Estudio teórico de la evolución estructural y energética de los sistemas Si5-n(AlnHn)2- (n=0-5)

53 p.La nanotecnología comprende el estudio, diseño y creación de nuevos materiales a través del control de la materia a nivel de nanoescala. Un ejemplo de estos avances tecnológicos, es la elaboración de biochips para detectar proteínas, una metodología basada en inmovilizar y orientar proteínas sobre la superficie de zagregados atómicos preparados por medios físicos.Los clústeres atómicos se definen como cúmulos o agregados de átomos de tamaño intermedio entre el nivel molecular y el bulk de un sólido. Comprendiendo la estabilidad y enlace químico de estos sistemas, es posible en un futuro predecir y comprender de manera más adecuada los sitios de unión de algunas proteínas sobre estos agregados. La naturaleza química y física de los agregados atómicos puede ser descrita mediante el uso de métodos de la mecánica cuántica.Dentro del estudio químico y físico de los agregados atómicos, el estudio de la isovalencia es un área abierta y necesaria para comprender la estabilidad de estos sistemas. Un ejemplo de estos estudios, es la relación que existe entre los compuestos NaSi5 - y Si5 2- con B5H5 2- y NaB5H5 -, respectivamente, donde cada átomo de Si se comporta de la misma manera que una unidad BH. En esta investigación, se explora la isovalencia y la química que existe en clústeres atómicos conformados por átomos pertenecientes al grupo 13 y 14 de la tabla periódica. Concretamente, se estudia la evolución estructural del enlace químico en la transformación del clúster Si5 2- al Al5H5 2- , al intercambiar sucesivamentex un átomo de silicio por una unidad AlH. Utilizando el análisis de los Orbitales Naturales de Enlace (NBO), en conjunto con el análisis de enlace químico basado en el particionamiento de la densidad electrónica (AdNDP), la Función de Localización Electrónica (ELF) y los Orbitales Moleculares, se obtiene que la estructura tridimensional de los sistemas al realizar la transformación se conserva, y que los patrones de enlace, son acordes con los de los sistemas Si5-n(BnHn)2-(n = 0-5). 7 5. /ABSTRACT: Rol at the nanoscale level. An example of these technological advances is the development of biochips for detecting proteins, a methodology based on immobilize and guide proteins on the surface of atomic aggregates prepared by physical means. Atomic clusters are defined as aggregates of atoms of intermediate size between the molecular level and the bulk of a solid. Understanding the stability and chemical bonding of these systems will enable in the future, the prediction and proper understanding of the binding sites of some proteins on these aggregates. The chemical and physical nature of atomic clusters can be described using quantum mechanics methods. Within the chemical and physical study of atomic clusters, the study of isovalence is an open area and necessary to understand the stability of these systems. An example of these studies is the existing relationship between the NaSi5 - and Si5 2- with the NaB5H5 - and B5H5 2- compounds, respectively, where each Si atom behaves the same way as a unit of B-H. In this research, we explore the isovalence and the existing chemistry in atomic clusters built by atoms from the 13 and 14 group of the periodic table, especially compounds of B- and C as well as Al- and Si, which have the same number of valence electrons. Specifically, we study the structural evolution of the chemical bond in the transformation from the Si5 2- to the Al5H5 2- cluster by exchanging a silicon atom by an Al-H unit. Analysis using Natural Bond Orbital (NBO), chemical bond based on the partitioning of the electron density (AdNDP), the Electronics Location Function (ELF) and the Molecular Orbitals, indicate that the three-dimensional structure of the systems when performed the transformation is preserved, and that the bond patterns are consistent with the systems Si5-n (BnHn)2- (n = 0-5)

Estudios de reactividad química en cicloadiciones 1,3 dipolar mediante herramientas de mecánica cuántica

68 p.Los derivados de pirazol son compuestos químicos muy importantes en la industria farmacéutica debido a que muestran un amplio espectro de actividades biológicas, además de ser utilizados como agentes reductores del colesterol, antiinflamatorios, anticancerígenos, antidepresivos y antipsicóticos. Una de las principales formas de obtener experimentalmente pirazoles funcionalizados ha sido mediante reacciones de cicloadición 1,3 dipolar (1,3-DC). Las reacciones de cicloadición 1,3 dipolar son reacciones químicas entre un dipolo y un dipolarófilo (esquema 1). Existe la necesidad de controlar la regioselectividad de estas reacciones debido a la diversidad de productos que se pueden obtener al variar los sustituyentes R unidos a estos sistemas. Figura 1. Posible mecanismo de reacción para una cicloadición 1,3 dipolar. Imagen extraída de (Rolf, 1963).Estudios teóricos recientes, utilizando herramientas de mecánica cuántica han mostrado que algunos índices de reactividad local, derivados de la Teoría de los Funcionales de la Densidad (DFT) como son la electrofilia y el análisis de la función de Fukui, han permitido la predicción y postulación de algunos modelos para explicar la competitividad regioselectiva en cicloadiciones 1,3 dipolar, dando explicación a las observaciones experimentales para este tipo de reacciones. Sin embargo, aún es poca la información y escasos los resultados acerca de los perfiles de reacción para este tipo de procesos. En esta investigación se desea evaluar algunos índices de reactividad teóricos derivados de la DFT conceptual, así como analizar los perfiles de reacción sobre reacciones de ciclación 1,3 dipolar./ABSTRACT:Pyrazole derivatives are chemical compounds very important in the pharmaceutical industry because they exhibit a broad spectrum of biological activities. In addition, they are used as cholesterol-lowering agents, anti-inflammatory, anticarcinogenic, antidepressants, and antipsychotics. One of the main ways to obtain experimentally functionalized pyrazoles has been through 1,3 dipolar cycloaddition reactions (1,3-DC). 1,3 dipolar cycloaddition are chemical reactions between a dipole and a dipolarophile (Scheme 1). There is a need to control the regioselectivity of these reactions due to the variety of products that can be obtained by varying the R substituents attached to these systems.Scheme 1. Possible reaction mechanism for a 1,3 dipolar cycloaddition. Image from (Rolf, 1963).Recent theoretical studies, using quantum mechanics tools have shown that some local reactivity indices derived from Density Functional Theory (DFT) such as the electrophilicity and analysis of the Fukui function, allow the prediction and application of some models to explain regioselective competitiveness in 1,3 dipolar cycloaddition, yielding explanations to the experimental observations for this type of reactions. However, there is little information and few results about the reaction profiles for these reactions. In this research we want to evaluate some theoretical reactivity indices derived from conceptual DFT, and analyze the reaction profiles on 1,3 dipolar cyclization reactions

Interpreting Aromaticity and Antiaromaticity through Bifurcation Analysis of the Induced Magnetic Field

Abstract In all molecules, a current density is induced when the molecule is subjected to an external magnetic field. In turn, this current density creates a particular magnetic field. In this work, the bifurcation value of the induced magnetic field is analyzed in a representative set of aromatic, non‐aromatic and antiaromatic monocycles, as well as a set of polycyclic hydrocarbons. The results show that the bifurcation value of the ring‐shaped domain adequately classifies the studied molecules according to their aromatic character. For aromatic and nonaromatic molecules, it is possible to analyze two ring‐shaped domains, one diatropic (inside the molecular ring) and one paratropic (outside the molecular ring). Meanwhile, for antiaromatic rings, only a diatropic ring‐shaped domain (outside the molecular ring) is possible to analyze, since the paratropic domain (inside the molecular ring) is irreducible with the maximum value (attractor) at the center of the molecular ring. In some of the studied cases, i. e., in heteroatomic species, bifurcation values do not follow aromaticity trends and present some inconsistencies in comparison to ring currents strengths, showing that this approximation provides only a qualitative estimation about (anti)aromaticity