Estudio de las propiedades estructurales, electrónicas y ópticas de los precursores de la lignina en maderas blandas y de los polímeros involucrados

Abstract

La lignina es un complejo sistema biopolimérico responsable de una gran variedad de tareas fundamentales en las paredes celulares de los tejidos vegetales tales como la fortaleza estructural, la conducción de fluidos y la protección contra agentes patógenos. En este trabajo se investigaran algunas propiedades estructurales, electrónicas y ópticas de los precursores de la lignina en maderas blandas, los alcoholes p Cumaríl, Coníferil y Sinapil, y de algunas de las estructuras construidas a partir de estos de acuerdo a las secuencias de crecimiento encontradas en los patrones macromoleculares de la lignina en maderas blandas. Debido a que en la naturaleza la estructura de la lignina es altamente variable hasta ahora la gran mayoría de los estudios se han centrado en la identificación experimental de los precursores y las secuencias de crecimiento así como en la identificación de las estructuras que se presentan más comúnmente en el patrón macromolecular, también se ha establecido que la lignina presenta una extraordinaria facilidad para extrapolar las propiedades de las unidades fundamentales a las estructuras macro, es por esta razón que es más sencillo enfocar el estudio de la lignina en el de las unidades precursoras y las pequeñas cadenas que se pueden formar mediante los mecanismos de reacción ya identificados. En este trabajo hemos realizado estudios teóricos de nivel semiempírico utilizando los métodos MNDO (Modified Neglect of Diatomic Overlap) AM1 y PM3 y ZINDO/S CI (Zerner Intermediate Neglect of Differential Overlap in Configuration Interactions) para identificar las características estructurales, electrónicas y ópticas de las moléculas mencionadas antes. Nuestros resultados muestras que estas estructuras son aceptadores electrónicos con un muy alto GAP óptico y que aunque tienden a tener regularidad a pequeña escala a nivel macro la estructura tiende a ser amorfa. El comportamiento óptico de las estructuras tanto en el rango vibracional o infrarrojo como en el electrónico o ultravioleta está dominado por la naturaleza resonante de los anillos de benceno presentes, la electronegatividad en cambio se halla regulada por la cantidad de átomos de Oxígenos aportados por los grupos sustituyentes OH y OCH3 que afectan de manera notable los valores del momento de dipolo. La imagen resultante es la de un sistema polimérico altamente interconectado con periodicidad a corto alcance y excelentes propiedades aislantes.