ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO ÁCIDO-BASE DE BETANIDINA MEDIANTE METODOS DE LA QUIMICA COMPUTACIONAL

RODRÍGUEZ, S. A.; LEANDRO D. MENA; BAUMGARTNER, M. T.

Potrero de Funes

Simposio; XXI Simposio Nacional de Química Orgánica; 2017

SAIQO

Las betalainas son pigmentos nitrogenados hidrosolubles que se encuentran en altas concentraciones en especies de plantas pertenecientes al orden Caryophyllales. Estos pigmentos se dividen en dos sub-clases: betacianinas (pigmentos rojo-violetas, Fig. 1a) y betaxantinas (pigmentos amarillo-anaranjados, Fig. 1b). Las betacianinas son derivados de la betanidina (Bd), un aducto entre el ácido betalámico y ciclo-DOPA, mientras que las betaxantinas provienen de la condensación de un -aminoácido o una amina con el ácido betalámico (Fig. 1b). Las betalaínas presentan actividad antimicrobiana, antiviral, antitumoral, antiinflamatoria, siendo además, potentes antioxidantes. Se ha observado que todas estas propiedades biológicas son fuertemente afectadas por el pH. Se han postulado algunos mecanismos de oxidación de la Bd y Bn, mediada por enzimas o radicales libres, sin tener en cuenta la naturaleza ácido-base de las mismas. Esto se debe en parte a que aún continúan siendo motivo de discusión los valores de pka de cada grupo funcional de estos compuestos (COOH, OH y NH). El objetivo del presente trabajo es emplear cálculos de la química computacional para determinar dichos valores de pKa, dando las bases para profundizar en el mecanismo de oxidación de la Bd. Cada valor de pKa es determinado empleando el ciclo termodinámico expresado en la Figura 1c. Las optimizaciones de las estructuras se realizaron empleando diferentes funcionales (B3LYP, M06-2X, wB97XD, entre otros) y bases de cálculo (6-31+G* y 6-31+G**) presentes en el paquete Gaussian09. Además, se usaron como modelos de solvatación a IEFPCM y SMD, siendo agua el solvente. Por otra parte, se estudió la influencia de una o tres moléculas de agua implícitas en los valores de pKa calculados. En todos los casos se realizaron cálculos de frecuencias.Con todos los sistemas estudiados se encontraron la misma tendencia en el orden de los valores de pKa: C17-COOH< C2-COOH< C15-COOH< C6-OH < C5-OH < N18-H. Por otra parte, se observa una estabilización de los aniones al emplear moléculas de agua implícitas en los cálculos.