Supramolecular compounds containing lanthanides, in particular the Gd (III) ion, are increasingly being used as contrast agents in the medical diagnosis technique Magnetic Resonance Imaging, MRI. Thus, the molecular modeling and simulation of these complexes are indispensable to study their structures and dynamics in solution. In this paper, a conformational study of the macrocyclic complex [Gd(DOTA)·H 2 O] -, where DOTA is an abbreviation for the 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid, has been performed. For this, we carried out a procedure involving the mapping or sampling of the conformational space of such compound via short molecular dynamics at different temperatures. Each final geometry was used as starting point for geometry optimization using RM1 semiempirical quantum chemistry method. The four stable conformers A1, IA1, IA2 and A2 were found through detailed analysis of geometric (bond length distances, dihedral angles, etc.) and energy (H f and Gibbs energy) data of all optimized structures. In addition, we also have found structures of minimum energy that we point out as intermediate geometries (not transition states) between two conformational isomers. Through this study, we developed a simple strategy to perform the search for conformational isomers of this type of compound. These details are very important when designing new molecules to act as efficient contrast agents in MRI.Keywords: Conformational Analysis; Molecular Dynamics; RM1; Gadolinium Macrocycles.
ResumoCompostos supramoleculares contendo íons lantanídeos, em especial o íon Gd(III), são cada vez mais utilizados como agentes de contraste na técnica de diagnóstico imagem por ressonância magnética nuclear, MRI. Com isso, a modelagem e simulação molecular destes complexos são indispensáveis para estudar suas estruturas e dinâmicas em solução. Neste trabalho foi realizado um estudo conformacional do complexo macrocíclico [Gd(DOTA)H 2 O] -, onde DOTA é uma abreviação para o ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7,10-tetraacético. Para isso, realizamos um procedimento que envolve o mapeamento ou amostragem do espaço conformacional desse composto através de dinâmicas moleculares curtas em diferentes temperaturas para, em seguida, as geometrias serem usadas como pontos de partida para otimização de geometria usando o método semiempírico RM1. Os quatro confórmeros estáveis A1, IA1, A2 e IA2 foram encontrados através da análise detalhada de dados geométricos (distâncias de ligação, diedros, distância entre planos, etc.) e energéticos (H f e energia de Gibbs) de todas as estruturas geradas. Além dessas conformações, encontramos ainda estruturas de energia mínima que entendemos como sendo intermediárias (não estados de transição) entre dois isômeros conformacionais. Através deste estudo elaboramos uma estratégia simples para realizar a busca de isômeros conformacionais de compostos desse tipo, sendo essas informações muito importantes quando se deseja projetar novas moléculas para atuarem como eficientes agentes ...