Polimerización por Apertura de Anillo de la L-lactida Utilizando Compuestos de Bismuto como Catalizadores. Estudio teórico y Experimental de la Etapa de Iniciación.

Abstract

En esta tesis se realizó un estudio computacional del mecanismo de reacción propuesto en la etapa de iniciación de la polimerización de la L-lactida por apertura de anillo con tres compuestos químicos derivados de bismuto: citrato de bismuto, subsalicilato de bismuto y acetato de bismuto. Para lograr tal objetivo, realizamos cálculos DFT a nivel SMD[D3-PBE0/LANL2DZpd,6-31G(d)] para predecir las diferencias en reactividad usando cada uno de los catalizadores. El efecto de diferentes solventes, de la temperatura y el uso de un alcohol primario como co-iniciador también fueron tomados en cuenta en los cálculos y discutidos en la Tesis. Primero se realizaron las reacciones con metanol a temperatura ambiente donde se concluyó que el acetato de bismuto es el catalizador más activo, seguido del citrato y finalmente con el subsalicilato se da la reacción más lenta (y con menor conversión). El efecto del solvente es que éstas reacciones prefieren un solvente menos polar para llevarse a cabo más rápidamente. Además, se realizó una corta incursión en el laboratorio a fin de apoyar enteramente la parte computacional. En este caso, se usó 1-octanol y una temperatura de 170°C. Los cálculos mostraron que el acetato de bismuto sigue siendo el catalizador más activo, también se predijo que a éste le seguía el subsalicilato de bismuto pero que éste provocaría una mayor conversión en ausencia del alcohol primario y que el citrato de bismuto tendría una conversión casi nula. Felizmente, se obtuvieron los resultados esperados en el laboratorio no sólo confirmando los estudios computacionales sino complementando la información obtenida por esa vía. Es decir, se probaron las reacciones no sólo con la L-lactida sino también con la mezcla racémica. Los resultados son comparables con los obtenidos en la polimerización de la L-LA (con 1 mmol de catalizador) ya quese obtiene la misma conversión con los dos monómeros. La diferencia significativa es que con el acetatode bismuto y D,L-LA, se obtiene un polímero con Mnmayor de 7290 Da, entre otros detalles interesantes que se dan a conocer en éste trabajo.