La La modelizaciónmodelización de de moléculas y moléculas y biomoléculasbiomoléculas: : Principios básicosPrincipios básicos

Luis A. MonteroLuis A. MonteroLaboratorio de Química Computacional y Laboratorio de Química Computacional y TeóricaTeóricaUniversidad de La HabanaUniversidad de La Habana

La química computacional es la La química computacional es la ““química del laboratorio secoquímica del laboratorio seco” ” porque se propone obtener porque se propone obtener modelos teóricosmodelos teóricos de objetos al de objetos al nivel molecular en un ordenador.nivel molecular en un ordenador.

De esta forma se pueden De esta forma se pueden representar muchos fenómenos representar muchos fenómenos químicos y físicos asociados con químicos y físicos asociados con tales objetos, tanto de especies tales objetos, tanto de especies estables como estables como transientestransientes..

SiSi1010OO2525HH1010.H.H22OO

El principal propósito es El principal propósito es apoyar a la ciencia apoyar a la ciencia experimental y hasta experimental y hasta reemplazar algunos reemplazar algunos experimentos muy caros con experimentos muy caros con modelos computacionales más modelos computacionales más baratosbaratos

Entre las propiedades más Entre las propiedades más importantes que pueden ser importantes que pueden ser calculadas están:calculadas están:

–– La geometría molecularLa geometría molecular

–– Las densidades electrónicas y Las densidades electrónicas y cargas parcialescargas parciales

–– Espectros ópticos y de Espectros ópticos y de resonancia magnética nuclearresonancia magnética nuclear

–– Propiedades termodinámicasPropiedades termodinámicas

Muchas de estas propiedades Muchas de estas propiedades se pueden usar como se pueden usar como descriptoresdescriptores de de propiedades moleculares que propiedades moleculares que pueden ser correlacionados pueden ser correlacionados con la actividad biológica o con la actividad biológica o ciertos comportamientos ciertos comportamientos macroscópicos de materiales.macroscópicos de materiales.

En la medida en que la En la medida en que la selección de selección de descriptoresdescriptores sea acertada y el sea acertada y el método teóricométodo teórico utilizado para utilizado para calcular el sistema molecular sea calcular el sistema molecular sea bueno, se podrá predecir la actividad bueno, se podrá predecir la actividad deseada en sistemasdeseada en sistemas poliatómicospoliatómicos solo solo existentes en el ordenador mediante existentes en el ordenador mediante correlaciones estadísticas simples.correlaciones estadísticas simples.

Péptido Péptido ββ amiloide amiloide (25(25--35)35)

20 conformaciones 20 conformaciones experimentales de RMN en experimentales de RMN en soluciónsolución

HipersuperficiesHipersuperficies PotencialesPotenciales•• LasLas hipersuperficieshipersuperficies potencialespotenciales son son

funciones multidimensionales que funciones multidimensionales que expresan la energía potencial total de un expresan la energía potencial total de un sistema molecular a partir de, en sistema molecular a partir de, en principio, las coordenadas de todas las principio, las coordenadas de todas las partículas del mismo y de los tipos de partículas del mismo y de los tipos de núcleos atómicos involucrados:núcleos atómicos involucrados:

),( ZrEE �=

El número dimensiones depende del El número dimensiones depende del sistema y de lo que se desee (o se sistema y de lo que se desee (o se pueda) modelar. Es este uno de los pueda) modelar. Es este uno de los puntos más delicados y que requieren puntos más delicados y que requieren de una mayor profesionalidad: de una mayor profesionalidad: la la selección de las “variables selección de las “variables independientes” a considerarindependientes” a considerar..

El problema general de los El problema general de los métodos de modelación (o métodos de modelación (o modelizaciónmodelización) molecular es ) molecular es encontrar la forma funcional de la encontrar la forma funcional de la hipersuperficiehipersuperficie del sistema en del sistema en estudioestudio

La única forma teóricamente consistente La única forma teóricamente consistente para predecir los fenómenos al nivel para predecir los fenómenos al nivel molecular y macromolecular es mediante molecular y macromolecular es mediante el uso de la el uso de la mecánica cuánticamecánica cuántica y sus y sus procedimientos.procedimientos.

Por lo tanto, la forma funcional aceptable Por lo tanto, la forma funcional aceptable como exacta sería:como exacta sería:

),(),(ˆ

ZrZrHE

�

�

ΨΨ=

Para solucionar el problema se Para solucionar el problema se procede con diferentes procede con diferentes tratamientos a la teoría básica, que tratamientos a la teoría básica, que se basan alternativamente en:se basan alternativamente en:

•• Considerar explícitamente la Considerar explícitamente la densidad electrónica de las densidad electrónica de las moléculasmoléculas

O también en:O también en:

•• Tratar el sistema como un Tratar el sistema como un conjunto mecánico de bolas conjunto mecánico de bolas asociadas mediante resortesasociadas mediante resortes

La consideración explícita de la La consideración explícita de la densidad electrónica implica, densidad electrónica implica, necesariamente, formular y resolver un necesariamente, formular y resolver un hamiltonianohamiltoniano del sistema, aunque sea del sistema, aunque sea aproximado.aproximado.

Esta es la única forma de poder Esta es la única forma de poder abordar el fenómeno de las abordar el fenómeno de las interacciones y la reactividad interacciones y la reactividad molecular molecular a priori a priori y con y con capacidad interpretativa.capacidad interpretativa.

Se trata de los llamadosSe trata de los llamadosmétodos cuánticosmétodos cuánticos..

Todos los métodos cuánticos Todos los métodos cuánticos son aproximadosson aproximados, en mayor o , en mayor o menor medida, porque la solución menor medida, porque la solución exacta de un exacta de un hamiltoniano hamiltoniano solo solo puede obtenerse en el caso de puede obtenerse en el caso de sistemas extremadamente simples.sistemas extremadamente simples.

Se llaman métodos Se llaman métodos a prioria priori aquellos aquellos cuyas aproximaciones se introducen cuyas aproximaciones se introducen de acuerdo con una lógica dada por de acuerdo con una lógica dada por la propia teoría y sin tener en la propia teoría y sin tener en consideración los resultados que se consideración los resultados que se desea obtener.desea obtener.

Se consideran Se consideran a posterioria posteriori aquéllos aquéllos métodos cuyas aproximaciones y métodos cuyas aproximaciones y parámetros tienen en cuenta parámetros tienen en cuenta resultados obtenidos en sistemas resultados obtenidos en sistemas conocidos y se optimizan para lograr conocidos y se optimizan para lograr la mayor coherencia entre los datos la mayor coherencia entre los datos teóricos y los experimentales teóricos y los experimentales esperados.esperados.

Entre los Entre los métodos cuánticos simplesmétodos cuánticos simplesestán el de están el de orbitales moleculares de orbitales moleculares de HückelHückel (HMO)(HMO) y la y la teoría de teoría de HückelHückelextendida (EHT).extendida (EHT).Estos hacen grandes simplificaciones para Estos hacen grandes simplificaciones para construir el construir el hamiltonianohamiltoniano. El problema se . El problema se reduce a un simple cálculo de valores y reduce a un simple cálculo de valores y vectores propios para obtener las funciones vectores propios para obtener las funciones moleculares. Generalmente contienen moleculares. Generalmente contienen parámetros clave que son introducidos parámetros clave que son introducidos a a posterioriposteriori..

Existen también los llamados Existen también los llamados hamiltonianos hamiltonianos semiempíricossemiempíricos

Estos se basan en la teoría deEstos se basan en la teoría de HartreeHartree --Fock autocoherenteFock autocoherente con con hamiltonianoshamiltonianossimplificadossimplificados y con parámetros empíricos y con parámetros empíricos (seleccionados (seleccionados a posterioria posteriori). Tienen en ). Tienen en cuenta implícitamente la energía de cuenta implícitamente la energía de correlación electrónica. Son populares los correlación electrónica. Son populares los que niegan la superposición diferencial que niegan la superposición diferencial diatómicadiatómica ((PPP, CNDO, INDO, NDDO, PPP, CNDO, INDO, NDDO, MNDO, AM1, PM3MNDO, AM1, PM3). ).

Son muy usados actualmente los Son muy usados actualmente los métodos basados en la métodos basados en la teoría de los teoría de los funcionales de la densidad (DFT)funcionales de la densidad (DFT)

En ellos se simplifica el En ellos se simplifica el hamiltonianohamiltoniano con un con un fundamento teórico consistente. Sus fundamento teórico consistente. Sus aplicaciones se basan en elaboraciones aplicaciones se basan en elaboraciones semiempíricassemiempíricas a posterioria posteriori en dependencia en dependencia de las propiedades moleculares que se de las propiedades moleculares que se desea calcular. Existen funcionales para desea calcular. Existen funcionales para diversos propósitos y algunos de ellos diversos propósitos y algunos de ellos incluyen diferentes efectos de correlación incluyen diferentes efectos de correlación electrónica.electrónica.

Los más consistentes con la teoría básica Los más consistentes con la teoría básica son los llamados métodos son los llamados métodos ab initioab initio

Se basan en Se basan en hamiltonianoshamiltonianos construidos construidos rigurosamente para cada sistema rigurosamente para cada sistema poliatómicopoliatómicode acuerdo con la teoría dede acuerdo con la teoría de HartreeHartree -- Fock Fock autocoherenteautocoherente. Las integrales son calculadas . Las integrales son calculadas casi siempre a partir de funciones de base casi siempre a partir de funciones de base atómicas (seleccionadas atómicas (seleccionadas a prioria priori y con y con diferentes grados de exactitud). La energía de diferentes grados de exactitud). La energía de correlación electrónica debe ser calculada como correlación electrónica debe ser calculada como una corrección a partir de métodos muy una corrección a partir de métodos muy elaborados. Puede presentar dificultades en el elaborados. Puede presentar dificultades en el cálculo de interacciones moleculares. cálculo de interacciones moleculares.

Los Los métodos más simplesmétodos más simplesconsumen el consumen el mínimo de tiempo mínimo de tiempo de cálculode cálculo y por lo tanto con y por lo tanto con ellos se puede modelar a los ellos se puede modelar a los mayores sistemasmayores sistemaspoliatómicospoliatómicos, en dependencia , en dependencia de la potencia computacional de la potencia computacional disponible. disponible. La capacidad La capacidad predictivapredictiva es limitadaes limitada en la en la mayoría de los casos.mayoría de los casos.

Al Al aumentar la complejidad aumentar la complejidad teórica:teórica:

–– aumenta la capacidad aumenta la capacidad predictivapredictivade los modelos obtenidos. de los modelos obtenidos.

–– aumenta el tiempo de cálculoaumenta el tiempo de cálculo

–– disminuye la posibilidad de disminuye la posibilidad de modelar “grandes” sistemas modelar “grandes” sistemas moleculares, aunque sean moleculares, aunque sean relativamente sencillos en el mundo relativamente sencillos en el mundo de los materiales y de la biología.de los materiales y de la biología.

Los problemas más importantes Los problemas más importantes actualmente para los métodos actualmente para los métodos cuánticos son:cuánticos son:

• La consideración de la energía de La consideración de la energía de correlación electrónicacorrelación electrónica

•• Los efectos del ambiente molecular para Los efectos del ambiente molecular para modelar las condiciones reales de modelar las condiciones reales de existencia de los sistemasexistencia de los sistemas poliatómicospoliatómicos

•• La relación de escala de las propiedades La relación de escala de las propiedades físicas y químicas calculadas con respecto físicas y químicas calculadas con respecto a las mediciones experimentalesa las mediciones experimentales

Cálculo Cálculo semiempíricosemiempírico PM3 del PM3 del SiSi1010OO2525HH1010.H.H22OO

La modelación mediante bolas y La modelación mediante bolas y resortes conduce a un sencillo resortes conduce a un sencillo esquema de fórmulas que se esquema de fórmulas que se denominan denominan métodos clásicosmétodos clásicos

Casi todas las fórmulas se Casi todas las fórmulas se basan en la ley de basan en la ley de Hook Hook o del o del oscilador armónicooscilador armónico

2

21 rkE ∆=

donde donde r es la distancia entre es la distancia entre dos núcleos y la dos núcleos y la k depende de depende de las masas y de la envoltura las masas y de la envoltura electrónica de cada uno de electrónica de cada uno de ellosellos

Los métodos se diferencian entre si Los métodos se diferencian entre si por las formulaciones utilizadas, que por las formulaciones utilizadas, que siempre son siempre son a posterioria posteriori, y en los , y en los valores de los parámetros ajustados valores de los parámetros ajustados (MM4, AMBER, etc.).(MM4, AMBER, etc.).

Casi invariablemente se utiliza una Casi invariablemente se utiliza una tabla periódica agrandada, donde un tabla periódica agrandada, donde un mismo elemento puede aparecer con mismo elemento puede aparecer con diferentes diferentes tipostipos en una molécula. en una molécula.

En los casos de moléculas muy En los casos de moléculas muy complejas o poliméricas, como complejas o poliméricas, como las proteínas, aún una las proteínas, aún una modelación clásica puede modelación clásica puede resultar impracticable, por lo que resultar impracticable, por lo que a veces que se suele limitar el a veces que se suele limitar el número de dimensiones de la número de dimensiones de la hipersuperficiehipersuperficie a solo ciertos a solo ciertos ángulos relacionados con enlaces ángulos relacionados con enlaces significativossignificativos.

β amiloide 25-35 (AMBER)

β amiloide 25-35 (exp.)

Un aspecto clave es Un aspecto clave es la la exploración de la exploración de la hipersuperficiehipersuperficie en busca de los en busca de los mínimos de energía potencial.mínimos de energía potencial.

Esto es importante tanto para los Esto es importante tanto para los métodos clásicos como cuánticos.métodos clásicos como cuánticos.

El El camino de los gradientescamino de los gradientesimplica determinar las fuerzas que implica determinar las fuerzas que actúan sobre cada núcleo en las actúan sobre cada núcleo en las tres direcciones, a partir del cálculo tres direcciones, a partir del cálculo de la energía en cada configuración. de la energía en cada configuración. De acuerdo con esto se modifica De acuerdo con esto se modifica sucesivamente la estructura hasta sucesivamente la estructura hasta que todas las fuerzas se anulen:que todas las fuerzas se anulen:

0][

=∂∂

rE�

Las Las técnicas Monte técnicas Monte CarloCarlo implican la implican la exploración de toda la exploración de toda la hipersuperficiehipersuperficievariando desordenadamente (de forma variando desordenadamente (de forma aleatoria) aleatoria) todastodas las coordenadas de las coordenadas de todostodos los núcleos en un número los núcleos en un número significativo de pruebas. De esta forma significativo de pruebas. De esta forma se llega a una o varias configuraciones se llega a una o varias configuraciones de menor energía con respecto a las de menor energía con respecto a las demás. Tiene la ventaja de “explorar” demás. Tiene la ventaja de “explorar” todo el espacio.todo el espacio.

La La dinámica moleculardinámica molecular implica utilizar la implica utilizar la participación del tiempo en las ecuaciones participación del tiempo en las ecuaciones de Newton del movimientode Newton del movimiento

2

2

21 ),...,,(dt

rdmrrrV iiNi

�

��� =∇−

Donde la solución de esta ecuación Donde la solución de esta ecuación diferencial para cada componente de diferencial para cada componente de masa masa mmii proporciona la función que proporciona la función que determina el cambio de su posición en el determina el cambio de su posición en el tiempotiempo

Si el potencial Si el potencial VVii se calcula por se calcula por medio de una función armónica o medio de una función armónica o similar, se trata de similar, se trata de Dinámica Dinámica Molecular Molecular ClasicaClasica. Si ese . Si ese potencial es una energía potencial es una energía calculada mediante un calculada mediante un hamiltonianohamiltoniano cuántico se trata de cuántico se trata de Dinámica Molecular CuánticaDinámica Molecular Cuántica..

Un problema importante:Un problema importante:LA POTENCIA LA POTENCIA COMPUTACIONALCOMPUTACIONAL

Si consideramos Si consideramos potencia potencia computacionalcomputacional a la rapidez y a la rapidez y eficiencia en “masticar” números. eficiencia en “masticar” números. Los requerimientos para la Los requerimientos para la química computacional, así como química computacional, así como para otras ciencias, son infinitos.para otras ciencias, son infinitos.

¿Como se logra potencia ¿Como se logra potencia computacional?computacional?

•• Con procesadores que puedan realizar Con procesadores que puedan realizar millones de millones de operaciones por millones de millones de operaciones por segundosegundo

•• Con grandes capacidades de Con grandes capacidades de almacenamiento en la memoria volátilalmacenamiento en la memoria volátil

•• Con grandes capacidades de Con grandes capacidades de almacenamientoalmacenamiento y velocidad de acceso y velocidad de acceso aleatorioaleatorio en la memoria permanenteen la memoria permanente

El surgimiento de muy avanzadas El surgimiento de muy avanzadas tecnologías de cómputo, tecnologías de cómputo, accesibles de modo masivo, nos accesibles de modo masivo, nos ha llevado a que los medios para ha llevado a que los medios para realizar investigaciones de alto realizar investigaciones de alto nivel en química computacional se nivel en química computacional se pueden adquirir hasta en un pueden adquirir hasta en un supermercado y con una supermercado y con una considerable potencia considerable potencia computacional.computacional.

Trabajos de prueba entre Trabajos de prueba entre diferentes procesadores*diferentes procesadores*

* * TTodos los tiemposodos los tiempos dede utilizaciutilizacióónn deldel procesadorprocesador central central enen segundossegundos yy los porcentajes entre parlos porcentajes entre parééntesisntesis sese calculancalculanconcon respectorespecto alal PProPPro 200 MHz (s).200 MHz (s).

Caso 1. FormaldehCaso 1. Formaldehíído [RHF 6do [RHF 6--311G(d,p) 311G(d,p) MP2 (optimizaciMP2 (optimizacióón) enn) en GaussianGaussian 94 bajo 94 bajo Linux 2]Linux 2]

PPro200 MHz (s)

PPro200 MHz (d)

PII400 MHz (d)

405.9 (100) 251.2 (162)* 115.1 (353)*

*Tanto el *Tanto el kernel kernel como el g94 fueron como el g94 fueron recompilados recompilados para SMPpara SMP

Caso 2. FormaldehCaso 2. Formaldehíído [RHF 6do [RHF 6--311G(d,p) 311G(d,p) MP2 (cMP2 (cáálculo de vibraciones internas) enlculo de vibraciones internas) enGaussianGaussian 94 bajo Linux 2]94 bajo Linux 2]

PPro200 MHz (s)

Ppro200 MHz (d)

PII400 MHz (d)

1136.9 (100) 551.9 (206)* 260.2 (437)*

*Tanto el *Tanto el kernel kernel como el g94 fueron como el g94 fueron recompilados recompilados para SMPpara SMP

Caso 3. tCaso 3. t--GlioxalGlioxal [RHF 6[RHF 6--31G(d,p) 31G(d,p) (optimizaci(optimizacióón) enn) en GaussianGaussian 94 bajo 94 bajo Linux 2]Linux 2]

PPro200 MHz

(s)

PPro200 MHz

(d)

AMD-K6350 MHz

(s)

PII400 MHz

(d)

PIV1.4 GHz

(s)

715.0 (100)

258.7 (276)*

242.8 (294)

116.4 (614)*

33.6 (2128)

*Tanto el *Tanto el kernel kernel como el g94 fueron como el g94 fueron recompilados recompilados para SMPpara SMP

Claustro de ordenadores personales Claustro de ordenadores personales para modelación molecular en la para modelación molecular en la Universidad de Adelaida (Australia)Universidad de Adelaida (Australia)

K.A.K.A. HawickHawick, D.A., D.A. Grove, P.D.Grove, P.D. CoddingtonCoddington, , M.A.M.A. BuntineBuntine, , DHPC DHPC Technical Report DHPCTechnical Report DHPC--073073, , 21 January 200021 January 2000 with with GAMESSGAMESS--USUS

Veamos un ejemplo...Veamos un ejemplo...

La La amilosaamilosa es un soporte común es un soporte común en cromatografía y podemos en cromatografía y podemos simularla con una cadena de tres simularla con una cadena de tres glucosas dispuestas glucosas dispuestas adecuadamente.adecuadamente.

Explorando todo el espacio de las Explorando todo el espacio de las posibles asociaciones entre este posibles asociaciones entre este trímero de la trímero de la amilosa amilosa con el benzoato con el benzoato de bencilo, se halló mediante el de bencilo, se halló mediante el método método semiempíricosemiempírico PM3 que una de PM3 que una de las asociaciones más favorables es:las asociaciones más favorables es:

Benzoato de Benzoato de bencilo sobre bencilo sobre amilosaamilosa(E=(E=--9757.12310 EV)9757.12310 EV)

Vista AVista A

Benzoato de Benzoato de bencilo sobre bencilo sobre amilosaamilosa(E=(E=--9757.12310 EV)9757.12310 EV)

Vista B

Veamos el caso de una droga Veamos el caso de una droga en solución…en solución…

El El amifenazol amifenazol es un estimulante de es un estimulante de la respiración celular prohibido por la respiración celular prohibido por el Comité Olímpico Internacional el Comité Olímpico Internacional para los atletas en competenciapara los atletas en competencia

N

S NH2

H2N

Forma neutra del Forma neutra del amifenazolamifenazol::-- rotación internarotación interna-- cuatro sitios básicoscuatro sitios básicos-- tautomeríastautomerías

Las evidencias experimentales de Las evidencias experimentales de interés estructural son:interés estructural son:

1. Tanto las formas neutras como las 1. Tanto las formas neutras como las protonadasprotonadas presentan una señal de presentan una señal de RMN protónica sobre carbono RMN protónica sobre carbono cuaternario si el solvente es cuaternario si el solvente es dimetil dimetil sulfóxidosulfóxido..

2. Tanto las formas neutras como las 2. Tanto las formas neutras como las protonadasprotonadas nono presentan la señal de presentan la señal de RMN protónica sobre carbono RMN protónica sobre carbono cuaternario si el solvente es agua cuaternario si el solvente es agua deuteradadeuterada..

3. El espectro UV3. El espectro UV--Visible en Visible en diferentes diferentes pHpH es:es:

N

S NH2

H2NN

S

H2N

NH

diamina (AMF) monoimina en N2variante A (AMI2A)

N

S

H2N

NH

N

S NH2

HNmonoimina en N2 monoimina en N4variante B (AMI2B) (AMI4)

N

S NH

HNdiimina (AMII)

Los equilibrios posibles entre estas especies son los siguientesLos equilibrios posibles entre estas especies son los siguientes::X X == YY [1][1]X(HX(H22O)O)nn == Y(HY(H22O)O)nn [2][2]X + HX + H33OO++ == YHYH++ + H+ H22OO [3][3]X(HX(H22O)O)nn + H+ H33OO++.(H.(H22O)O)mm == YH(HYH(H22O)O)nn

++ + (H+ (H22O)O)m+1m+1 [4][4]XHXH++ = YH= YH++ [5][5]XH(HXH(H22O)O)nn

++ == YH(HYH(H22O)O)nn++ [6][6]

XHXH++ + OH+ OH−− == Y + HY + H22OO [7][7]XH(HXH(H22O)O)nn

++ + OH+ OH−−.(H.(H22O)O)mm == Y(HY(H22O)O)nn + (H+ (H22O)O)m+1m+1 [8][8]

Donde X y Y pueden ser, indistintamente, AMF, AMI2A, AMI2B, Donde X y Y pueden ser, indistintamente, AMF, AMI2A, AMI2B, AMI4, o AMII.AMI4, o AMII.

Tautómeros más probables calculados después de la protonación del AMFa

X Y PM3 MMH MMH SCF MP2 SCF MP2∆H0(anh.)∆H0(hydr.)∆G0(hydr.) ∆E0(anh.) ∆E0(solv.)(kJ/mol)b (kJ/mol)c (kJ/mol)c (kJ/mol)e (kJ/mol)f

AMF AMF(H3)+ -261.1 -111.9d -83.9d -247.2 -60.1AMF AMF(H4)+ -263.5 -109.3d -83.8d -224.0 -62.4AMF SZW+ -264.5 -95.2 -67.2 -298.0 -123.1

a) Energías en kJ/mol. La lista está en orden ascendente de energías librescalculadas, ∆G0, de las especies hidratadas. Otras reacciones no mostradasresultaron en valores positivos de ∆G0. Los sitios de protonación se denotan porHm, siendo m el número de los átomos pesados en el anillo tiazólico con respectoal S1.

b) Resultados MNDO-PM3 para la reacción [3].c) Reacción [4].d) Calculados sobre la base de 45 celdas, en lugar de 15, como se usa en otros

casos.e) HF SCF 6-311G** MP2 | 4-31G** para la reacción [3]. ∆E0 (anh.) + ∆E0 (SCRF).

SCRF de Tomasi, con la constante dieléctrica del agua.

+ NH2

H2N

S+ NH2

H2N

S

NN

super zwitterionsuper zwitterion (SZW(SZW++))

Se hace evidente que los solventes Se hace evidente que los solventes polares influyen de forma diferente polares influyen de forma diferente en el equilibrio en dependencia de su en el equilibrio en dependencia de su carácter carácter próticoprótico

Equilibrios significativos en medio ácido

∆Haisl ∆H0 ∆G0

AMF(H3) + → AMF(H4) + -2.4 2.3 -2.4 kJ/mol

SZW+ → AMF(H3) + 3.5 -16.4 -16.4 kJ/mol

SZW+ → AMF(H4) + 1.1 -14.1 -18.8 kJ/mol

200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 4000.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25Espectro UV teórico del AMF hidratado

f

λ (nm)

200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 4000.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25Espectro UV teórico del AMF anhidro

f

λ nm

¿conclusiones?¿conclusiones?

La química computacional La química computacional puede usarse para modelar puede usarse para modelar cualquier problema que tenga cualquier problema que tenga su origen en la estructura su origen en la estructura molecularmolecular•• Es preciso familiarizarse con los Es preciso familiarizarse con los

métodos, sus ventajas y limitacionesmétodos, sus ventajas y limitaciones

•• Es preciso adquirir cierta habilidad en Es preciso adquirir cierta habilidad en el uso de las computadoras personalesel uso de las computadoras personales

•• La base material puede ser la misma La base material puede ser la misma que la de cualquier oficinaque la de cualquier oficina

BeneficiosBeneficios

Se ahorra tiempo de trabajo Se ahorra tiempo de trabajo experimental para:experimental para:

–– muchas acciones de prueba y errormuchas acciones de prueba y error

–– comprender lo que está ocurriendocomprender lo que está ocurriendo

Esta es una ciencia en la que Esta es una ciencia en la que el valor se crea en el el valor se crea en el conocimiento y en las conocimiento y en las técnicas de manipular técnicas de manipular informacióninformación

Se trata de buena ciencia a bajo costo...Se trata de buena ciencia a bajo costo...

Es hermoso saber que, en estos Es hermoso saber que, en estos Es hermoso saber que, en estos tiempos tan materiales, el éxito tiempos tan materiales, el éxito tiempos tan materiales, el éxito científico no está preservado científico no está preservado científico no está preservado solo a la disponibilidad de solo a la disponibilidad de solo a la disponibilidad de recursos materiales, sino recursos materiales, sino recursos materiales, sino también al talento, la también al talento, la también al talento, la creatividad, al amor por la creatividad, al amor por la creatividad, al amor por la ciencia y a otros valores.ciencia y a otros valores.ciencia y a otros valores.