A theoretical study of the solvent effects in ethylene oxide: Hydrofluoric acid complex using continuum and new discrete models

Oliveira, Boaz G.; Araújo, Regiane C. M. U.; Carvalho, Antônio B.; Ramos, Mozart N.; Hernandes, Marcelo Zaldini; Cavalcante, K.R.

doi:10.1016/j.theochem.2006.09.002

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“…Podem-se citar os estudos empíricos de Latimer e Rodebush, 26 Kasper, 27 Coulson e Danielson, 28 Tsubomura, 29 Nukasawa et al, 30 Koski, 31 Kollman,32 até as abordagens mais modernas de Koch e Popelier, 33 Hobza, 34 Del Bene 35 e Grabowski, 36 os quais através da utilização de campos de força específicos 37 e/ou métodos de química quântica [38][39][40] conduzem a inebriante busca pelo estado da arte intermolecular, decorrente do contato entre um hidrogênio e um sítio molecular com concentração de carga relativamente elevada.…”

Section: Introductionunclassified

SAPT: ligação de hidrogênio ou interação de van der Waals?

Oliveira¹,

Araújo²

2012

Quím. Nova

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Recebido em 24/11/11; aceito em 27/6/12; publicado na web em 17/9/12 SAPT: HYDROGEN BOND OR van der WAALS INTERACTION? It is through the application of an electronic partition approach called Symmetry-Adapted Perturbation Theory (SAPT) that the nature of hydrogen bonds and van der Waals interactions can be unveiled according to the contribution of electrostatic, charge transfer, exchange repulsion, polarization, and dispersion terms. Among these, electrostatic partition governs the formation of the hydrogen bonds, whose energies are arguably high. However, the weakness of the interaction strength is caused by dispersion forces, whose contribution decisively lead to the stabilization of complexes formed via van der Waals interactions. Keywords: hydrogen bonds; van der Waals interactions; SAPT. INTRODUÇÃOFisicamente, as interações fortes, fracas, eletromagnéticas e gravitacionais governam o contato entre as partículas.1 Destas, é bem estabelecido pela cromodinâmica quântica que as interações fortes ocorrem entre prótons e nêutrons através da ação dos quarks e glúons, 2 cujo resultado é a formação do núcleo atômico denso e compacto. Presente em nível nuclear, as interações fracas são 10 13 menos intensas e são caracterizadas pelas manifestações dos bósons W (Weak nuclear force) e Z (Zero).3 Interações eletromagnéticas são típicas de partículas elementares carregadas 4 e são 10 2 mais fracas em relação às interações fortes. Por fim, a geometrodinâmica estabelece que as interações gravitacionais são 10 42 mais amenas e estão presentes em sistemas com massas macroscopicamente mensuráveis, 5 como estrelas, galáxias e todo o universo. No cerne da química atômico--molecular, as interações consideradas fracas com características puramente eletrostáticas são as mais importantes, pois os sistemas são interpretados como sendo ligados 6,7 e não covalentes, 8,9 e nestas circunstâncias átomos formam as ligações químicas 10 e moléculas atingem condições eletrônicas propícias para formarem estruturas intermoleculares estáveis. As interações intituladas de van der Waals foram assim concebidas em reconhecimento ao físico neerlândes Johannes Diederik van der Waals pelos seus estudos com substâncias gasosas e líquidas, em uma proposta que objetivava a otimização dos modelos de Boyle e Charles 54 através da descrição do tamanho molecular e a força intermolecular atuante, a qual é composta pelas contribuições de Keesom (interação entre dipolo permanente--dipolo permanente), 55 Debye (interação entre dipolo permanente--dipolo induzido) 56 e London (interação entre dipolo induzido-dipolo induzido). 57 As interações de van der Waals têm sido foco de muitos pesquisas, principalmente no aprimoramento de alguns métodos que falham na captura dos efeitos provenientes das forças de dispersão. 58As ligações de hidrogênio ou interações de van der Waals são, de fato, alicerces de suma importância para a Biologia, Medicina, Química, Engenharia, Física 59 e áreas correlatas. Entretanto, dentro da comunidade científica ainda persiste um intenso deba...

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Section: Introductionunclassified

SAPT: ligação de hidrogênio ou interação de van der Waals?

Oliveira¹,

Araújo²

2012

Quím. Nova

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“…Another interesting viewpoint is that the solvent effect may be responsible for drastic changes in several molecular properties, e.g., geometrical deformations; increase in the reaction rate; control of products along the reaction paths, for instance [32][33]. If we consider that intramolecular hydrogen bonds can be formed in the minimum structure of benznidazole, the specialized literature informs us that the application of the Polarized Continuum Model (PCM) [34] to evaluate the solvent effect is recommended [35][36][37][38][39]. By taking into account the importance of drug action in human organisms, that are predominantly aqueous, this article also presents a theoretical investigation of the solvent effect on the benznidazole structure through the application of PCM protocol, demonstrating the importance of solvation in the conformational study of this bioactive molecule [40].…”

Section: Computational Proceduresmentioning

confidence: 99%

Comparisons between Crystallography Data and Theoretical Parameters and the Formation of Intramolecular Hydrogen Bonds: Benznidazole

2016

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Abstract:The conformational preferences of benznidazole were examined through the application of DFT, PCM and QTAIM calculations, whose results were compared with crystallography data. The geometries were fully optimized with minimum potential energy surface by means of the Relaxed Potential Energy Surface Scan (RPESS) at AM1, followed by the B3LYP/6-311++G(d,p) theoretical level. As a result, the s-cis conformation (1C) was shown to be more stable (4.78 kcal¨mol´1) than s-trans (1T). The Quantum Theory Atoms in Molecules (QTAIM) was applied in order to characterize the (N-H¨¨¨O=N) and (C-H¨¨¨=N) intramolecular hydrogen bonds. The simulation of solvent effect performed by means of the implicit Polarized Continuum Model (PCM) revealed great results, such as, for instance, that the conformation 1W is more stable (23.17 kcal¨mol´1) in comparison to 1C. Our main goal was stressed in the topological description of intramolecular hydrogen bonds in light of the QTAIM approach, as well as in the solvent simulation to accurately obtain an important conformation of benznidazole.

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“…36,37 Todavia, a cooperatividade supramolecular não é considerada uma propriedade intrínseca das macromoléculas, 38 uma vez que esta mesma fenomenalidade também se observa em estruturas medianas ou pequenas, os chamados agregados ou clusters. [39][40][41][42] Nestes sistemas, a estabilização é definida por um mecanismo de distribuição de energia denominado Não Aditividade (NA) ou Cooperatividade Eletrônica (CE), 43 em que as energias das ligações de hidrogênio são distribuídas de maneira uniforme entre as unidades doadoras (H−X) e receptoras (Y) de prótons. 44 Nos últimos anos, muitos foram os trabalhos baseados na quantificação da NA.…”

Section: •••H E O•••h (Adenina•••timina E Citosina•••guanina)unclassified

Bent's Rule Contextualizes Hydrogen Bond Strength in Trimolecular Clusters

Santos¹,

Rego²,

Oliveira³

2014

Química Nova

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The interaction strengths of these interactions are in line with the variations in s-character, and independently, the red-shift rise whether stronger or weaker bound systems are carried out. This behavior was justified via NBO analysis and supported by Bent´s rule, wherein the greater variations in s-character of X are in good agreement with larger red-shifts and vice-versa. To conclude, the refinement of the supermolecule approach and NBO binding energies also corroborate in this regard.Keywords: hydrogen bonds; BH and HLYP; Bent´s rule. Nos últimos anos, muitos foram os trabalhos baseados na quantificação da NA. 45 Entretanto, deve ser destacado que os sistemas mais comumente estudados foram os homoclusters, ou seja, estruturas oligoméricas formadas por aceitadores e receptores de prótons idênticos, como (HF) n , (HCl) n e (HCN) n . INTRODUÇÃO46 Outrossim, é de suma importância saber se a presença de um heterocomponente pode afetar a distribuição de energia e, principalmente, como os perfis das forças das ligações de hidrogênio variam nestas condições. Em estudos de ligação de hidrogênio, a análise vibracional harmô-nica na região de infravermelho é vital, tanto na elucidação dos novos modos vibracionais ou frequências de estiramento intermolecular 60,61 como na determinação dos efeitos batocrômicos (red-shift) 13,15,16,62 ou hipsocrômicos (blue-shift) 42,54,55,63 com alterações nas intensidades de absorção das espécies doadoras de prótons. 64 Mesmo que as variações para o vermelho e para o azul já tenham sido identificadas experimentalmente, 65 a análise vibracional harmônica certifica se o sistema intermolecular está devidamente caracterizado em uma região de mínimo global na superfície de energia potencial, e isto pode ser evidenciado pela estabilização e força de interação. Na prática, existem ligações

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A theoretical study of the solvent effects in ethylene oxide: Hydrofluoric acid complex using continuum and new discrete models

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SAPT: ligação de hidrogênio ou interação de van der Waals?

SAPT: ligação de hidrogênio ou interação de van der Waals?

Comparisons between Crystallography Data and Theoretical Parameters and the Formation of Intramolecular Hydrogen Bonds: Benznidazole

Bent's Rule Contextualizes Hydrogen Bond Strength in Trimolecular Clusters

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