Apunte de Química Computacional

La Química Computacional es una disciplina que involucra conceptos de Química Cuántica y utiliza software específico para resolver problemas de índole químico. Sus múltiples aplicaciones han hecho que sea una disciplina ampliamente buscada y una herramienta fundamental para docencia e investigación. En este apunte se desarrollan las principales teorías que involucran dicha disciplina divididos en dos capítulos: Fundamentos de la teoría del orbital molecular y Teoría del funcional de la densidad, con la intención de apoyar a los alumnos en su formación en la disciplina y contribuir a la bibliografía en español del tema.Fil: Ferraresi Curotto, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Catamarca. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Valorização de cogumelos silvestres como alimentos funcionais: estudos de química computacional

As interacções intermoleculares desempenham um papel essencial nos diversos processos biológicos, sendo fundamental a compreensão destas interacções nos Sectores das Indústrias Farmacêuticas e de Alimentos Funcionais. Os cogumelos representam uma fonte ilimitada de compostos com propriedades antitumorais e imunoestimulantes, e o seu consumo foi já relacionado com a redução do risco de cancro da mama. No presente trabalho, foram desenvolvidos dois estudos in silico com o intuito de compreender algumas das interacções moleculares presentes em cogumelos e responsáveis pela sua bioactividade. A técnica dos Mínimos Quadrados Parciais foi utilizada para avaliar a relação entre o potencial antioxidante (efeitos bloqueadores de radicais livres e poder redutor) e a composição química de vinte e três amostras de dezassete espécies de cogumelos silvestres Portugueses. Estudaram-se vários parâmetros analíticos tais como cinzas, hidratos de carbono, proteínas, gorduras, ácidos gordos monoinsaturados, ácidos gordos polinsaturados, ácidos gordos saturados, fenóis, flavonóides, ácido ascórbico e β-caroteno, e os seus resultados foram analisados pela técnica anteriormente mencionada de forma a estabelecer correlações entre todos os parâmetros. A actividade antioxidante mostrou estar correlacionada com o teor em fenóis e flavonóides. Foi construído um modelo QCAR (Relações Quantitativas Composição – Actividade), cuja robustez e previsibilidade foram verificadas por métodos de validação cruzada internos e externos. Finalmente, este modelo provou ser uma ferramenta útil na previsão do poder redutor de cogumelos

Química recreativa i eines 2.0 per a la didàctica i divulgació de la química

Que la societat sovint té una visió negativa de la química i que la recerca científica que té lloc a les universitats es percep com a llunyana per part de la població són fets coneguts. En aquest article, fruit de la presentació feta per l'autor principal a la VII Trobada de Joves Investigadors dels Països Catalans, organitzada el febrer de 2012 per la Societat Catalana de Química (SCQ), es presenten diversos projectes duts a terme des de la Càtedra de Cultura Científica i Comunicació Digital de la Universitat de Girona (C4D, UdG) per tal d'apropar la recerca científica i la química en particular a la societat i, especialment, als estudiants preuniversitaris. La química recreativa, així com les eines TIC i 2.0, són l'eix vertebrador i innovador d'aquests projectes.It is known that society often takes a negative view of chemistry and perceives the scientific research conducted in universities as something distant. This paper presents different projects carried out by the Càtedra de Cultura Científica i Comunicació Digital of Universitat de Girona (C4D, UdG) to draw scientific research — and chemistry in particular — closer to society and, particularly, to pre-university students. Recreational chemistry as well as ICT and 2.0 tools form the backbone of these innovative projects. This paper is based on the presentation made by the principal author at the VII Trobada de Joves Investigadors dels Països Catalans, held by Catalan Society of Chemistry (SCQ) in February 2012

Estudio teórico del mecanismo de reacción de formación de Alumosulfuros y Alumoxanos Ciclicos de cuatro miembros

El objetivo más importante de la química, es el estudio de la composición, propiedades y transformación de la materia. Para ello, es necesario conocer a detalle lo que sucede durante una reacción química: el cambio de reactivos a productos. La Química Computacional ofrece dicha información, a través del estudio del mecanismo de reacción. Éste, además de permitir la fragmentación de la reacción en distintas etapas, también es útil para modificar las barreras energéticas entre reactivos y productos, mejorando la selectividad, incrementando el rendimiento de la reacción, y evitando reacciones secundarias no deseadas. De esta manera, se podrían optimizar las rutas de obtención de nuevos materiales, así como las características finales del producto. El equipo de investigación de la Dra. Mónica M. Moya Cabrera del Departamento de Química Organometálica del Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEMéx-UNAM, lleva a cabo procesos sintéticos de compuestos con elementos representativos, para ser utilizados como catalizadores en reacciones de polimerización. El presente trabajo reporta el estudio teórico del mecanismo de reacción de dos de las reacciones evaluadas de manera experimental: la primera es la síntesis del alumosulfuro cíclico [{LAl(µ-S)}2] y la segunda es la síntesis del alumoxano cíclico [LAl(µ-O)(µ-S)AlL]. En ambas se utiliza un ligante β-dicetiminato (L) (donde: L = [HC{C(Me)N(Ar)}2] - y Ar = 2,4,6-trimetilfenilo). En la presente investigación se estudian cada una de las etapas que sufren los reactivos antes de llegar a los productos. Se proponen las geometrías de las moléculas involucradas en cada paso de las reacciones, se determinan las especies químicas intermedias (así como sus conformaciones), se discuten los posibles estados de transición, y se evalúa el desarrollo energético final de cada reacción. Utilizando estos resultados, se propone un posible mecanismo de reacción para la obtención de alumosulfuros y alumoxanos cíclicos de cuatro miembros

Construir ponts entre la universitat, l'ensenyament no universitari i la societat. Innovació en la didàctica i en la comunicació de la recerca a l'aula de química a secundària

El present article explica el projecte de col·laboració entre els grups de recerca i divulgació química de la Universitat de Girona (UdG) i la Universitat de Nottingham (UoN). Aquest projecte neix de l'estada de recerca de l'autor principal de l'article a la universitat britànica durant la realització de la seva tesi doctoral. La col·laboració entre la Càtedra de Cultura Científica de la UdG i el grup de recerca i comunicació que porta el projecte «The periodic table of videos» de la UoN té l'objectiu d'innovar en l'establiment de ponts entre el grup de recerca universitari i l'aula de química a l'educació secundària.In this paper we present a collaboration project carried out between research groups on communication in chemistry at the University of Girona (UdG) and the University of Nottingham (UoN). This project has its origin in a research stay by the principal author of the paper at the University of Nottingham during his PhD work. The collaboration between the Chair of Scientific Culture and Digital Communication of the UdG and “The periodic table of videos” team of the UoN, aims to innovate in building bridges between university research groups and high school chemistry classrooms

A reação atmosférica entre dimetil-sulfóxido e radicais cloro

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Química.Nos últimos anos, a química atmosférica dos compostos de enxofre tem recebido especial atenção devido à recente identificação da sua importância na formação de aerossóis atmosféricos e seu impacto na saúde humana, clima da Terra e precipitação ácida. O dimetil-sulfóxido (DMSO) é uma das fontes naturais de emissão de enxofre para a atmosfera. Este composto é também um dos produtos principais na decomposição atmosférica do sulfeto de dimetila (DMS), na presença de radicais OH. Devido à sua baixa volatilidade, poucos estudos sobre a sua decomposição foram realizados, o que torna, de certa forma, obscuro o seu destino na atmosfera. Utilizando a Química Computacional, nós estudamos teoricamente a reação entre DMSO e radicais cloro, com o objetivo de se determinar o mecanismo e a cinética dessa reação na atmosfera. Iniciamos o estudo investigando as possibilidades de formação de complexos de van der Walls entre DMSO e Cl. Foram obtidos quatro complexos, resultantes de diferentes interações entre DMSO e radicais Cl, onde no complexo de maior estabilidade a ligação intermolecular ocorre entre o átomo de enxofre e o cloro. Este complexo é estável por uma energia de –18,25 Kcal/mol, em nosso melhor nível de cálculo, CCSD(T)/CBS. Posteriormente, estudamos os possíveis produtos da reação entre DMSO e Cl, onde quatro canais foram analisados. Os canais que levam aos produtos CH3SOCH2 + HCl, CH3SOCl + CH3 e CH3SO + CH3Cl são favoráveis termodinamicamente, e o canal para a produção de CH3SCH3 + OCl não é favorável. Os estados de transição para cada um destes canais foram obtidos, o que permitiu determinar as suas constantes cinéticas e o mecanismo da reação. O caminho de reação mais eficiente é a formação de CH3SOCH2 + HCl, e a constante de velocidade obtida para a reação global é 1,2 x 10-10 cm3.molécula-1 s-1, valor que está em excelente concordância com os obtidos experimentalmente

Estudo teórico das interações e dos produtos de reação de dimetil-sulfóxido com o2 e o3 na atmosfera

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Química.Ultimamente, os compostos de enxofre na atmosfera têm recebido uma atenção especial devido à identificação da importância de seus aerossóis na regulação do clima e também sua precipitação em chuvas ácidas, influenciando assim a vida humana. A decomposição da matéria orgânica em ambientes marinhos e as erupções vulcânicas são as principais fontes de emissão natural desses gases na atmosfera. A maioria desses compostos se oxida rapidamente na troposfera (região abaixo dos 15 km de altitude). O dimetil-sulfóxido (DMSO) é um produto decorrente da oxidação do sulfeto de dimetila (DMS), o qual é gerado a partir da decomposição de matéria orgânica. Por esses fatos, há uma necessidade de investigação do comportamento desses compostos na atmosfera. Com o auxílio da Química Computacional, foi possível a realização de cálculos que comprovassem as interações e das reações do DMSO com O2 e O3. A partir de aproximações das moléculas de O2 e O3 em diferentes posições da molécula de DMSO foram investigados as possibilidades de formação de complexos de van der Waals e a suas estabilidades. Para estes complexos, pode-se perceber que eles são muito fracos e por este fato não são significativos para a reação. Posteriormente, analizamos a reação entre esses compostos através de um estudo termodinâmico dos produtos. Os resultados mostraram que todos os canais de reação estudado para DMSO e O2 não ocorrem na atmosfera por possuírem ΔG maior que zero. Para a reação de DMSO com O3, apenas um dos canais de reação estudado não ocorre na atmosfera, sendo o canal mais favorável o que tem como produto DMSO2 e O2

La química computacional en la nueva frontera

Not availableNo disponibl

GRID Superscalar aplicat a la química computacional

La química computacional és la branca de la química que se n’encarrega de la utilització d’entorns computacionals per la resolució de problemes químics. Un dels problemes químics típics en la recerca de nous fàrmacs és la predicció de com s’uneix la molècula que ha d’actuar com a fàrmac amb la seva diana terapèutica (normalment una proteïna). I una aproximació comuna per a la resolució d’aquest tipus de problemes és el docking, en contraposició a altres aproximacions com la dinàmica molecular. Tot i això, el docking dista encara bastant de ser una ciència exacta, i és per aquest motiu que, hi ha gran interès, tant al món acadèmic com a l’industrial, de millorar aquestes eines. Per tant, l’objectiu del present projecte és crear un aplicatiu marc que doni suport computacional i estadístic a la recerca en la millora d’eines de docking al grup de recerca en química computacional de l’empresa Intelligent Pharma, S.L

Interplay between R513 methylation and S516 phosphorylation of the cardiac voltage-gated sodium channel

Arginine methylation is a novel post-translational modification within the voltage-gated ion channel superfamily, including the cardiac sodium channel, Naᵥ1.5. We show that Naᵥ1.5 R513 methylation decreases S516 phosphorylation rate by 4 orders of magnitude, the first evidence of protein kinase A inhibition by arginine methylation. Reciprocally, S516 phosphorylation blocks R513 methylation. Naᵥ1.5 p.G514C, associated to cardiac conduction disease, abrogates R513 methylation, while leaving S516 phosphorylation rate unchanged. This is the first report of methylation–phosphorylation cross-talk of a cardiac ion channel