Microsolvatación de fromamida. Un estudio en base al análisis topológico de la distribución de la densidad electrónica

ANGELINA, EMILIO; VALLEJOS, MARGARITA; PERUCHENA, NÉLIDA

Mar del Plata

Simposio; XVI Simposio Nacional de Quimica Organica; 2007

Sociedad Argentina Investigación en Quimica Organica (SAIQO)

En este  trabajo se presenta un estudio de los complejos mono y dihidratado de formamida (estructuras de hidratación) y de los enlaces de hidrógeno que las estabilizan, en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad y de la Teoría Cuántica de Átomos en Moléculas (QTAIM) a nivel DFT/B3LYP/6-31++G**. El confórmero más estable del complejo Formamida/H20, 1, adopta una estructura de anillo planar estabilizado por un enlace de hidrógeno bifuncional (N-Hc...O(H)-H...O=C) donde la molécula de agua actúa como ácido de Lewis entregando un protón al oxígeno del grupo carbonilo y como un base de Lewis  (aceptor de protón) con el Hcis del grupo amino. En los dos confórmeros siguientes -de mayor energía-, la molécula de agua forma enlaces de hidrógeno con el grupo cabonilo, o con el grupo amino de la formamida. De esta forma, el segundo confórmero más estable, 2, está estabilizado por un EH,  O-H...O=C y una débil interacción C-H...O. La forma menos estable, 3, se establece cuando la molécula de agua forma un EH con el H anti del grupo amino. Estas dos últimos confórmeros fueron recientemente observados experimentalmente por espectroscopía rotacional (Espectroscopía de Microonda con Transformada de Fourier). El aumento de la fortaleza del EH O(H)-H...O=C en el confórmero 1 versus el confórmero 2 puede atribuirse al efecto cooperativo que se establece entre ambos enlaces de hidrógeno intermoleculares que constituyen el enlace de hidrógeno bifuncional (N-Hc...O(H)-H...O=C) en 1. Las propiedades topológicas locales y atómicas promedio dan cuenta de una deslocalización de la densidad en todo el complejo, produciendo  una estabilización de los átomos del anillo. Cuando se comparan los clusters mono y dihidratados de formamida, se observa en este último una estructura cíclica (N-Hc...O(H)-H...O(H)-H...O=C) donde los EHs intermoleculares están mediados por un puente de moléculas de agua. Se observa un aumento de la densidad electrónica en el punto crítico de enlace correspondiente a los enlaces de hidrógeno y de la relación entre la densidad de energía potencial sobre la densidad de energía cinética. Estos hechos son indicativos de un fortalecimiento de las interacciones de EH en el cluster dihidratado. Los resultados obtenidos pueden ayudar a entender las preferencias de unión de las moléculas de agua en proteínas.