácidos 11 V.2 Enlace de Hidrógeno y cooperatividad en Aminoácidos 14 VI. Ácidos α-1-amino-1-cicloalcano Carboxílicos 15 VII. Sobre la Estructura Cristalina de los Aminoácidos Acc 5 y Acc 6 19 VIII Sobre las Estructuras Cristalinas de Oxalatos de α-aminoácidos 22 IX. Objetivos 25 X. Metodología 26 X.1 Preparación y crecimiento de los co-cristales 26 X.2 Análisis Térmico (TGA y DSC) 26 X.3 Análisis por Espectroscopia Infrarroja (FT-IR) 26 X.4 Análisis por Resonancia Magnética Nuclear (RMN) 26 X.5 Caracterización por difracción de Rayos-X en polvo 27 X.6 Caracterización por difracción de Rayos-X de cristal único 27 XI. Referencias Bibliográficas 28 CAPITULO II TÉCNICAS EXPERIMENTALES, FENÓMENOS DE DIFRACCIÓN Y FUNDAMENTOS CRISTALOGRAFÍCOS 33 3

4 II. Técnicas de caracterizacion para el anáisis estructural de los compuestos obtenidos II.1 Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier. 34 II.2 Espectroscopía por Resonancia Magnética Nuclear. 34 II.2.1 Métodos Bi-Dimensionales en Resonancia Magnética Nuclear II Espectroscopia de correlación Homonuclear ( 1 H, 1 H-COSY) 35 II Coherencia Cuántica Heteronuclear Múltiple (HSQC) 36 II Co-relación de enlace Heteronuclear Múltiple (HMBC) 36 II.3 Técnicas de análisis Térmico 37 II.3.1 Análisis Termogravimétrico (TGA) 37 II.3.2. Calorímetria de Barrido Diferencial (DSC) 38 II.4 Difracción de Rayos-X II.4.1 Técnica de Difracción en Muestras Policristalinas 40 II.4.3 Técnica de Difracción de cristal único 41 II.4.4 Factor de Estructura y Problema de las Fases 43 II.4.5 Proceso de Determinación y refinamiento Estructural. 45 II.5 Fenómeno de Difracción 49 II.5.1 Ley de Braga, red Reciproca y esfera de Ewald. 50 II.6 Fundamentos de cristalografía II.6.1 estado Sólido 52 Referencias bibliografícas 58 CAPITULO III RESULTADOS PRELIMINARES DEL CO-CRISTAL Acc 5 -OX 60 III. Co-cristal del 1-amino-1-ciclopentano carboxílico: ácido oxálico (Acc 5 ox). III.1 Preparación y crecimiento del co-cristal Acc 5 -ox

5 III.2 Caracterización por espectroscopia infrarroja (IR). 61 III.3 Análisis por espectroscopia RMN unidimensional y bidimensional 64 III.4 Análisis térmico 70 III.4.1 Análisis Térmogravimetrico (TGA) y Calorimetría de Barrido Diferencial (DSC) del co-cristal Acc 5 -ox. 70 III.5 Análisis por Difracción de Rayos-x en Muestras Policristalinas 72 Referencias bibliografícas 74 CAPITULO IV RESULTADOS PRELIMINARES DEL CO-CRISTAL Acc 6 -OX 75 IV Co-cristal del 1-amino-1-ciclohexano carboxílico : ácido oxálico (Acc 6 -ox) 76 IV.1 Preparación y crecimiento del co-cristal Acc 6 ox. 76 IV.2 Caracterización por espectroscopia infrarroja (IR). 76 IV.3 Análisis por espectroscopia de RMN unidimensional y bidimensional 79 IV.4 Análisis térmico 84 IV.5 Análisis por Difracción de Rayos-X en Muestras Policristalinas 86 Referencias bibliografícas 88 CAPITULO V Determinación y Refinamiento de la Estructura cristalina del Co-cristal Acc 5 -ox 89 V. Determinación y Refinamiento de la estructura cristalina del co-cristal Acc 5 -ox V. 1 Selección, Montaje y Toma de Datos de Monocristal del co-cristal Acc 5 - ox. V.3 Determinación y refinamiento de la estructura del Acc 5 -ox

6 V.4 Empaquetamiento cristalino del Co-cristal Acc 5 -ox. 103 Referencias bibliograficas 109 CAPITULO VI Determinación y Refinamiento de la Estructura cristalina del Co-cristal Acc 6 -ox 110 VI. Determinación y Refinamiento de la Estructura Cristalina del Acc 6 -ox. 111 VI. 1 Selección, Montaje y Toma de Datos de Monocristal del co-cristal Acc 6 - ox. VI.2 Determinación y refinamiento de la estructura del Acc 6 -ox. 113 VI.3 Descripción de la Estructura Cristalina del co-cristal Acc 6 -ox VI.4 Empaquetamiento cristalino del Co-cristal Acc 6 -ox. 121 Referencias bibliografícas 128 V.II Conclusiones Índice de Figuras CAPITULO VII CONCLUSIONES Índice de Tablas 137 6

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