PARAMETRIZAÇÃO DOS TERMOS LIGADOS DE p-MENTAN-3,9-DIÓIS

Adriana M. Namba¹ (PG), Gil V.J. da Silva¹ (PQ), Carlos Alemán² (PQ), Gilberto Lúcio B. de Aquino¹ (PG)

¹ Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto - Universidade de São Paulo

² Departament de Enginyería Química, ETSEIB – Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona, Espanha

palavras-chave: campo de força, parametrização, PAPQMD

Os métodos de Mecânica Molecular, Dinâmica Molecular e Monte Carlo consistem de uma ferramenta muito importante quando se deseja obter uma representação precisa das características conformacionais dos sistemas moleculares. Todas estas técnicas são baseadas no fato de que a energia de um sistema pode ser representada como a adição de dois termos clássicos: os termos ligados, os quais incluem as energias de estiramento, de deformação e torcional e os termos não-ligados os quais incluem as interações eletrostáticas, de van der Waals e as ligações de hidrogênio. A confiabilidade dos cálculos depende, principalmente, da qualidade dos parâmetros contidos no campo de força escolhido. No entanto, os parâmetros empíricos contidos nos campos de força limitam-se a apenas determinados sistemas moleculares e isso têm levado, muitas vezes, a resultados errôneos. Nosso interesse está na determinação dos parâmetros de força para os p-mentan-3,9-dióis (1), (2), (3) e (4), utilizando-se uma metodologia que foi desenvolvida para o cálculo de parâmetros de força aproximados e mostrou-se ser bastante viável e de baixo custo computacional. Esta metodologia foi incorporada num programa de computador chamado PAPQMD (Program for Approximate Parametrization from Quantum Mechanical Data). O programa PAPQMD calcula os parâmetros de força através do ajuste da energia mecânica quântica (E_MQ), obtida de cáculos semi-empíricos ou ab initio, para a energia (E_MM), derivada de cálculos da mecânica molecular

As constantes de força de estiramento e deformação (dados em kcal/mol.Ų), as quais estão mostradas na Tabela 1 foram obtidas utilizando-se a estratégia padrão PAPQMD. Para o cálculo do termo eletrostático nós utilizamos a estratégia desenvolvida por Momany, na qual as cargas eletrostáticas (em unidades de elétron) são calculadas através do ajuste do Potencial Eletrostático Molecular (MEP), obtido através de cálculos ab initio. O termo torcional foi parametrizado usando uma abordagem na qual somente a natureza de dois átomos centrais é considerada. Cada parâmetro foi validado comparando-se as geometrias moleculares e os dados termodinâmicos obtidos da mecânica molecular com os obtidos pelos cálculos ab initio.

Tabela 1

Estira/o	kEst	rij^eq (Å)	Deformação	kDef	qijk^eq (graus)	Átomo	cargas Diol (1)	cargas Diol (2)	cargas Diol (3)	cargas Diol (4)
CA-CA	432	1.531	CA-CA-CA	85	111.8	C1 (CA)	0.3142	0.3154	0.4483	0.5230
CA-CB	370	1.540	CA-CA-CB	85	113.0	C2 (CA)	-0.2782	-0.3168	-0.3061	-0.4657
CA-CC	387	1.549	CA-CA-CC	82	114.8	C3 (CB)	0.4080	0.3384	0.4273	0.5889
CA-H	364	1.081	CA-CA-H	50	110.2	C4 (CA)	0.0443	-0.0126	-0.3295	-0.2700
CB-H	364	1.089	CA-CB-CA	78	111.2	C5 (CA)	-0.2337	0.0335	-0.0606	0.0812
CB-OH	434	1.414	CA-CB-H	45	108.4	C6 (CA)	-0.1767	-0.2551	-0.1818	-0.2722
CC-CC	354	1.534	CA-CB-OH	84	106.2	C7 (CC)	-0.4971	-0.4676	-0.5720	-0.5143
CC-H	364	1.086	CA-CC-CC	75	114.8	H(-C7)	0.1140	0.1080	0.1260	0.1099
CC-OH	434	1.406	CA-CC-H	65	106.1	H(-C1)	-0.0170	-0.0189	-0.0075	-0.0506
OH-HO	458	0.945	CB-OH-HO	67	110.1	H(-C2)	0.0872	0.1069	0.0693	0.0928
			CC-CA-H	51	106.3	O(-C3)	-0.7355	-0.7420	-0.7229	-0.7819
			CC-CC-H	53	110.2	H(-O-C3)	0.4212	0.4470	0.4343	0.4651
			CC-CC-OH	84	111.1	H(-C3)	-0.0455	-0.0095	-0.0130	-0.0426
			CC-OH-HO	67	109.4	C8 (CC)	0.2320	0.2033	0.2704	0.2881
			H-CA-H	46	106.5	C9 (CC)	0.2151	0.1221	0.1643	0.1035
			H-CC-H	39	107.3	H(-C9)	-0.0050	0.0161	0.0117	0.0320
			H-CC-OH	49	109.5	O(-C9)	-0.7487	-0.6863	-0.7155	-0.7305
			HO-CB-H	59	107.3	H(-O-C9)	0.4704	0.4459	0.4480	0.4647
			CB-CA-CC	85	112.7	C10 (CC)	-0.5336	-0.3325	-0.3640	-05449
			CB-CA-H	45	109.2	H(-C10)	0.1210	0.0797	0.0879	0.1267
			CC-CC-CC	70	110.6	H(-C8)	0.0039	-0.0510	0.0202	0.0182
						H(-C4)	0.0209	0.0294	0.0848	0.0674
						H(-C5)	0.0824	0.0146	0.0427	0.0061
						H(-C6)	0.0509	0.0595	0.0431	0.0505

Estes resultados indicam que o ambiente químico possui um papel importante na parametrização de estiramento e deformação e que os parâmetros eletrostáticos dependem, não somente da constituição química da molécula, como também de sua estereoquímica. Deve ser enfatizado que estes aspectos não são levados em conta pela maioria dos campos de força.

(FAPESP, CNPq, CAPES)