teoria quantica de atomos en moleculas QTAIM, aplicada sobre analogos de nucleosidos

2. Estudio Conformacional y Análisis de la Densidad Electrónica en derivados de 9-[tetrahidropiran-3-il]purina Laura Estévez Guiance Grupo de Química Quántica, Departamento de Química Física, Universidad de Vigo. Vigo, 12 Septiembre (2006) UNIVERSIDAD DE VIGO FACULTAD DE QUIMICA Departamento de Química Física Grupo de Química Cuántica

3. II. Detalles de Cálculo 1. Moléculas y Modelos Estudiados 2. Niveles de Cálculo y Programas I. Metodología: Resumen QTAIM III. Resultados UNIVERSIDAD DE VIGO FACULTAD DE QUIMICA Departamento de Química Física Grupo de Química Cuántica IV. Conclusiones

4. I. Resumen QTAIM (3,-3)  Maxima  ( r ) Análisis Topológico  ( r ) Puntos Singulares H N C H H H H C C C N C C C C H H H H H (3,-1) Ptos críticos enlace (3,+1) Punto crítico anillo (3,+3) Punto Crítico Caja

5. Análisis Topológico  ( r ) I. Resumen QTAIM N C C C C H H H H H   (r)

6. I. Resumen QTAIM Análisis Topológico  ( r )   (r)

7. Condición flujo cero:   (r)· n (r)=0  (r) = 10 -5 au Átomos:  I. Resumen QTAIM N1 H2 C3 C4 C5 C6 H7 H8 H9 H10 Bondpath: v + (3,-1) N(    r  dr  v(    dr  Análisis Topológico  ( r )   (r)

8. II. Detalles de Cálculo Moléculas estudiadas 1 3 2

9. II. Detalles de Cálculo Moléculas Modelo 4 6 5 7 7

10. II. Detalles de Cálculo Moléculas Modelo Purina-9H 4 6 1 7gg’g 7ttt IHB

11. II. Detalles de Cálculo 3 HF/6-31G++(d,p) 4 5 6 B3LYP/6-311G++(2d,2p) 7 1 2 B3LYP/6-311G++(2d,2p) HF/6-31G++(d,p)

12. II. Detalles de Cálculo DENSIDADES ELECTRÓNICAS Gaussian98 AIMPAC AIM2000 Propiedades atómicas ( Ω ): N( Ω ) E( Ω ) μ ( Ω ) Sh( Ω ) 10 3 máx[ Σ N( Ω )-N]=2.6 au [ Σ E( Ω )-E]=8.0 kJ·mol -1 10 3 máxL( Ω )=2.0 Propiedades de enlace R BCPs ε ρ c  2 ρ c H c QTAIM

13. 1E 2E 1 EC 1 ET III. Resultados

14. 1A 2A Δ E = 15-20kJ·mol -1 III. Resultados 1 AC -33º

15. gg’g III. Resultados ECgg’g ETgg’g ACgg’g 3 ECgg’g -32º 3 ETgg’g 157º

16. 3 ACgg’g III. Resultados ACgg’g Mol. Conf.  E AM1  E HF [kJ.mol -1 ] [kJ.mol -1 ] 1 AC 0.0 0.0 1 EC 4.8 1.0 1 ET 3.9 -0.2 2 AC 0.0 0.0 2 EC 4.9 1.4 2 ET 4.0 0.6 3 ACgg’g 0.0 0.0 3 ECgg’g 12.7 22.8 3 ETgg’g 8.4 18.3

17. “ N···H Bondpaths” H6’a N3 H2’a H1’ AIM2000 -49 -44 54 III. Resultados

18. AC III. Resultados 0.0182 0.0173 0.0836 0.0087 0.0574 máximos R/au H lap rho e AC-EC

19. III. Resultados

20. AIM2000 “ IHB bondpath” AC H8 -49 III. Resultados 4.5866 0.0011 0.0453 0.0117 0.2003 O3'-H8 R/au H lap rho e BCP 22 36 39 -52 -42 -47

21. 0.435 au 640 kJ·mol -1 -350 kJ·mol -1 1 AC Δ μ =0.382 au III. Resultados

22. 2 AC Δ ρ ( 2 - 1 )=0.20 au III. Resultados 189 kJ·mol -1 95 kJ·mol -1

23. III. Resultados

25. III. Resultados

26. III. Resultados 7 3 ACgg’g 24 -25 -38 -25 28 23 12

27. IV. Conclusiones Como principales conclusiones del trabajo realizado podemos establecer: 1) El confórmero más estable de la molécula objeto de estudio dispone axialmente el anillo de purina que adopta un ángulo diedro H1’-C1’-N9-C4 próximo a 25º. Este confórmero presenta un enlace de hidrógeno bifurcado donde el oxígeno tetrahidropiránico acepta simultáneamente al hidrógeno 8 de la purina y al 9’ de la cadena lateral hidroxietílica. 2) En cambio, los compuestos semejantes que no incluyen dicha cadena lateral presentan tres confórmeros de energías muy similares: dos de ellos con disposición ecuatorial de la purina y otro axial, similar al del compuesto objeto de estudio que se estabiliza por la formación de un enlace de hidrógeno entre el hidrógeno 8 de la purina y el oxígeno del tetrahidropirano. 3) El enlace de hidrógeno entre el oxígeno del tetrahidropirano y el grupo hidroxilo de la cadena lateral es siempre más intenso que el establecido con la purina. 4) La unión entre los ciclos de tetrahidropirano y purina, con disposición axial o ecuatorial de la purina, tiene lugar con una importante cesión de densidad electrónica desde el tetrahidropirano que se desestabiliza en más de 600 kJ/mol. 5) Los efectos electrónicos de la 6-clorosustitución afectan exclusivamente a los átomos situados a menos de 4 enlaces. 6) La inclusión del grupo hidroxietilo en la molécula tampoco origina grandes modificaciones de la distribución electrónica, pero modifica sensiblemente los equilibrios conformacionales, dando lugar a que el 3’-isonucleosido se pueda representar por un único confórmero ACgg’g.