Estudio computacional del comportamiento como ácidos de Lewis de los haluros de Boro

Abstract

[Abstract]: In this work we present a detailed computational study that aims to shed light on the anti-trend properties of the different boron halides in terms of their Lewis acidities (BF3 < BCl3 < BBr3). This trend in Lewis acidity is contrary to that expected considering the electronegativity of the halogen atoms. For this purpose we conducted a detailed investigation using density functional theory (DFT) calculations at the M062X/aug-cc-pVQZ level. The geometries and vibrational frequencies of the BX3 species and their adducts formed with NH3 were obtained and compared with the available experimental data. Subsequently, we carried out an energy analysis to gain information on the different energy contributions the lead to the observed trend. Finally, we performed a molecular orbital analysis. This study indicated that the increasing Lewis acidity on descending the halogens group is related to the stronger B-N bonds formed as the LUMO of the BX3 fragment approaches the energy of the HOMO of NH3.

[Resumen]: En este trabajo se presenta un estudio computacional detallado que tiene como objetivo arrojar luz sobre la sorprendente tendencia en acidez de Lewis de los haluros de boro (BF3 < BCl3 < BBr3). Esta tendencia en acidez de Lewis es contraria a la esperada considerando la electronegatividad de los halógenos. Para este propósito se realizó una investigación minuciosa empleando la Teoría del Funcional de Densidad (DFT), con cálculos realizados al nivel M062X/aug-cc-pVQZ. Las geometrías moleculares y frecuencias vibracionales de las especies BX3 y sus aductos con NH3 fueron calculadas y comparadas con los valores experimentales. A continuación se realizó un análisis energético para evaluar como afectan las diferentes contribuciones energéticas a la tendencia observada. Finalmente se realizó un análisis de orbitales moleculares. Este estudio indicó que el aumento de la acidez de Lewis al descender en el grupo de los halógenos está relacionado con una mayor fortaleza de los enlaces B-N formados a medida que desciende la energía del LUMO del fragmento BX3 y ésta se aproxima a la del HOMO del NH3.