Efecto del sustituyente sobre la capacidad dual del grupo (-CO-NH-) en la formación de enlaces de hidrógeno

VALLEJOS, MARGARITA; PERUCHENA, NÉLIDA M.

Lanús, Buenos AIRES

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Química; 2010

Asociacion Argentina de química

El enlace amida (-CO-NH-), es un importante grupo funcional, que posee capacidad dual de actuar como donador y aceptor de protones, en la formación de enlaces de hidrógeno (EHs), esto lo convierte en un enlace versátil en el ensamblaje y reconocimiento molecular. La variación de la fortaleza de los EHs, puede ser utilizada en el diseño de nuevas drogas o el mejoramiento de la especificidad o la afinidad, lo cual es en parte, la motivación del presente estudio. En este trabajo se investiga el efecto del sustituyente y del tamaño del sistema sobre la capacidad para formar EHs del grupo amida, en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad y la Teoría de Átomos en Moléculas (AIM). Los complejos formados entre la molécula de formamida y sus derivados (obtenidos por el reemplazo del átomo de hidrógeno en posición trans respecto al oxigeno carbonílico, por los grupos -CH3, -OH y -CN), con una a tres moléculas de agua, fueron utilizados como modelos para este estudio. En los monómeros, la capacidad aceptora del enlace N-H del grupo amida incrementa de acuerdo al sustituyente en el orden -CN < -OH < -H < -CH3 y la capacidad donadora de los pares libres del oxigeno carbonílico, en orden inverso. En los dímeros, trímeros y tetrámeros, la mayor capacidad aceptora/donadora se refleja en la mayor fortaleza del EH O···Hw-O=C/ EH Ow···H-N, siguiendo la misma tendencia que en los monómeros, de acuerdo a los sustituyentes. En los trímeros y tetrámeros, el efecto del sustituyente no solo se limita al grupo amida, al cual se encuentra directamente unido, observándose que este se extiende a zonas más remotas del sistemas, condicionado la fortaleza de los puentes de agua interconectantes. Debido a la formación de los complejos, se produce una redistribución de la densidad electrónica en todo el sistema, provocando cambios a nivel estructural y electrónico del grupo amida, evidenciándose variaciones en la longitud y en la población electrónica de los enlaces C=O y N-H y un progresivo aumento del carácter de doble enlace del C-N, a medida que aumenta tamaño del sistema. Con el sucesivo incremento del número de moléculas de agua en los complejos se produce un fortalecimiento progresivo de los EHs formados, a causa de dos efectos principalmente: la diminución de la tensión estérica y la cooperatividad de los EHs. Este fortalecimiento resulta ser más acentuado cuando se comparan dímeros con trímeros, debiéndose fundamentalmente al gran tensionamiento de las estructuras de los primeros. La mayor fortaleza de los EHs se manifiesta en una menor longitud de enlace de la interacción; un mayor valor de la densidad electrónica en el punto crítico de enlace correspondiente al EH, y una mayor transferencia de carga donador→aceptor de protones. 3, -OH y -CN), con una a tres moléculas de agua, fueron utilizados como modelos para este estudio. En los monómeros, la capacidad aceptora del enlace N-H del grupo amida incrementa de acuerdo al sustituyente en el orden -CN < -OH < -H < -CH3 y la capacidad donadora de los pares libres del oxigeno carbonílico, en orden inverso. En los dímeros, trímeros y tetrámeros, la mayor capacidad aceptora/donadora se refleja en la mayor fortaleza del EH O···Hw-O=C/ EH Ow···H-N, siguiendo la misma tendencia que en los monómeros, de acuerdo a los sustituyentes. En los trímeros y tetrámeros, el efecto del sustituyente no solo se limita al grupo amida, al cual se encuentra directamente unido, observándose que este se extiende a zonas más remotas del sistemas, condicionado la fortaleza de los puentes de agua interconectantes. Debido a la formación de los complejos, se produce una redistribución de la densidad electrónica en todo el sistema, provocando cambios a nivel estructural y electrónico del grupo amida, evidenciándose variaciones en la longitud y en la población electrónica de los enlaces C=O y N-H y un progresivo aumento del carácter de doble enlace del C-N, a medida que aumenta tamaño del sistema. Con el sucesivo incremento del número de moléculas de agua en los complejos se produce un fortalecimiento progresivo de los EHs formados, a causa de dos efectos principalmente: la diminución de la tensión estérica y la cooperatividad de los EHs. Este fortalecimiento resulta ser más acentuado cuando se comparan dímeros con trímeros, debiéndose fundamentalmente al gran tensionamiento de las estructuras de los primeros. La mayor fortaleza de los EHs se manifiesta en una menor longitud de enlace de la interacción; un mayor valor de la densidad electrónica en el punto crítico de enlace correspondiente al EH, y una mayor transferencia de carga donador→aceptor de protones.