Ab Initio and DFT Study of the conformational Energy Hypersurface of cyclic Gly-Gly-Gly

The multidimensional conformational potential energy hypersurface (PEHS) of cyclic Gly-Gly-Gly (1,4,7triazonane-2,5,8-trione) was comprehensively investigated at the Hartree-Fock (RHF/6-31G(d)) level of theory. The equilibrium structures, their relative stability, and the transition state (TS) structures involved in the conformational interconversion pathways were analyzed. aug-cc-pVTZ//B3LYP/6-311++G** single point calculations predict a trans-cis-cis conformation as the energetically preferred form for this compound. However, all of the levels of theory employed here predicted that two forms, a trans-cis-cis and a cis-cis-cis (crown), of conformers contribute significantly to the equilibrium mixture at room temperature. The conformational interconversion between the global minimum and the symmetric cis-cis-cis crown form requires 12.49 kcal/mol at the RHF 6-31G(d) level of theory, whereas the conformational interconversion between the cis-cis-cis crown and cis-cis-cis boat form requires 18.70 kcal/mol. An exploratory topological analysis of the PEHS was also carried out. Our results allow us to form a concise idea about the internal intricacies of the PEHSs of these cyclic tripeptides, describing the conformations as well as the conformational interconversion processes in these hypersurfaces.Fil: Tosso, Rodrigo David. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Área Química General e Inorgánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis; ArgentinaFil: Zamora, Miguel Angel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Área Química General e Inorgánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; ArgentinaFil: Suvire, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Área Química General e Inorgánica; ArgentinaFil: Enriz, Ricardo Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Área Química General e Inorgánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentin

Theoretical study of the conformational energy hypersurface of cyclotrisarcosyl

The multidimensional Conformational Potential Energy Hypersurface (PEHS) of cyclotrisarcosyl was comprehensively investigated at the DFT (B3LYP/6-31G(d), B3LYP/6-31G(d,p) and B3LYP/6-311++G(d,p)), levels of theory. The equilibrium structures, their relative stability, and the Transition State (TS) structures involved in the conformational interconversion pathways were analyzed. Aug-cc-pVTZ//B3LYP/6-311++G(d,p) and MP2/6-31G(d)//B3LYP/6-311++G(d,p) single point calculations predict a symmetric cis-cis-cis crown conformation as the energetically preferred form for this compound, which is in agreement with the experimental data. The conformational interconversion between the global minimum and the twist form requires 20.88 kcal mol-1 at the MP2/6-31G(d)//B3LYP/6- 311++G(d,p) level of theory. Our results allow us to form a concise idea about the internal intricacies of the PEHSs of this cyclic tripeptide, describing the conformations as well as the conformational interconversion processes in this hypersurface. In addition, a comparative analysis between the conformational behaviors of cyclotrisarcosyl with that previously reported for cyclotriglycine was carried out.Fil: Alvarez, Maria de Los Angeles. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; ArgentinaFil: Saavedra, Edgardo J.. Universidad Nacional de la Patagonia "San Juan Bosco"; ArgentinaFil: Olivella, Mónica Susana. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; ArgentinaFil: Suvire, Fernando Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; ArgentinaFil: Zamora, Miguel Angel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; ArgentinaFil: Enriz, Ricardo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; Argentin

Easy synthesis of new series of pteridine analogs: di- and tetra-hydropyrimido[4,5-d]pyrimidines via 5-pyrimidinecarbaldehydes

Pyrimidine-5-carbaldehyde derivatives, of easy access, were selected as precursors for the synthesis of mimic pteridine derivatives 5,6-dihydropyrimido[4,5-d]pyrimidines and 5,6,7,8- tetrahydropyrimido[4,5-d]pyrimidines via 4-amino-(5-aminomethyl)pyrimidine intermediates. Straightforward procedures allow a quick access to these compounds. The dihydro derivatives were prepared means of a final cyclocondensation carried out with orthoesters, catalysed by acid and assisted by microwaves irradiation under solvent free conditions. The final cyclocondensation with carbonyl compounds forming the tetrahydro derivatives was done under mild conditions, in which stereochemical induction was carried out on the building of this skeleton, and stereochemistry assignments corroborated by theoretical calculations.Fil: de la Torre, José M.. Universidad de Jaén; EspañaFil: Nogueras, Manuel. Universidad de Jaén; EspañaFil: Borkowski, Eduardo Jorge. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Suvire, Fernando D.. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; ArgentinaFil: Enriz, Ricardo Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cobo, Justo. Universidad de Jaén; Españ

The electronic density obtained from a QTAIM analysis used as molecular descriptor. A study performed in a new series of DHFR inhibitors

The results reported here indicate that the electron density obtained from a QTAIM analysis is an excellent descriptor of molecular interactions that stabilize and destabilize the formation of the ligand-receptor (L-R) complex. The study was conducted on a series of 25 compounds that have inhibitory effects on DHFR. Besides the synthesis and bioassays performed for some of these compounds, various types of molecular calculations were performed. Thus, we performed MD simulations, computations at different levels of theory (ab initio and DFT) using reduced models and a QTAIM study on the different complexes. The resulting model has allowed us to differentiate not only highly active compounds with respect to compounds weakly active, but also among compounds that have similar affinities in this series. The model also showed a high degree of predictability which allows predicting the affinity of non-synthesized compounds. Very important additional information can be obtained through this type of study, it is possible to visualize which amino acids are involved in the interactions determining the different affinities of the ligands.Fil: Tosso, Rodrigo David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; ArgentinaFil: Vettorazzi, Marcela Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; ArgentinaFil: Andujar, Sebastian Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; ArgentinaFil: Gutierrez, Lucas Joel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; ArgentinaFil: Garro Martinez, Juan Ceferino. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; ArgentinaFil: Suvire, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; ArgentinaFil: Angelina, Emilio Luis. Universidad Nacional del Nordeste; ArgentinaFil: Rodríguez, Ricaurte. Universidad Nacional de Colombia; Colombia. Universidad de Jaén; EspañaFil: Nogueras, Manuel. Universidad de Jaén; EspañaFil: Cobo, Justo. Universidad de Jaén; EspañaFil: Enriz, Ricardo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentin

Partially relaxed ring closure conditions for geometrical algorithm to search the conformational space for minimum energy conformations

We have reported a systematic search method, GASCOS, for open chain compounds. An extension to cyclic structures was recently reported. In this paper, we propose a more complete range of tolerance for some of the bond angles of the cyclic molecules studied. Specifically, we will accept that three consecutive bond angles associated with the ring closure condition can vary their values between certain previously fixed limits. We also introduce the concept of "family" which permit the "agglutination" of neighborhood configurations when their number is too large. Two small systems, cyclopentane and cyclohexane, were chosen to illustrate the GASCOS partially relaxed ring closure method in optimizing cyclic structures.Fil: Santagata, Luis Nicolás. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; ArgentinaFil: Suvire, Fernando Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; ArgentinaFil: Enriz, Ricardo Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentin

A matrix representation for the geometrical algorithm to search the conformational space (GASCOS) for flexible linear molecules

Matrix representation has been developed for two successive rotations (α, β) in order to calculate easily the atomic coordinates (as well as non-bonded distances) from the initial molecular geometry and the dihedral angles applied (α, β). It has been shown that the numerical quantities in the matrices involved, can be calculated from the initial molecular configuration. In addition to these matrices only analytic functions were needed with explicit dependence on the dihedral angles (α, β) to calculate the position vectors of the constituting atoms. Hopefully, the generalized method can be adapted to peptide folding with particular emphasis to the side-chain/side chain interaction.Fil: Santagata, Luis Nicolás. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Suvire, Fernando Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; ArgentinaFil: Enriz, Ricardo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Química; Argentin

An analytic ring closure condition for geometrical algorithm to search the conformational space

The recently reported geometrical algorithm to search the conformational space (GASCOS) scans conformational space exhaustively using an internal coordinate tree search. Using only geometrical operations and a set of criteria for eliminating chemically unreasonable atomic arrangements, the algorithm generates starting geometries for optimizations by molecular mechanics or by molecular orbital procedures. Up until now GASCOS has been used for linear structures, but an extension to cyclic structures is reported here.Fil: Santagata, Luis Nicolás. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; ArgentinaFil: Suvire, Fernando Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; ArgentinaFil: Enriz, Ricardo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentin

Comparative study of calculation methods used in the conformational analysis of molecules with pharmacological interest

En este trabajo presentamos un estudio conformacional comparativo empleando diferentes métodos de cálculo en algunas moléculas de interés farmacológico: histamina, α(R), β(S) dimetilhistamina y anfetamina. En este estudio se incluye también una discusión sobre la conveniencia de la utilización de los diferentes métodos de cálculo en estudio de modelado molecular para el diseño de fármacos. Este análisis se realizó en base al tiempo de cálculo requerido en relación con la cantidad y calidad de información que es posible obtener. Nuestros resultados muestran que cálculos de Mecánica Molecular, muy simples, pueden resultar sumamente útiles en el estudio conformacional general de moléculas biológicas como las aquí presentadas, dando resultados muy similares a los obtenidos con métodos más sofisticados (AMI y ab initio 3-21G y 4-31G). Sin embargo, en aquellos casos en que se requiere una infor- mación precisa sobre barreras rotacionales y posibilidades de interconversión entre los confórmeros, resulta necesario la utilización de cálculos más exactosA comparative conformational study of biologically active molecules (histamine, α(R)) , β(S) dimetilhistarnine and anfetamine was carried out using different calculation methods. Also, a discussion about the utility of different calculation techniques used in molecular modeling was included in the present report. The above analysis was carried out taken into account the calculation time required with respect to the quality of information obtained. Our results indicate that very simple molecular mechanic calculations may be useful in the general conformational study of biological molecules, giving results close related wiih those obtained from AMI or a b initio 3-21G, 4-31G calculations. However, ab initio calculations appears to be esentials in those cases in which a precise description about rotational barriers and interconversion amoung the different conformers are necesary.Colegio de Farmacéuticos de la Provincia de Buenos Aire

Correlation Between Experimental and DFT/GIAO Computed 13C NMR Chemical Shifts. A Theoretical Study on Pentacyclic Terpenoids (fernenes)

The 13C chemical shifts of 15 pentacyclic terpenoids (fernenes) are compared to predicted 13C NMR chemical shifts obtained via empirically scaled GIAO shieldings. We report that accurate (rms error approx. 1.5 ppm) predictions of 13C chemical shifts can be achieved for these fernenes through the use of scaled shieldings calculated from GIAO theory with a relatively small basis set and on the basis of geometries obtained from DFT calculations. The best results (considering a reasonable cost-to-benefit ratio) were obtained from B3LYP/6-31G(d)//B3LYP/6-31G(d) computations. The chemical shifts anisotropy asymmetry (η was included in our calculations, enhancing the correlations between calculated and experimental chemical shifts. Our results indicate that the inclusion of a scaling factor allow to obtain an excellent correlation between δcalc and δexp. Also, the inclusion of asymmetry improves this correlation. In addition, taking into account the different conformations and the solvent effects a slight enhancement was obtained in this case.Fil: Borkowski, Eduardo Jorge. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Quimica, Bioquimica y Farmacia. Departamento de Quimica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Suvire, Fernando D.. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Quimica, Bioquimica y Farmacia. Departamento de Quimica; ArgentinaFil: Enriz, Ricardo Daniel. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Quimica, Bioquimica y Farmacia. Departamento de Quimica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentin

Comparative study of calculation methods used in the conformational analysis of molecules with pharmacological interest

En este trabajo presentamos un estudio conformacional comparativo empleando diferentes métodos de cálculo en algunas moléculas de interés farmacológico: histamina, α(R), β(S) dimetilhistamina y anfetamina. En este estudio se incluye también una discusión sobre la conveniencia de la utilización de los diferentes métodos de cálculo en estudio de modelado molecular para el diseño de fármacos. Este análisis se realizó en base al tiempo de cálculo requerido en relación con la cantidad y calidad de información que es posible obtener. Nuestros resultados muestran que cálculos de Mecánica Molecular, muy simples, pueden resultar sumamente útiles en el estudio conformacional general de moléculas biológicas como las aquí presentadas, dando resultados muy similares a los obtenidos con métodos más sofisticados (AMI y ab initio 3-21G y 4-31G). Sin embargo, en aquellos casos en que se requiere una infor- mación precisa sobre barreras rotacionales y posibilidades de interconversión entre los confórmeros, resulta necesario la utilización de cálculos más exactosA comparative conformational study of biologically active molecules (histamine, α(R)) , β(S) dimetilhistarnine and anfetamine was carried out using different calculation methods. Also, a discussion about the utility of different calculation techniques used in molecular modeling was included in the present report. The above analysis was carried out taken into account the calculation time required with respect to the quality of information obtained. Our results indicate that very simple molecular mechanic calculations may be useful in the general conformational study of biological molecules, giving results close related wiih those obtained from AMI or a b initio 3-21G, 4-31G calculations. However, ab initio calculations appears to be esentials in those cases in which a precise description about rotational barriers and interconversion amoung the different conformers are necesary.Colegio de Farmacéuticos de la Provincia de Buenos Aire