Estudio computacional de derivados de escuaramidas y sus agregados con agua

FACULTAD DE CIENCIAS TRABAJO FIN DE GRADO Grado en Química ESTUDIO COMPUTACIONAL DE DERIVADOS DE ESCUARAMIDAS Y SUS AGREGADOS CON AGUA. Autora: Silvia Barbero González Tutora: Mª Carmen Barrientos Benito Co-Tutor: Miguel Sanz Novo Año 2023 2 3 ÍNDICE GENERAL DE CONTENIDOS ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................................... 4-6 ÍNDICE DE TABLAS ..................................................................................................................... 7-10 RESUMEN/ABSTRACT ............................................................................................................. 11-12 1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 13-16 2. OBJETIVOS Y PLAN DE TRABAJO ................................................................................ 17-18 3. METODOLOGÍA .......................................................................................................... 19-28 3.1 Ecuación de Schrödinger y función de onda ....................................................... 18-19 3.2 Aproximación de Born-Oppenheimer ................................................................. 19-20 3.3 Funciones de base. .............................................................................................. 20-22 3.4 Métodos computacionales .................................................................................. 22-25 3.5 Teoría de Bader de Átomos en Moléculas .......................................................... 25-27 3.6 Recursos hadware y software .................................................................................. 27 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. ....................................................................................... 29-63 4.1 Análisis conformacional ................................................................................... 29-40 4.1.1 Parámetros geométricos ......................................................................... 29-37 4.1.2 Estudio energético................................................................................... 37-40 4.2 Análisis espectroscópico...................................................................................... 40-58 4.2.1 Estudio de vibración. ............................................................................... 41-47 4.2.2 Estudio de rotación ................................................................................. 47-58 4.3 Análisis topológico de enlace .............................................................................. 58-63 5. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 64-65 6. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 66-69 Anexo I. ................................................................................................................................... 70-79 Anexo II. .................................................................................................................................. 80-87 4 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Enantiómeros de la talidomida. Figura 2. Esqueleto de las moléculas objeto de estudio: escuaramida, tioescuaramida y ácido escuárico. Figura 3. Isosuperficie de potencial electrostático de la escuaramida: carácter donador y aceptor. Figura 4. Estructuras de los confórmeros syn-syn, syn-anti y anti-anti del ácido escuárico optimizadas a nivel B2LYPD3/aug-cc-pVTZ. Figura 5. Estructuras de la escuaramida optimizada a nivel B2LYPD3/aug-cc-pVTZ. Figura 6. Estructuras de la tioescuaramida optimizada a nivel B2LYPD3/aug-cc-pVTZ. Figura 7. Estructuras de los dímeros formados a partir de los confórmeros syn-syn, syn-anti y anti-anti del ácido escuárico optimizadas a nivel B2LYPD3/6-311G++(d,p). Figura 8. Estructuras de los agregados formados al combinarse una molécula de agua y una de escuaramida optimizadas a nivel B2LYPD3/6-311G++(d,p). Figura 9. Estructuras de los agregados formados al combinarse una molécula de agua y una de tioescuaramida optimizadas a nivel B2LYPD3/6-311G++(d,p) Figura 10. Espectro de vibración del confórmero syn-syn del ácido escuárico obtenido a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 11. Espectro de vibración del confórmero syn-anti del ácido escuárico obtenido a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 12. Espectro de vibración del confórmero anti-anti del ácido escuárico obtenido a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 13. Espectro de vibración de la escuaramida obtenido a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 14. Espectro de vibración de la tioescuaramida obtenido a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 15. Espectro de vibración del dímero formado a partir del confórmero syn-syn del ácido escuárico obtenido a nivel B2LYPD3-6-311G++(d,p) y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. 5 Figura 16. Espectro de vibración del dímero formado a partir del confórmero syn-anti del ácido escuárico obtenido a nivel B2LYPD3-6-311G++(d,p) y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 17. Espectro de vibración del dímero formado a partir del confórmero anti-anti del ácido escuárico obtenido a nivel B2LYPD3-6-311G++(d,p) y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 18. Espectro de vibración del agregado A de la escuaramida con una molécula de agua obtenido a nivel B2LYPD3-6-311G++(d,p) y representado con Gauss View. Frecuencias en cm1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 19. Espectro de vibración del agregado B de la escuaramida con una molécula de agua obtenido a nivel B2LYPD3-6-311G++(d,p) y representado con Gauss View. Frecuencias en cm1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 20. Espectro de vibración del agregado C de la escuaramida con una molécula de agua obtenido a nivel B2LYPD3-6-311G++(d,p) y representado con Gauss View. Frecuencias en cm1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 21. Espectro de vibración del agregado A de la tioescuaramida con una molécula de agua obtenido a nivel B2LYPD3-6-311G++(d,p) y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 22. Espectro de vibración del agregado B de la tioescuaramida con una molécula de agua obtenido a nivel B2LYPD3-6-311G++(d,p) y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. Figura 23. Espectro de rotación del confórmero syn-syn del ácido escuárico. Figura 24. Espectro de rotación del confórmero syn-anti del ácido escuárico. Figura 25. Espectro de rotación del confórmero anti-anti del ácido escuárico. Figura 26. Espectro de rotación de la escuaramida. Figura 27. Espectro de rotación de la tioescuaramida. Figura 28. Espectro de rotación del dímero formado a partir de dos unidades del confórmero syn-syn del ácido escuárico. Figura 29. Espectro de rotación del dímero formado a partir de dos unidades del confórmero anti-anti del ácido escuárico. Figura 30. Espectro de rotación del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. 6 Figura 31. Espectro de rotación del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado B. Figura 32. Espectro de rotación del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado C. Figura 33. Espectro de rotación del agregado de tioescuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. Figura 34. Espectro de rotación del agregado de tioescuaramida con una molécula de agua denominado agregado B. Figura 35. Parámetros geométricos del enlace de hidrógeno. Figura 36. Mapa de contorno de la Laplaciana de la densidad electrónica (∇2𝜌) de los tres confórmeros del ácido escuárico y sus respectivos dímeros. Figura 37. Mapas de contorno de la Laplaciana de la densidad electrónica (∇2𝜌) de la escuaramida y de sus agregados con agua. Figura 38. Mapa de contorno de la Laplaciana de la densidad electrónica (∇2𝜌) la tioescuaramida y sus agregados con agua. 7 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Resumen de los valores que adoptan distintos parámetros propios de la teoría AIM según el tipo de interacción de enlace. Tabla 2. Parámetros geométricos para los confórmelo del ácido escuárico obtenidos a distintos niveles de cálculo, las distancias de enlace (r) tienen unidades de Ángstrom (Å) y los ángulos de grados (º). Tabla 3. Parámetros geométricos experimentales y teóricos para el confórmero anti-anti del ácido escuárico obtenidos a distintos niveles de cálculo, las distancias de enlace (r) tienen unidades de Ángstrom (Å) y los ángulos de grados (º). Tabla 4. Parámetros geométricos que definen al sistema escuaramida obtenidos a distintos niveles de cálculo, las distancias de enlace (r) tienen unidades de Ángstrom (Å) y los ángulos (a) y diedros (d) de grados (º). Tabla 5. Parámetros geométricos que definen al sistema tioescuaramida obtenidos a distintos niveles de cálculo, las distancias de enlace (r) tienen unidades de Ángstrom (Å) y los ángulos (a) y diedros (d) de grados (º). Tabla 6. Energías relativas (kcal/mol) para los diferentes confórmeros del ácido escuárico. Tabla 7. Energías relativas (kcal/mol) para los posibles agregados formados entre la escuaramida y una molécula de agua. Tabla 8. Energías relativas (kcal/mol) para los posibles agregados formados entre la escuaramida y una molécula de agua. Tabla 9. Energías relativas (kcal/mol) para los posibles agregados formados entre la tioescuaramida y una molécula de agua. Tabla 10. Principales frecuencias de vibración del confórmero syn-syn del ácido escuárico calculadas a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ. Tabla 11. Principales frecuencias de vibración del confórmero syn-anti del ácido escuárico calculadas a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ. Tabla 12. Principales frecuencias de vibración del confórmero anti-anti del ácido escuárico calculadas a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ. Tabla 13. Principales frecuencias de vibración de la escuaramida calculadas a nivel B2LYPD3aug-cc-pVTZ.c Tabla 14. Principales frecuencias de vibración de la tioescuaramida calculadas a nivel B2LYPD3aug-cc-pVTZ. 8 Tabla 15. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de los distintos confórmeros del ácido escuárico. Tabla 16. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de la escuaramida. Tabla 17. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de la tioescuaramida. Tabla 18. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de distintos dímero formados a partir de los confórmeros del ácido escuárico. Tabla 19. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de los posibles agregados formados entre la escuaramida y una molécula de agua. Tabla 20. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de los posibles agregados formados entre la tioescuaramida y una molécula de agua. Tabla 21. Criterios geométricos y energéticos para la clasificación de EH. Tabla A.I.1. Frecuencias de vibración del confórmero syn-syn del ácido escuárico. Tabla A.I.2. Frecuencias de vibración del confórmero syn-anti del ácido escuárico. Tabla A.I.3. Frecuencias de vibración del confórmero anti-anti del ácido escuárico. Tabla A.I.4. Frecuencias de vibración del sistema escuaramida. Tabla A.I.5. Frecuencias de vibración del sistema tioescuaramida. Tabla A.I.6. Frecuencias de vibración del dímero formado a partir de dos monómeros del confórmero syn-syn del ácido escuárico. Tabla A.I.7. Frecuencias de vibración del dímero formado a partir de dos monómeros del confórmero syn-anti del ácido escuárico. Tabla A.I.8. Frecuencias de vibración del dímero formado a partir de dos monómeros del confórmero anti-anti del ácido escuárico. Tabla A.I.9. Frecuencias de vibración del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. Tabla A.I.10. Frecuencias de vibración del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado B. 9 Tabla A.I.11. Frecuencias de vibración del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado C. Tabla A.I.12. Frecuencias de vibración del agregado de tioescuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. Tabla A.I.13. Frecuencias de vibración del agregado de tioescuaramida con una molécula de agua denominado agregado B. Tabla A.II.1. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el confórmero syn-syn del ácido escuárico. Tabla A.II.2. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el confórmero syn-anti del ácido escuárico. Tabla A.II.3. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace el confórmero anti-anti del ácido escuárico. Tabla A.II.4. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para la escuaramida. Tabla A.II.5. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para la tioescuaramida. Tabla A.II.6. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el dímero formado a partir de dos moléculas de ácido escuárico en conformación syn-syn. Tabla A.II.7. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el dímero formado a partir de dos moléculas de ácido escuárico en conformación syn-anti. Tabla A.II.8. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el dímero formado a partir de dos moléculas de ácido escuárico en conformación anti-anti. Tabla A.II.9. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. 16 El desarrollo y el avance de los softwares informáticos en los últimos años ha concluido en un mayor uso de métodos de cálculo teóricos en todos los campos científicos. La utilización de técnicas informáticas en las primeras fases de desarrollo de los experimentos químicos genera una aceleración en el proceso lo que conlleva un significativo ahorro de recursos. Así, el uso de cálculos químico-cuánticos es utilizado para mejorar la eficiencia del proceso químico experimental. Un ejemplo de ello es como con ayuda de la Química Computacional puede determinarse la estructura en tres dimensiones de los sistemas químicos evitando errores en la estereoquímica, y por tanto, facilitando la caracterización y elucidación estructural de nuevas moléculas complejas. La Química computacional [11,12,13] permite predecir las propiedades moleculares de los sistemas químicos. Esto posibilita establecer relaciones, con solo un estudio teórico, entre la estructura y la actividad de diferentes moléculas. Además, las modelizaciones computacionales permiten predecir mecanismos de reacción. En las reacciones de tipo catalítico estas vías son complejas. Pero, aunque no puede conocerse de forma exacta, esta metodología permite alcanzar buenas aproximaciones, a partir del conocimiento de los estados de transición por los que transcurre el camino de la reacción. De ahí, la elección y la importancia de este tipo de estudio, cuyos resultados serán utilizados para complementar y conseguir la experimentación más competente posible. Es decir, el uso de esta herramienta permite, no solo, descubrir rutas sintéticas más eficaces y seguras y/o caracterizar nuevas moléculas, algunas de las cuales imposibles de estudiar de forma experimental; sino, que lo hace reduciendo el tiempo y el gasto en infraestructuras, equipos y reactivos. Todo esto interesa ya que ayuda a alcanzar el objetivo de conseguir procesos químicos lo más sostenibles posibles. En el presente Trabajo de Fin de Grado se ha realizado un estudio computacional sobre la estructura de la escuaramida y la tioescuaramida, así como de su reactivad con moléculas agua. Además, previamente, se ha hecho un breve estudio del ácido escuárico, sistema con estructura y actividad similar, del que ya hay recogidos numerosos datos experimentales, que se pueden comparar con nuestros resultados teóricos para verificar la calidad y fiabilidad nuestros resultados. 17 2. OBJETIVOS Y PLAN DE TRABAJO. OBJETIVOS. Los objetivos a alcanzar en el presente Trabajo de Fin de Grado son: - Análisis conformacional, estructural y energético, en fase gas, de la escuaramida, tioescuaramida y del ácido escuárico, molécula de la que deriva, utilizando metodologías de Mecánica Cuántica dentro del campo de la Química computacional. - Determinación teórica de magnitudes espectroscópicas: predicción de parámetros de rotación y predicción de los espectros de vibración y rotación de las moléculas estudiadas utilizando metodologías Mecano Cuánticas. - Estudio de la hidratación de la escuaramida y tioescuaramida y de la dimerización del ácido escuárico. - Análisis de la topología del enlace de los sistemas estudiados. PLAN DE TRABAJO. - Elección de los diferentes sistemas a estudiar según su importancia e interés en procesos catalíticos. Hallar posibles dímeros y agregados con agua que pueden formar los monómeros seleccionados. - Planteamiento y proposición del uso de diferentes metodologías computacionales de acuerdo con el tipo de sistemas a estudiar, los límites del equipo de trabajo y la calidad de resultados que se quieren obtener. - Búsqueda conformacional de los diferentes sistemas químicos. Optimización de la geometría para definir la estructura real que adopta cada sistema, y posterior cálculo de energía. Los valores numéricos de energía obtenidos son adecuadamente tratados y sirven para comparar la estabilidad de las distintas conformaciones. - Análisis espectroscópico. Predicción teórica y análisis de los espectros de vibración y rotación al mejor nivel de cálculo con el que se haya trabajado para cada sistema. - Generar y estudiar los mapas de densidad electrónica creados mediante la teoría de átomos en moléculas (AIM) lo que permite, a su vez, definir la naturaleza de los enlaces y con ello discutir cuestiones de reactividad de los sistemas. 18 Todos los resultados obtenidos serán interpretados y discutidos para sacar las pertinentes conclusiones, objetivo principal de cualquier investigación. 19 3. METODOLOGÍA. En el presente apartado se explican las bases de la Química Teórica y Computacional, las cuales sustentan el presente trabajo. Estas constan del concepto de función de onda, la ecuación de Schrödinger, la aproximación de Born-Oppenheimer, de donde deriva la idea de superficie de energía potencial (SEP) y las funciones de base. Se explican, también, las diferentes opciones de métodos computacionales, incidiendo y prestando más atención a los pertenecientes a la Mecánica Cuántica, metodología elegida para realizar los cálculos. Y, por último, se expone la Teoría de Átomos en Moléculas de Bader (AIM), que mediante un análisis topológico de la densidad electrónica ρ(r) permite estudiar la reactividad de los diferentes sistemas. 3.1 FUNCIÓN DE ONDA Y ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER. La Mecánica Cuántica puede definirse desde un punto de vista ondulatorio formulado por Erwin Schrödinger. Su primer postulado define el concepto función de onda, que describe el estado de un sistema a partir de sus coordenadas (r) y el tiempo (t), englobando así toda la información sobre el sistema. Para conocer la función de onda de un sistema, y con ello también los valores propios de la energía, debe resolverse la ecuación de Schrödinger (1) 𝐻𝛹(𝑟, 𝑡)= 𝐸𝛹(𝑟, 𝑡) (1) Donde 𝛹 es la función de onda o funciones propias del operador hamiltoniano, que define físicamente el sistema, su cuadrado (𝛹2) representa la densidad de probabilidad; 𝐻 es el operador Hamiltoniano, que está a su vez asociado a la energía; y 𝐸 son los valores propios de energía del sistema. El operador matemático Hamiltoniano presenta la siguiente ecuación (2), con un primer término cinético y otro potencial: 𝐻(𝑟) = − ℏ2 2𝑚 𝛻2+ 𝑉(𝑟) (2) Como se ha mencionado, el estado del sistema, definido por 𝛹, depende tanto del espacio como del tiempo, 𝛹(𝑟, 𝑡). Pero, sin embargo, para la mayoría de casos esto puede simplificarse, haciéndose independiente de la función tiempo. Esto da lugar a un operador hamiltoniano, 𝐻, que al no depender del tiempo representa lo que se define como estado 20 estacionario. Si se omite la parte dependiente del tiempo y solo se precisa la dependiente de las coordenadas espaciales, se llega a la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo (3). 𝐻𝛹(𝑟)= 𝐸𝛹(𝑟) (3) La resolución de esta ecuación permite conocer la energía, parámetro necesario para poder estudiar cualquier sistema. La resolución exacta de esta ecuación solo es posible en el caso del átomo de hidrógeno o átomos hidrogenoides, con un solo electrón. Para el resto de sistemas, la resolución de la ecuación pasa por el uso de aproximaciones físico-matemáticas. 3.2 APROXIMACIÓN DE BORN-OPPENHEIMER. Resolver la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo de forma exacta es imposible para cualquier molécula, por muy simple que sea. Para estudiar el movimiento de los elementos que conforman un sistema químico debe tenerse en cuenta la gran diferencia de masa entre los núcleos y los electrones. Esta diferencia da lugar a distintas escalas temporales entre los movimientos electrónicos y nucleares, lo que permite recurrir a una aproximación aceptable para resolver de manera más simple la ecuación de Schrödinger. Esto recibe el nombre de aproximación de Born-Oppenheimer y se divide en dos etapas. Una primera, donde los núcleos están fijos y los electrones se mueven alrededor de estos; y una segunda, donde ya se tiene en cuenta el movimiento nuclear. Los núcleos atómicos de un sistema definen movimientos de vibración y se mueven unos respecto a otros. Así, la función de onda en cualquier molécula, sistema con más de un núcleo, depende tanto de las posiciones nucleares como de las de sus electrones. Si se separan las variables en la función de onda total y se eliminan los términos nucleares del Hamiltoniano, se llega a la nombrada aproximación. La parte electrónica se obtendrá a partir del hamiltoniano electrónico que dependerá únicamente de parámetros geométricos de la molécula. Para el caso más simple, de molécula diatómica, él único parámetro geométrico a tener en cuenta es la distancia de enlace, por lo que el estudio de la función E(r) se hace mediante una curva de energía potencial, función bidimensional. Si se aumenta a dos el número de parámetros, se obtiene una superficie, la denominada Superficie de Energía Potencial (SEP). Finalmente, para un sistema con N átomos, hay 3N-6 coordenadas internas (3N-5 en el caso de moléculas lineales), obteniendo en la 21 mayoría de los casos hipersuperficies de energía potencial. Así, a partir de la aproximación se llega a este concepto de SEP cuyo análisis exhaustivo permite extraer información significativa de la estructura de los sistemas químicos; predecir espectros de rotación y de IR, estudiar mínimos locales correspondientes con la estructura real de los isómeros obtener los estados de transición que permiten estudiar la cinética del sistema. En resumen, la citada aproximación desprecia el existente acoplamiento entre núcleos y electrones que existe en todo sistema químico, dando lugar a la posibilidad de resolver la ecuación y obtener un resultado acompañado de un error muy pequeño, por lo que se dice que es una aproximación aceptable. Sin embargo, ha de estudiarse cada caso para saber si las simplificaciones cometidas pueden usarse. 3.3 FUNCIONES DE BASE. Para describir matemáticamente los electrones de un sistema se utilizan las funciones de base. Estas funciones definen los orbitales de la molécula y deben seleccionarse, de manera que, se aproximen lo máximo posible a las funciones de onda. Los orbitales atómicos se definen mediante una expresión de tipo (4): χ = N Y(θ,ϒ) R(r) (4) Donde N es una constante de normalización, Y es la parte angular, y R es la parte radial. Según la parte radial la función puede ser de dos tipos: - Función tipo Slater (STO). Se utilizan sobre todo para describir moléculas pequeñas y en metodologías semiempíricas. Supone un cálculo complejo que consigue una buena descripción del comportamiento atómico sin importar el valor de la distancia. Presentan la forma siguiente: 𝑅(𝑟)= 𝑟𝑛−1𝑒−𝜁𝑟 (5) Donde n es el número cuántico y 𝜁 es el exponente orbital (dseta, zeta) - Función tipo gaussiana (GTO). El uso de este tipo de funciones es el más frecuente. Supone un cálculo de integrales más sencillo que con las funciones de Slater. Sin embargo, proporciona una peor descripción de las 22 funciones radiales a distancias próximas al núcleo y, por tanto, es necesario utilizar un número mayor de funciones. Así, en un determinado cálculo además de elegir el tipo de función de base debe considerarse el número de funciones a utilizar, esto dependerá del sistema y la calidad de los resultados que se quiere obtener. Para simplificar los cálculos en muchas ocasiones interesa reducir el número de funciones de base utilizadas; para ello se recurre a lo que se conoce como contracción de funciones. Las nuevas funciones contraídas se obtienen a partir de la combinación lineal de funciones primitivas. Las bases se pueden clasificar según el tamaño. - Bases mínimas. Es la aproximación más sencilla, para cada orbital atómico ocupado en el estado fundamental utiliza una función. - Bases de valencia desdoblada (Split-valence). Estas a su vez pueden ser: o Doble zeta. Por cada orbital atómico ocupado utiliza dos funciones. o Triple-zeta. Por cada orbital atómico ocupado utiliza tres funciones. o Cuádruple-zeta, … Asimismo, si se atiende a la forma de las funciones aparecen las denominadas funciones de polarización y funciones difusas, necesarias para describir los átomos en entornos moleculares, importantes ya que un mismo tipo de átomo no se define igual según el resto de elementos a los que esté unido o le rodeen. - Funciones de polarización. Describen los cambios de densidad electrónica de un átomo en un entorno molecular. Son funciones que corresponden a un número cuántico angular superior al de los electrones de valencia. Es importante utilizarlas cuando en el sistema hay enlaces polares, átomos hipervalentes o se incluyen métodos con correlación electrónica. - Funciones difusas. Consiguen representar regiones del espacio alejadas de los núcleos; por ello han de incluirse cuando en los sistemas hay una expansión de la distribución electrónica, como ocurre en el 23 caso de los aniones, los estados excitados y el estudio de interacciones a larga distancia. Estas se caracterizan por poseer el mismo número cuántico angular que los orbitales de valencia, pero con menores exponentes. Las funciones de base utilizadas en este trabajo son dos bases de Pople: 6-31G [14], 6311G++(d,p) [15] y una base de Dunning: aug-cc-pVTZ [16]. • 6-31G es una base de tipo split-valence (valencia desdoblada). En ella, cada orbital interno se describe con una única función que es contracción de 6 funciones gaussianas de forma que es una base mínima para los electrones internos (core). Además, cada orbital de valencia es doble-zeta (2 funciones): una de ellas contracción de 3 gaussianas y la otra 1 única gaussiana primitiva. • 6-311G++ (d, p) es una base de Pople de tipo split-valence. 6-311G++ donde cada orbital interno se describe con una única función que es contracción de 6 funciones gaussianas, y que cada orbital de valencia es triple-zeta. Una de las funciones es contracción de 3 gaussianas y las otras dos se forman a partir de 1 única gaussiana primitiva. La parte (d, p), hace referencia al uso de funciones difusas de tipo “d” (para átomos distintos del H y He) y de tipo p para el átomo de H. Los símbolos ++ indican que se añaden funciones difusas tanto para los átomos pesados como para el átomo de H. • aug-cc-pVTZ es una base de Dunning, las cuales por definición incluyen funciones de polarización. En esta, la parte cc-pVTZ indica la consistencia del conjunto de base, en este caso triple-Zeta; y el prefijo aug es la notación propia de este tipo de bases que denota el aumento de la base con el uso de funciones difusas. 3.4 MÉTODOS COMPUTACIONALES. La Química Computacional resuelve cuestiones químicas a partir de los postulados de la Química Teórica y el uso de ordenadores. Así, se vale de diferentes teorías y/o modelos para describir los diferentes sistemas químicos y su comportamiento, sin necesidad de tener que recurrir a experimentación. 24 Existe una gran variedad de métodos computacionales que pueden diferenciarse en dos importantes categorías, descritas a continuación. Mecánica Molecular Describe los sistemas a partir de partículas puntuales, esféricas y con carga, cuyas interacciones están basadas en potenciales de la Mecánica Clásica. Esto da lugar al conocido modelo de bolas y muelles. Tienen la base en el concepto de Campo de Fuerzas al que están sometidos los núcleos, y que viene definido por tensiones de enlace, deformaciones de ángulos, torsiones e interacciones no enlazantes. Este punto de partida genera resultados demasiado simples y conduce, en ocasiones, a predicciones fallidas, además de no permitir estudiar propiedades electrónicas. Todo ello justifica su relativo bajo coste computacional lo que, a su vez, permite un elevado número de aplicaciones, pudiéndose estudiar sistemas grandes (miles de átomos) en tiempos rápidos. Mecánica Cuántica Se basa en las ecuaciones de la Mecánica Cuántica para estudiar los sistemas químicos. Da lugar a un aumento considerable del coste computacional, lo que limita el posible tamaño de los sistemas de estudio, pero permite llegar a mejores conclusiones que los métodos anteriores. En este caso, sí es posible estudiar, tanto propiedades electrónicas de los sistemas, como procesos químicos donde hay cambios electrónicos. Dentro de este grupo surgen diferentes metodologías según como se resuelve el Hamiltoniano: los métodos semiempíricos, los métodos ab initio, y los métodos DFT. I. Métodos semiempíricos. Únicamente considera los electrones de valencia, mientras que el resto de electrones internos se agrupan junto con el núcleo en un core. Desprecian o simplifican términos del Hamiltoniano mediante el uso de información experimental. Su fiabilidad es baja, pero son procesos rápidos y simple con los que se pueden obtener información de los orbitales moleculares y energías. II. Métodos Ab initio. Resuelven de manera aproximada la ecuación de Shcrödinger sin recurrir a información empírica, a excepción de las constantes universales. Los resultados que se generan son 25 bastante precisos, pero no permiten estudiar sistemas grandes. Dependiendo del método variacional de cálculo de orbitales moleculares Hartree-Fock es posible clasificarlos en dos grupos. a. Métodos Hartree-Fock o de Campo Autoconsistente (SCF). Para hallar la solución de la ecuación de Schrödinger electrónica, cuyo Hamiltoniano se puede dividir en una parte monoelectrónica y una bielectrónica, recurren a un promedio. De esta manera, la parte bielectrónica, que no puede calcularse de manera exacta, va a resolverse teniendo en cuenta una interacción promediada de cada electrón con el resto de electrones, lo que permite también una mejora de manera iterativa de la distribución de carga inicial asumida. b. Métodos post-HF. El promedio que define la interacción electrónica en los métodos HF no representa de manera fiel la realidad, introduciendo de esta manera un error en sus cálculos. Para poner solución a esto, estos nuevos métodos definen la correlación electrónica, que tiene en cuenta de manera explícita la interacción entre electrones y no de forma promediada. Según como se aborde la incorporación de esta magnitud de correlación hay varios tipos de métodos. - Interacción de Configuraciones. - Método multiconfiguracional, MCSCF. - Métodos de Perturbaciones: MollerPlesset (MP). - Métodos de Agregado Acoplados (CC). III. Métodos basados en la teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Su metodología se centra en la densidad electrónica y define la energía del estado fundamental como función dependiente de esta densidad. Se basa en el teorema de Hohenberg-Kohn. Al igual que los métodos anteriores se parte de una densidad inicial que se mejora de manera iterativa. La forma del funcional es desconocida, existiendo así diferentes según como se trate la contribución de intercambio y correlación. 32 Tabla 3. Parámetros geométricos experimentales y teóricos para el confórmero anti-anti del ácido escuárico obtenidos a distintos niveles de cálculo, las distancias de enlace (r) tienen unidades de Ángstrom (Å) y los ángulos (a) de grados (º). Exp(a) B3LYP/6-31G B3LYP/6311++G(d,p) B3LYP-GD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/aug-ccpVTZ r (C1,C2) 1.3629 1.3802 1.3749 1.3754 1.3771 1.3745 r (C1,C5) 1.4726 1.4937 1.4877 1.4891 1.4886 1.4843 r (C1,O7) 1.3344 1.3437 1.3216 1.3210 1.3225 1.3219 r (C5,O6) 1.2097 1.2291 1.2016 1.2011 1.2051 1.2044 r (C3,C5) 1.5448 1.5521 1.5545 1.5568 1.5552 1.5541 a (C2,C1,C5) 93.54 93.3 93.5 93.5 93.4 93.5 a (C2,C1,O7) 134.08 132.9 133.6 133.7 133.7 133.8 a (C5,C1,O7) 132.48 133.8 132.9 132.8 132.9 132.7 a (C2,C3,C5) 86.46 86.7 86.5 86.5 86.6 86.5 a (O4,C3,C5) 139.46 139.0 139.5 139.5 139.5 139.7 (a) Los datos experimentales han sido recogidos de bibliografía [7]. Si se cotejan los resultados se observa que, aunque todos los niveles dan resultados similares, y, por tanto, de calidad similar, el nivel B2LYPD3/aug-cc-pVTZ es el más preciso. A partir de aquí, y para el resto de sistemas, la discusión se centrará en los resultados correspondientes a este nivel. En la Figura 5 se recoge la estructura de la escuaramida, de nuevo a nivel B2LYPD3/aug-ccpVTZ. Figura 5. Estructuras de la escuaramida optimizada a nivel B2LYPD3/aug-cc-pVTZ. En la Tabla 4 se recogen los parámetros geométricos obtenidos a distintos niveles de cálculo para el estudio de la escuaramida. Se puede concluir que al aumentar la calidad del nivel de cálculo, al pasar del uso de una base doble-zeta (B3LYP/6-31G) a una triple-zeta (B3LYP/6311++G(d,p), B3LYP-GD3BJ/6-311++G(d,p), B2LYPD3/6-311++G(d,p) o B2PLYPD3/aug-ccpVTZ), los hidrógenos de los grupos amida se salen del plano de simetría, rompiendo así la supuesta falsa simetría inicial del sistema. 33 Tabla 4. Parámetros geométricos que definen al sistema escuaramida obtenidos a distintos niveles de cálculo, las distancias de enlace (r) tienen unidades de Ángstrom (Å) y los ángulos (a) y diedros (d) de grados (º). B3LYP/6-31G B3LYP/6-311++G(d,p) B3LYP-GD3BJ/6-311++G(d,p) B2LYPD3/6-311G++(d,p) B2LYPD3/aug-cc-pVTZ r (C1-C2) 1.3996 1.3879 1.3883 1.3886 1.3858 r (C1,C5) 1.4897 1.4853 1.4869 1.4868 1.4822 r (C1,N10) 1.3511 1.3499 1.3489 1.3534 1.3479 r (C3,O4) 1.2347 1.2056 1.2051 1.2084 1.2081 r (C3,C5) 1.5389 1.5450 1.5479 1.5485 1.5460 r (N7,H8) 1.0089 1.0096 1.0094 1.0096 1.0065 r (N7,H9) 1.0060 1.0072 1.0070 1.0075 1.0041 a (C2,C1,C5) 92.7 93.0 93.1 93.1 93.1 a (C2,C1,N10) 137.7 136.8 136.8 136.5 136.8 a (C5,C1,N10) 129.6 130.1 130.1 130.3 130.1 a (C2,C3,O4) 133.6 134.0 133.9 1134.0 133.8 a (C2,C3,C5) 87.3 87.0 86.9 86.9 86.9 a (O4,C3,C5) 139.1 139.1 139.1 139.1 139.3 a (C2,N7,H8) 118.6 117.3 117.2 116.2 116.7 a (C2,N7,H9) 123.6 121.6 121.4 120.0 120.9 a (H8,N7,H9) 117.8 116.3 116.4 115.4 116.1 d (C5,C1,C2,C3) 0.0 0.7 0.7 1.7 0.6 d (C5,C1,C2,N7) -180.1 178.3 178.4 177.7 178.1 d (N10,C1,C2,N7) 0.0 -4.1 -4.0 -6.2 -4.4 d (C2,C1,C5,C3) 0.0 -0.7 -0.7 -1.6 -0.6 d (C2,C1,C5,O6) -180.0 179.2 179.3 178.5 179.3 d (N10,C1,C5,C3) 180.0 -178.5 -178.6 -178.0 -178.4 d (N10,C1,C5,O6) 0.0 1.3 1.4 2.0 1.5 d(C2,C1,N10,H11) 0.0 19.2 19.3 25.3 20.9 d(C2,C1,N10,H12 180.0 173.6 173.4 172.2 172.0 d(C5,C1,N10,H11) 180.0 -163.9 -163.8 159.8 -162.4 d(C5,C1,N10,H12 0.0 -9.6 -9.7 -13.0 -11.2 d (C1,C2,N7,H9) 0.1 19.2 19.3 25.3 50.9 d (C2,C3,C5,C1) 0.0 0.6 0.7 1.5 0.6 d (C2,C3,C5,O6) d (O4,C3,C5,C1) 180.0 -179.2 -179.4 -178.6 -179.3 d (O4,C3,C5,C6) 0.0 0.9 0.6 1.3 0.8 En la Figura 6 se recoge la estructura del último monómero estudiado en este trabajo, la tioescuaramida, también a nivel B2LYPD3/aug-cc-pVTZ. Figura 6. Estructuras de la tioescuaramida optimizada a nivel B2LYPD3/aug-cc-pVTZ. 34 En la Tabla 5 aparecen recogidos los parámetros geométricos que definen la tioescuaramida obtenidos a distintos niveles de cálculo. De nuevo, como en el caso del monómero anterior, al aumentar la calidad del nivel de cálculo los hidrógenos amídicos se salen del plano de simetría rompiendo así la simetría. Tabla 5. Parámetros geométricos que definen al sistema tioescuaramida obtenidos a distintos niveles de cálculo, las distancias de enlace (r) tienen unidades de Ángstrom (Å) y los ángulos (a) y diedros (d) de grados (º). B3LYP/6-31G B3LYP/6-311++G(d,p) B3LYP-GD3BJ/6-311++G(d,p) B2LYPD3/6-311G++(d,p) B2LYPD3/aug-cc-pVTZ r (C1,C2) 1.4200 1.4050 1.4066 1.4055 1.4047 r (C1,C4) 1.4645 1.4568 1.4594 1.4600 1.4543 r (C1,N8) 1.3415 1.3388 1.3378 1.3434 1.3348 r (C3,C4) 1.4997 1.5033 1.5061 1.5077 1.5022 r (C3,S11) 1.6802 1.6348 1.6328 1.6313 1.6308 r (N5,H6) 1.0119 1.0111 1.0111 1.0112 1.0080 r (N5,H7) 1.0063 1.0057 1.0055 1.0063 1.0022 a (C2,C1,C4) 91.6 91.9 92.0 92.0 91.9 a (C2,C1,N8) 138.8 138.2 138.4 138.0 138.7 a (C4,C1,N8) 129.7 129.8 129.7 129.9 12.5 a (C2,C3,C4) 88.4 88.1 88.0 88.0 88.1 a (C2,C3,S11) 132.4 133.0 133.0 133.3 132.7 a (C4,C3,S11) 139.2 138.9 138.9 138.7 139.2 a (C2,N5,H6) 117.6 117.4 117.2 116.2 117.1 a (C2,N5,H7) 123.9 123.2 123.1 121.5 123.1 a (H6,N5,H7) 118.4 118.3 118.4 117.2 118.7 d (C4,C1,C2,C3) 0.0 0.5 0.4 2.3 0.3 d (C4,C1,C2,N5) -180.0 179.0 178.9 178.0 179.0 d (N8,C1,C2,C3) -180.0 179.0 178.9 178.0 179.2 d (N8,C1,C2,N5) 0.0 -2.5 -2.6 -6.3 -2.1 d (C2,C1,C4,C3) 0.0 -0.4 -0.4 -2.2 -0.3 d (C2,C1,C4,S12) 180.0 179.7 179.7 179.2 179.8 d (N8,C1,C4,C3) 180.0 -179.2 -179.1 -178.5 -179.3 d (N8,C1,C4,S12) 0.0 1.0 1.0 2.9 0.7 d (C2,C1,N8,H9) 0.0 9.8 10.5 20.6 8.0 d (C2,C1,N8,H10) -180.0 177.2 176.9 174.8 177.3 d (C4,C1,N8,H9) -180.0 -172.1 -171.5 -165.0 -173.5 d (C4,C1,N8,H10) 0.0 -4.8 -5.1 -10.8 -4.1 d (N5,C2,C3,C4) 180.0 -179.2 -179.1 -179.5 -179.2 d (N5,C2,C3,S11) 0.0 0.9 1.0 3.0 0.9 d (C1,C2,N5,H6) -180.0 177.3 177.0 174.7 176.8 d (C1,C2,N5,H7) 0.0 9.6 10.3 20.8 9.0 d (C3,C2,N5,H6) 0.0 -4.6 -5.0 -10.9 -4.8 d (C3,C2,N5,H7) -180.0 -172.3 -171.7 -164.8 -172.7 d (C2,C3,C4,S12) 180.0 -179.7 -179.7 -179.4 -179.8 35 d (S11,C3,C4,C1) -180.0 -179.7 -179.7 -179.4 -179.9 d (S11,C3,C4,S12) 0.0 0.2 0.1 -1.0 0.1 Una vez estudiados los monómeros, se proceden a estudiar agregados moleculares, tanto añadiendo una molécula de agua, como en forma de dímeros en el caso del ácido escuárico. Los sistemas que se estudian están en fase aislada o gaseosa, pero en la realidad se encontrarán en fase condensada, de ahí el interés y/o la elección de estudiar estos agregados, ya que suponen un primer paso para acercarse a la estructura real de la fase condensada o fase en la que se encuentran en condiciones normales. Primeramente, se han analizado las estructuras de los confórmeros del ácido escuárico cuando pasan a estar unidos dos unidades idénticas de ellos, resultados recogidos en la Figura 7. Estas estructuras son las que se observan en el sólido (cristal). Estas fases condensadas se han estudiado de forma complementaria por varias técnicas, IR, difracción de rayos X y espectroscopía de difracción de neutrones [24] mostrando una estructura de hoja bidimensional, donde cada grupo C4O4H2 está unido a cuatro unidades diferentes mediante enlaces de hidrógeno creando una red cristalina. En este caso, el nivel de cálculo, debido al número de átomos implicados y, por ello, mayor complejidad del sistema, es algo menos costoso: B2LYPD3/6-311G++(d,p). 2 syn-syn 2 syn-anti 2 anti-anti Figura 7. Estructuras de los dímeros formados a partir de los confórmeros syn-syn, syn-anti y anti-anti del ácido escuárico optimizadas a nivel B2LYPD3/6-311G++(d,p). Por otro lado, para encontrar los agregados de agua con las amidas, tanto la escuaramida como la tioescuaramida, se ha realizado una búsqueda conformacional. Se han estudiado y tenido en cuenta las propiedades electrónicas de las moléculas para dar con la posible orientación de las moléculas que permita su interacción y, por tanto, la formación del agregado. El nivel de cálculo elegido para estos sistemas, como en el caso de los dímeros, es B2LYPD3/6311G++(d,p). 36 La estructura de los posibles agregados que se forman entre la escuaramida y una molécula de agua aparecen recogidos en la Figura 8. Agregado A Agregado B Agregado C Figura 8. Estructuras de los agregados formados al combinarse una molécula de agua y una de escuaramida optimizadas a nivel B2LYPD3/6-311G++(d,p). Loa agregados se distinguen por la distinta posición que adoptan respectivamente entre ellas las dos moléculas que forman parte del sistema: la escuaramida y el agua. En el agregado A la molécula de agua está orientada de tal manera que interacciona con los dos grupos carbonilos del ciclo, mientras que en el agregado B lo hace con los dos grupos amino y en el agregado C con uno de cada. Por último, la estructura de los posibles agregados que se forman entre la tioescuaramida y una molécula de agua aparecen recogidos en la Figura 9. Agregado A Agregado B Figura 9. Estructuras de los agregados formados al combinarse una molécula de agua y una de tioescuaramida optimizadas a nivel B2LYPD3/6-311G++(d,p) De nuevo, la diferencia de estructuras radica en la posición relativa entre ambas moléculas parte del sistema. En el agregado A se dan dos interacciones entre el oxígeno del agua con los hidrógenos de los grupos amino de la tioescuaramida, y en el agregado B, hay una sola interacción de este tipo y otra entre el azufre del ciclo y el hidrógeno del agua. 37 4.1.2 Estudio energético. Otro parámetro que interesa calcular y definir es la energía. Los valores que se obtienen tras los cálculos corresponden a valores absolutos, pero es necesario obtener los relativos para poder relacionar los diferentes confórmeros. Una vez transformados a magnitudes relativas, permiten comparar la estabilidad de los confórmeros. A partir de la energía, si se quisiera, pueden calcularse magnitudes termodinámicas. Para el caso del ácido escuárico, como se ha mencionado antes, se obtienen tres confórmeros diferentes, cuya energía aparece recogida en la Tabla 6. Tabla 6. Energías relativas (kcal/mol) para los diferentes confórmeros del ácido escuárico. METODOLOGÍA/ ENERGÍA RELATIVA (kcal/mol) B3LYP/631G B3LYP/6311++G(d,p) B3LYP-GD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/aug-ccpVTZ Confórmero syn-syn 7.67 8.08 8.08 7.94 7.69 Confórmero syn-anti 1.30 2.18 2.18 2.12 2.22 Confórmero anti-anti 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 El orden de estabilidad se mantiene para todos los niveles teóricos. Es importante que el uso de métodos de distinto coste computacional no modifique el orden de estabilidad, siendo la disposición anti-anti la más estable. Mientras que la especie más estable en fase gaseosa es el confórmero anti-anti, estudios de difracción de neutrones han mostrado que el monómero predominante en fase condensado donde adopta una estructura cristalina en forma de láminas es el syn-anti[24]. Por otro lado, experimentalmente se han encontrado solo dos confórmeros lo que se justifica con que el tercero, denominado syn-syn, no se aísla debido a su alta energía y, por tanto, baja estabilidad. Los agregados se forman por enlaces de hidrógeno. Estas interacciones intermoleculares contribuyen a la estabilización de los sistemas y a que estos presenten ciertas características especiales. Para la formación del dímero se modifica la geometría de cada monómero desde el equilibrio hasta la necesaria para tener el agregado. La diferencia de energía entre la del monómero 38 aislado y la del dímero se denomina energía de distorsión, está causada principalmente por los enlaces de hidrógenos creados y es desestabilizante. Debido a que la energía puede discutirse principalmente con la existencia de estas interacciones electrostáticas, en las tablas que se adjuntan a continuación, además de los valores energéticos, en kcal/mol, se muestran las imágenes de los diferentes dímeros o agregados con sus respectivos enlaces de hidrógenos trazados. En las imágenes recogidas a continuación solo aparecen dibujados los enlaces de hidrógeno que el software Gaussian 16 considera y que tiene como criterio únicamente la distancia de enlace. Así, no señala ciertas interacciones cuya existencia si aparece justificada con el estudio de la densidad electrónica realizado con AIMAll[23], es decir, realmente la existencia de los enlaces de hidrógeno y su fortaleza se discutirá más adelante, en el apartado 4.3, donde se recogen los análisis topológicos. En la tabla 7 se recogen los valores energéticos asociados a los diferentes dímeros del ácido escuárico estudiados. Tabla 7. Energías relativas (kcal/mol) para los diferentes dímeros formados a partir de los diferentes confórmeros del ácido escuárico. METODOLOGÍA/ ENERGÍA RELATIVA (kcal/mol) B3LYP/6-31G B2LYPD3/6-311G++(d,p) 2 S-S 23.49 21.04 2 S-A 0.51 2.14 2 A-A 0.00 0.00 El orden de estabilidad coincide con el de las unidades monoméricas, siendo mayor la diferencia energética en el caso del dímero formado por la unión de dos monómeros syn-syn. Si se observan las tres estructuras la diferencia más significativa radica en la diferente direccionalidad que adquieren los enlaces de hidrógeno de ese dímero, siendo en este caso peor el ángulo para la posible interacción y con ello, menos fuerte la interacción y menos 39 estable el sistema. De hecho, cabe señalar que debido a la alta energía que se asocia a este dímero, esta va a ser muy difícil de observar experimentalmente. Ahora se va a estudiar el caso de los agregados moleculares de las amidas con una molécula de agua. En la Tabla 8 se encuentran las energías de los posibles agregados de escuaramida con una molécula de agua. Tabla 8. Energías relativas (kcal/mol) para los posibles agregados formados entre la escuaramida y una molécula de agua. METODOLOGÍA/ ENERGÍA RELATIVA (kcal/mol) B3LYP/6-31G B2LYPD3/6-311G++(d,p) Agregado A 9.38 5.10 Agregado B 5.84 2.77 Agregado C 0.00 0.00 En el caso de estas agrupaciones, el agregado A presenta una energía mayor, siendo el sistema más inestable y, por tanto, más difícil de encontrar experimentalmente. El agregado C, por su lado, es el más estable, esto se debe a que las interacciones de tipo enlace de hidrógeno que forma son más fuertes, como indican los valores de densidad electrónica recogidos en el Anexo II. Por último, se hace un análisis de la energía de los agregados de la tioescuaramida con una molécula de agua, cuyos resultados aparecen recogidos en la Tabla 9. 40 Tabla 9. Energías relativas (kcal/mol) para los posibles agregados formados entre la tioescuaramida y una molécula de agua. METODOLOGÍA/ ENERGÍA RELATIVA (kcal/mol) B3LYP/6-31G B2LYPD3/6-311G++(d,p) Agregado A 2.84 1.39 Agregado B 0.00 0.00 De nuevo puede verse una relación directa entre el orden de estabilidad y los enlaces de hidrógeno que poseen las estructuras. Así, el agregado A posee una energía mayor que el B, donde los posibles enlaces formados son más estabilizantes debido a sus características. En el agregado B, la distancia de su enlace intramolecular N-H----O es de 2.82 Å (frente a los 3.05 Å del par de enlaces N-H----O del agregado A), pero lo verdaderamente importante es su direccionalidad que es la culpable de generar una alta energía de estabilización. Todo esto se estudiará en detalle en el apartado 4.3 donde se recoge el análisis topológico de enlace. 4.2 ANÁLISIS ESPECTROCÓPICO. Los espectros de vibración y rotación dan información sobre la estructura de las diferentes moléculas y, por ello, permiten realizar la asignación conformacional de los sistemas de una manera más sencilla. Los parámetros espectroscópicos utilizados para obtener estos espectros han sido predichos al mejor nivel de cálculo empleado en este trabajo: B2LYPD3-aug-cc-pVTZ en el caso de monómeros y B2LYPD3-6-311G++(d,p) en el caso de los agregados con agua y los dímeros. 4.2.1 Estudio de vibración. A continuación, se van a adjuntar los espectros de vibración de los distintos sistemas estudiados y tablas donde se recogen las principales frecuencias de los modos de vibración. 41 En las Tablas 10, 11 y 12 y Figuras 10, 11 y 12 se muestran los resultados obtenidos para los confórmeros del ácido escuárico, calculados a nivel B2LYPD3-aug-cc-Pvtz. - Confórmero syn-syn. Tabla 10. Principales frecuencias de vibración del confórmero syn-syn del ácido escuárico calculadas a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ. Modo teórica/ cm-1 escalada/ cm-1 Descripción 17 1262 1212 Rocking o balanceo de los H de los OH 20 1667 1602 Tensión o stretching simétrico del C-OH 21 1827 1756 Tensión o stretching asimétrico del C=O Figura 10. Espectro de vibración del confórmero syn-syn del ácido escuárico obtenido a nivel B2LYPD3-aug-ccpVTZ y representado con Gauss View. Frecuencias en cm-1 e intensidades en 1/M·cm. - Confórmero syn-anti. Tabla 11. Principales frecuencias de vibración del confórmero syn-anti del ácido escuárico calculadas a nivel B2LYPD3-aug-cc-pVTZ. Modo teórica/ cm-1 escalada/ cm-1 Descripción 19 1447 1391 Tensión o stretching asimétrico del C-OH 20 1688 1622 Tensión o stretching simétrico del C-OH 21 1814 1743 Tensión o stretching asimétrico del C=O 48 k = (2B − A − C)/(A − C) (6) Los valores del parámetro indican que todos los sistemas son rotores asimétricos (A>B>C) próximos al límite oblate [-1(caso prolate) < k < +1 (caso oblate)] y, por tanto, se caracterizan por presentar espectros complicados debido a que el momento dipolar tiene una orientación arbitraria que hace que el número de transiciones permitidas sea mayor Las transiciones observadas en los espectros de rotación pueden ser de tres tipos en relación a las componentes del momento dipolar: μa, μb o μc, y el programa presenta un código de colores para clasificarlas. De esta forma, aparecen en color rojo las transiciones de tipo a, en verde las tipo b y en azul las tipo c. La presencia de nitrógenos en algunas moléculas hace que estas presenten estructura hiperfina, la cual si se resuelve permite determinar con mayor precisión las constantes espectroscópicas al determinar la posición y el entorno químico de los núcleos 14N. Pero incorporar el acoplamiento con el cuadrupolo de este isótopo (I=1) complica bastante el análisis por lo que en este trabajo se decide hacer la predicción obviando el efecto de este núcleo. A continuación, los resultados obtenidos para el análisis rotacional de los tres confórmeros del ácido escuárico, de la escuaramida y de la tioescuaramida se muestran respectivamente en la Tabla 15 y en las Figuras 23, 24 y 25, en la Tabla 16 y en la Figura 26, y en la Tabla 17 y en la Figura 27. Tabla 15. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de los distintos confórmeros del ácido escuárico. METODOLOGÍA B3LYP/631G B3LYP/6311++G(d,p) B3LYPGD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p)* f B2LYPD3/augcc-pVTZ B2LYPD3/augcc-pVTZ *f Confórmero syn-syn A / MHz 2462 2501 2498 2500 2508 2500 2493 B / MHz 2366 2461 2432 2422 2422 2435 2436 C / MHz 1207 1233 1232 1230 1232 1233 1232 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 7.85 7.74 7.72 7.77 - 7.49 - 𝝁𝒂/ D 0.0003 0.0003 0.0004 0.0000 - 0.0000 - 𝝁𝒃/ D 7.8480 -7.7362 -7.7182 -7.7720 - 7.4929 - 𝝁𝒄/ D 0.0003 0.0003 0.0003 0.0002 - 0.0000 -  0.85 0.94 0.90 0.88 0.87 0.90 0.91 49 Confórmero syn-anti A / MHz 2431 2501 2501 2499 2507 2511 2493 B / MHz 2410 2447 2445 2439 2440 2441 2436 C / MHz 1210 1237 1236 1234 1236 1238 1232 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 6.04 6.01 6.00 5.99 - 6.00 - 𝝁𝒂/ D -2.8115 1.9897 1.9943 2.0401 - 1.8260 - 𝝁𝒃/ D 5.3502 5.6755 5.6583 5.6326 - 5.7182 - 𝝁𝒄/ D -0.0006 -0.0002 -0.0002 0.0001 - 0.0001 -  0.97 0.91 0.91 0.91 0.89 0.89 0.90 Confórmero anti-anti A / MHz 2493 2579 2581 2578 2586 2593 2586 B / MHz 2363 2390 2386 2382 2382 2381 2382 C / MHz 1213 1240 1240 1238 1240 1241 1240 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 3.17 3.56 3.54 3.45 - 3.63 - 𝝁𝒂/ D -0.0003 0.0000 0.0000 0.0000 - 0.0000 - 𝝁𝒃/ D -3.1706 -3.5603 -3.5436 -3.4521 - -3.6328 - 𝝁𝒄/ D -0.0003 -0.0003 0.0012 -0.0001 - 0.0000 -  0.80 0.72 0.71 0.71 0.70 0.69 0.70 Figura 23. Espectro de rotación del confórmero syn-syn del ácido escuárico. Figura 24. Espectro de rotación del confórmero syn-anti del ácido escuárico. Frecuencia (MHz) Frecuencia (MHz) 50 Figura 25. Espectro de rotación del confórmero anti-anti del ácido escuárico. Los tres confórmeros son rotores asimétricos cerca del límite oblate. Además, en este caso se predice una 𝝁𝒃 elevada, por tanto, el espectro está dominado por transiciones tipo b de la rama R y sigue un patrón característico, donde aparecen grupos de líneas separados una distancia aproximada de 2C, siendo C la constante de rotación C. Estos patrones observados son los mismos que se observan experimentalmente y que ayudan, por tanto, a guiar la búsqueda espectral, ayudando a identificar los distintos confórmeros en el espectro experimental de rotación [7]. De manera análoga, en este trabajo, se han realizado las predicciones de los espectros para el resto de sistemas, lo que permitirá ayudar a su futura caracterización de laboratorio. Para el caso de la escuaramida, los resultados se muestran a continuación en la Tabla 16 y Figura 26. Tabla 16. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de la escuaramida. METODOLOGÍA B3LYP/631G B3LYP/6311++G(d,p) B3LYPGD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p)* f B2LYPD3/augcc-pVTZ B2LYPD3/augcc-pVTZ *f A / MHz 2555 2574 2572 2562 2570 2585 2578 B / MHz 2313 2361 2360 2358 2358 2359 2360 C / MHz 1214 1232 1232 1229 1231 1234 1233 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 8.62 8.16 8.14 7.97 - 8.04 - 𝝁𝒂/ D 0.0021 -0.0001 0.0000 0.0001 - 0.0000 - 𝝁𝒃/ D -8.6175 -8.1578 8.1434 7.9651 - 8.0380 - 𝝁𝒄/ D 0.0006 -0.0001 -0.0001 0.0000 - 0.0000 - K 0.64 0.68 0.68 0.69 0.68 0.67 0.68 Frecuencia (MHz) 51 Figura 26. Espectro de rotación de la escuaramida. Como se puede observar el espectro sigue el mismo patrón que el explicado con anterioridad para el ácido escuárico. Pero en este caso, al tratarse de un sistema de mayor tamaño, número mayor de átomos, el número de transiciones crece, y a la vez se compacta, debido al aumento de la complejidad de la estructura de niveles. Los resultados obtenidos para la tioescuaramida se recogen en la Tabla 17 y Figura 27. Tabla 17. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de la tioescuaramida. METODOLOGÍA B3LYP/631G B3LYP/6311++G(d,p) B3LYPGD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p)* f B2LYPD3/augcc-pVTZ B2LYPD3/augcc-pVTZ *f A / MHz 1675 1703 1703 1649 1655 1722 1717 B / MHz 1299 1340 1339 1344 1344 1338 1339 C / MHz 732 750 750 750 751 753 752 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 10.07 8.96 8.94 8.69 - 8.89 - 𝝁𝒂/ D 0.0000 0.0113 -0.0092 -0.0043 - -0.0086 - 𝝁𝒃/ D 10.0690 8.9575 8.9394 8.6911 - 8.8923 - 𝝁𝒄/ D 0.0000 -0.0373 0.0316 0.0058 - 0.0272 - k 0.20 0.24 0.24 0.32 0.31 0.21 0.22 Figura 27. Espectro de rotación de la tioescuaramida. Frecuencia (MHz) Frecuencia (MHz) 52 De nuevo, el patrón de líneas es el mismo; pero en comparación a los casos anteriores, la tioescuaramida es una molécula más pesada al contener en su estructura átomos de azufre. Esto se traduce en que sus niveles de rotación se encuentran desplazados hacia valores de frecuencia más bajos, por lo que, para el mismo rango de frecuencias elegido, el número de niveles poblados cubiertos es mayor y el número de posibles transiciones observadas en el espectro crece. Por otro lado, a partir del parámetro de asimetría de Ray se puede discutir que este sistema es el menos cercano al límite oblate, es decir, es el más asimétrico. Además de los monómeros el estudio espectroscópico se hace también para los agregados moleculares de estos, cuyos resultados para los dímeros se recogen en la Tabla 18 y Figuras 28 y 29 para los dímeros. Tabla 18. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de distintos dímero formados a partir de los confórmeros del ácido escuárico. METODOLOGÍA B3LYP/6-31G B2LYPD3/6-311G++(d,p) B2LYPD3/6-311G++(d,p)* f 2SYN-SYN A / MHz 1181 1215 1219 B / MHz 208 212 212 C / MHz 177 185 185 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 20.88 19.15 - 𝝁𝒂/ D -20.8834 19.1487 - 𝝁𝒃/ D -0.0001 -0.0003 - 𝝁𝒄/ D 0.0007 0.0004 - k -0.94 -0.95 -0.95 2SYN-ANTI A / MHz 1191 1219 1223 B / MHz 221 221 221 C / MHz 187 187 187 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 0.02 0.00 - 𝝁𝒂/ D -0.0017 0.0008 - 𝝁𝒃/ D -0.0038 -0.0008 - 𝝁𝒄/ D -0.0170 -0.0022 - k -0.93 -0.93 -0.93 53 2ANTI-ANTI A / MHz 2225 2358 2366 B / MHz 218 1104 1104 C / MHz 185 752 753 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 0.00 0.43 - 𝝁𝒂/ D -0.0001 0.0003 - 𝝁𝒃/ D -0.0001 0.0004 - 𝝁𝒄/ D 0.0012 -0.4338 - k -0.97 -0.56 -0.57 Figura 28. Espectro de rotación del dímero formado a partir de dos unidades del confórmero syn-syn del ácido escuárico. Figura 29. Espectro de rotación del dímero formado a partir de dos unidades del confórmero anti-anti del ácido escuárico. La elevada magnitud del momento dipolar en el eje a (𝝁𝒂) del dímero formado a partir de dos unidades del confórmero syn-syn ayudará en gran medida a su posible caracterización por espectroscopía de rotación. Atendiendo al caso del dímero formado por dos moléculas syn-anti, este presenta un momento dipolar casi nulo, por lo que es inactivo en microondas y no va a poder medirse utilizando espectroscopía de rotación, no hay espectro. Sin embargo, atendiendo a valores Frecuencia (MHz) Frecuencia (MHz) 54 energéticos es un dímero estable (ver Tabla 7), por lo que se espera que sea una especie abundante en experimentos donde se vaporice el ácido, aunque sea casi invisible a este tipo espectroscopía. Agregados escuaramida + 1 molécula de agua En la Tabla 19 y Figuras 30, 31 y 32 se muestra la información relevante para espectroscopía de microondas para los agregados de escuaramida más una molécula de agua. Tabla 19. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de los posibles agregados formados entre la escuaramida y una molécula de agua. METODOLOGÍA B3LYP/6-31G B2LYPD3/6-311G++(d,p) B2LYPD3/6-311G++(d,p)* f AGREGADO A A / MHz 2319 2358 2366 B / MHz 1114 1104 1104 C / MHz 753 752 753 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 12.59 11.29 - 𝝁𝒂/ D 12.5938 -11.2915 - 𝝁𝒃/ D -0.0017 -0.0001 - 𝝁𝒄/ D -0.0001 -0.0003 - k -0.54 -0.56 -0.57 AGREGADO B A / MHz 2370 2574 2582 B / MHz 1057 2361 2362 C / MHz 734 1232 1234 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 12.87 8.16 - 𝝁𝒂/ D 12.8679 -0.0001 - 𝝁𝒃/ D -0.0008 -8.1578 - 𝝁𝒄/ D 0.0165 -0.0001 - k 0.62 0.68 0.67 AGREGADO C A / MHz 2525 2517 2525 B / MHz 1121 1108 1109 C / MHz 777 772 773 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 7.19 6.73 - 𝝁𝒂/ D 0.1554 0.1084 - 𝝁𝒃/ D 7.0974 6.6339 - 𝝁𝒄/ D 1.1406 1.1521 - k -0.61 -0.61 -0.62 55 Figura 30. Espectro de rotación del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. Figura 31. Espectro de rotación del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado B. Figura 32. Espectro de rotación del agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado C. Frecuencia (MHz) Frecuencia (MHz) Frecuencia (MHz) 56 En el caso de los agregados con agua, el momento dipolar depende del lugar donde se coloque la molécula de agua, y en relación a ello, varía el tipo de espectro que se genera. Así, para el agregado llamado agregado A el espectro es de tipo a, y para los otros dos, tipo b. Agregados tioescuaramida + 1 molécula de agua Los resultados de parámetros espectroscópicos y la simulación del espectro de microondas para los agregados de tioescuaramida más una molécula de agua se muestra en la Tabla 20 y Figuras 33 y 34. Tabla 20. Parámetros espectroscópicos y momento dipolar de los posibles agregados formados entre la tioescuaramida y una molécula de agua. METODOLOGÍA B3LYP/6-31G B2LYPD3/6-311G++(d,p) B2LYPD3/6-311G++(d,p)* f AGREGADO A A / MHz 1318 1353 1357 B / MHz 775 770 771 C / MHz 489 492 493 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 14.76 12.32 - 𝝁𝒂/ D -14.7623 -12.3175 - 𝝁𝒃/ D -0.0032 -0.0034 - 𝝁𝒄/ D -0.0053 -0.0230 - k -0.31 -0.35 -0.36 AGREGADO B A / MHz 1595 1617 1622 B / MHz 761 768 769 C / MHz 516 522 522 𝝁𝒕𝒐𝒕/ D 9.07 7.56 - 𝝁𝒂/ D 2.4244 -1.5049 - 𝝁𝒃/ D 8.6570 -7.3648 - 𝝁𝒄/ D 1.1888 0.8077 - k -0.55 -0.55 -0.55 57 Figura 33. Espectro de rotación del agregado de tioescuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. Figura 34. Espectro de rotación del agregado de tioescuaramida con una molécula de agua denominado agregado B. Se trata, como en el caso anterior, agregados con agua, por lo que, de nuevo, el momento dipolar depende del lugar donde se coloque la molécula de agua, y en relación a ello, varía el tipo de espectro que se genera. Por tanto, se observa que el agregado A posee un espectro es de tipo a, mientras que el agregado B es tipo b. En general, los resultados teóricos sobreestiman los valores experimentales o reales, por ello, dos de las columnas de las tablas anteriores incluyen una corrección de las constantes de rotación. Esto supone multiplicar las constantes por un factor de escala, el cual se ha calculado comparando los resultados teóricos con resultados experimentales [7] para el caso del ácido escuárico. Todos los factores calculados son casi perfectos (valores muy próximos a 1) lo que indica que los niveles utilizados tienen una alta fiabilidad y consiguen muy buenas reproducciones. Frecuencia (MHz) Frecuencia (MHz) 64 5. CONCLUSIONES. La motivación de este Trabajo de Fin de Grado es realizar un estudio computacional de las moléculas elegidas. Así, una vez expuestos y discutidos los resultados (apartado 4), se presentan las principales discusiones. Todas las metodologías empleadas en el desarrollo del trabajo se engloban dentro de la categoría computacional DFT. El estudio se centra en tres moléculas (ácido escuárico, escuaramida y tioescuaramida) importantes por su papel como organocatalizadores, y varios agregados moleculares formados a partir de ellas. De todos los sistemas se aporta tanto información estructural y espectroscópica, como a cerca de las interacciones de enlace. A continuación, se enumeran las principales conclusiones del trabajo. - Se han estudiado agregados moleculares, tanto dímeros del ácido escuárico como agregados de la escuaramida y la tioescuaramida con una molécula de agua, como primera etapa para estudiar la estructura que presentaran estos sistemas en fase condensada. - Para todos los sistemas químicos estudiados, se han determinado en un primer lugar parámetros estructurales y energéticos, y adicionalmente se han aportado parámetros espectroscópicos para facilitar una posterior caracterización mediante espectroscopía de rotación y/o vibración (caracterización por infrarrojo, IR). Además, se han aportado factores de escala teóricos-experimentales de los parámetros rotacionales para agilizar la búsqueda espectral. - A la vista del estudio energético, se espera que solo se puedan caracterizar experimentalmente aquellas especies que aparecen como las más estables de cada sistema químico. Por otro lado, las especies de mayor energía aparecerán como candidatos más elusivos a ser observados en el laboratorio. - Se han realizado simulaciones teóricas de los espectros de rotación entre 8 y 20 GHz (rango espectral típico para el estudio de moléculas orgánicas por espectroscopía de rotación de alta resolución) a 3 K, temperatura típica de experimentos que empleen 65 chorro o "jet" supersónico (temperatura efectiva de la expansión adiabática), condiciones idóneas para caracterizar los sistemas por rotación. - Se ha realizado un análisis topológico del enlace empleando la Teoría de Bader de Átomos en Moléculas (AIM) donde se observa para los agregados moleculares la relación entre la existencia de interacciones del tipo enlace de hidrógeno intermoleculares con el hecho de su diferente estabilización energética. Además, en todos estos sistemas existen puntos críticos de anillo además del propio de la estructura de ciclo de cada monómero. 66 6. 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B3LYP/6-31G B3LYP/6-311++G(d,p) B3LYPGD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/aug-cc-pVTZ Modos / cm-1 I /km·mol1  esc (a)/ cm-1 / cm-1 I /km·mol1  esc (a)/ cm-1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1  esc (a)/ cm-1 1 106 0,0000 102 106 0 103 100 0 88 0 106 0 102 2 229 0,6089 220 229 1 222 205 0 164 0 220 1 211 3 232 2,95 223 232 3 224 216 0 214 0 231 1 222 4 245 0,0009 236 245 0 237 233 2 231 2 264 0 254 5 273 0,695 263 273 1 264 281 0 279 0 279 0 268 6 289 13,17 278 289 13 279 296 16 295 16 293 16 282 7 403 361,8 388 403 362 390 387 263 369 265 408 221 392 8 506 0,0002 487 506 0 489 555 0 493 0 587 14 564 9 538 30,77 517 538 31 520 578 12 570 11 595 0 572 10 600 1,61 577 600 2 580 615 1 609 1 611 1 587 11 658 12,54 633 658 13 636 671 19 667 21 666 20 640 12 730 0,0 703 730 0 706 754 0 700 0 781 31 751 13 756 40,6 728 756 41 731 777 30 773 29 807 0 776 14 945 119,5 909 945 119 914 960 90 968 97 966 92 928 15 956 20,7 920 956 21 925 972 16 978 12 977 14 939 16 1037 11,3 997 1037 11 1002 1057 13 1062 7 1063 9 1022 17 1196 425,5 1151 1196 426 1157 1258 394 1266 388 1262 392 1212 18 1309 94,5 1259 1309 95 1266 1326 51 1334 56 1342 48 1290 19 1451 119,6 1395 1451 120 1403 1433 240 1443 224 1444 189 1388 20 1652 485,4 1589 1652 485 1598 1672 622 1671 629 1667 620 1602 21 1798 209,7 1730 1798 210 1739 1860 362 1835 326 1827 317 1756 22 1847 89,9 1777 1847 90 1786 1897 224 1877 169 1869 154 1796 23 3615 52,7 3478 3615 53 3496 3782 108 3814 136 3779 133 3632 24 3621 11,5 3483 3621 11 3501 3789 5 3819 7 3785 8 3637 (a) Para aquellos niveles de cálculo para los cuales existe un factor de escala calculado se escalan las frecuencias ( esc) multiplicando las frecuencias () por este factor (cada nivel teórico tiene uno propio) para corregir sobreestimación producida de manera general en el cálculo teórico. Tabla A.I.2. Frecuencias de vibración del confórmero syn-anti del ácido escuárico. B3LYP/6-31G B3LYP/6-311++G(d,p) B3LYPGD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/aug-cc-pVTZ Modos / cm-1 I /km·mol1  esc (a)/ cm-1 / cm-1 I /km·mol1  esc(a) / cm-1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1  esc (a)/ cm-1 1 115 0 111 110 0 107 111 0 104 0 115 0 110 71 2 199 12 191 205 10 199 205 10 203 10 204 10 196 3 222 2 213 212 2 205 210 1 208 1 214 2 206 4 262 5 252 271 6 262 271 6 269 6 269 6 258 5 282 4 272 292 7 282 291 7 290 6 290 7 278 6 440 358 423 432 256 417 432 255 411 262 447 210 430 7 470 7 452 464 14 449 464 14 448 5 478 19 459 8 520 37 500 580 10 561 579 10 531 8 592 6 569 9 541 3 520 588 0 569 587 0 575 4 605 2 581 10 604 1 581 611 1 590 618 1 613 1 614 1 590 11 657 15 632 667 21 645 672 21 669 22 668 20 642 12 716 0 689 755 0 730 754 0 696 0 791 20 760 13 765 26 736 789 20 763 788 20 784 20 807 0 775 14 945 79 909 966 51 934 962 50 969 52 969 46 931 15 962 44 926 989 49 956 988 49 991 48 992 47 953 16 1063 124 1023 1080 84 1044 1079 83 1084 78 1082 83 1040 17 1279 315 1231 1311 292 1268 1314 290 1322 286 1320 290 1268 18 1298 188 1249 1336 121 1292 1339 124 1346 117 1345 126 1293 19 1447 175 1392 1434 320 1386 1438 333 1447 320 1447 282 1391 20 1686 471 1622 1693 633 1638 1694 639 1693 648 1688 609 1622 21 1786 222 1718 1840 383 1779 1846 376 1821 344 1814 337 1743 22 1851 56 1780 1890 185 1827 1897 178 1878 127 1870 112 1797 23 3611 77 3474 3762 134 3638 3763 133 3789 141 3753 136 3607 24 3628 100 3490 3773 106 3649 3774 106 3800 118 3769 115 3622 (a) Para aquellos niveles de cálculo para los cuales existe un factor de escala calculado se escalan las frecuencias ( esc) multiplicando las frecuencias () por este factor (cada nivel teórico tiene uno propio) para corregir sobreestimación producida de manera general en el cálculo teórico. Tabla A.I.3. Frecuencias de vibración del del confórmero anti-anti del ácido escuárico. B3LYP/6-31G B3LYP/6-311++G(d,p) B3LYPGD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/aug-cc-pVTZ Modos / cm-1 I /km·mol1  esc(a) / cm-1 / cm-1 I /km·mol1  esc(a) / cm-1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1  esc(a) / cm-1 1 116 0 112 111 0 107 112 0 103 0 118 0 113 2 206 15 198 210 12 203 209 12 207 11 207 12 199 3 223 6 214 213 5 206 211 5 209 5 215 6 206 4 238 22 229 250 22 242 249 22 248 22 248 21 238 5 290 0 279 300 1 290 300 1 298 0 298 1 286 6 455 0 438 458 0 443 459 0 428 0 489 0 470 7 495 375 476 493 271 477 494 270 480 271 510 229 490 8 517 0 497 572 0 553 570 0 505 0 601 1 577 9 547 9 526 591 0 572 590 1 580 0 608 0 584 10 606 1 583 612 0 592 620 0 615 0 616 0 592 11 660 17 635 671 23 649 677 23 673 24 672 21 646 12 705 0 678 741 0 717 741 0 684 0 795 8 764 13 767 12 738 792 8 766 792 8 787 8 806 0 775 72 14 959 54 923 982 47 950 979 49 985 44 984 41 946 15 962 75 925 996 49 963 996 47 998 49 999 50 960 16 1085 132 1044 1091 101 1055 1090 98 1095 96 1094 102 1051 17 1283 219 1234 1332 186 1288 1335 187 1342 181 1338 187 1286 18 1320 260 1270 1357 51 1312 1360 62 1368 42 1368 52 1315 19 1416 327 1363 1418 609 1371 1422 614 1431 610 1429 571 1373 20 1705 445 1640 1708 630 1652 1708 633 1707 641 1700 579 1634 21 1774 243 1707 1828 430 1767 1834 420 1809 384 1803 372 1733 22 1858 14 1787 1888 106 1825 1895 103 1879 63 1872 57 1799 23 3608 190 3471 3751 254 3628 3751 252 3777 270 3742 262 3596 24 3611 7 3474 3753 0 3629 3753 0 3778 0 3743 1 3597 (a) Para aquellos niveles de cálculo para los cuales existe un factor de escala calculado se escalan las frecuencias ( esc) multiplicando las frecuencias () por este factor (cada nivel teórico tiene uno propio) para corregir sobreestimación producida de manera general en el cálculo teórico. Tabla A.I.4. Frecuencias de vibración del sistema escuaramida. B3LYP/6-31G B3LYP/6-311++G(d,p) B3LYPGD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/aug-cc-pVTZ Modos / cm-1 I /km·mol1  esc(a) / cm-1 / cm-1 I /km·mol1  esc (a)/ cm-1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1  esc(a) / cm-1 1 112 0 108 107 0 104 108 0 104 0 112 0 107 2 206 7 198 202 0 196 201 0 198 1 199 1 191 3 219 2 210 206 5 200 204 6 202 2 207 4 199 4 239 1 230 248 2 240 247 2 246 2 245 2 235 5 293 2 282 289 86 279 288 84 293 9 293 17 281 6 323 0 311 304 22 294 303 25 365 95 328 101 315 7 454 73 437 314 393 303 313 394 383 196 337 353 324 8 495 0 477 437 5 423 437 5 478 316 452 10 435 9 531 473 511 462 87 446 462 86 483 67 469 101 450 10 560 0 538 590 0 571 589 1 573 5 605 4 582 11 589 256 566 598 5 578 596 4 589 3 606 1 582 12 618 1 595 618 2 598 627 2 622 4 623 2 598 13 683 4 657 681 10 659 688 10 682 8 683 8 656 14 693 0 667 737 6 713 737 6 718 0 738 5 709 15 726 6 699 762 0 737 761 0 735 5 809 0 777 16 946 1 910 958 1 926 956 1 960 0 961 0 924 17 959 1 923 959 1 927 959 1 965 0 963 0 926 18 1032 73 993 1034 69 1000 1029 68 1037 66 1038 64 997 19 1286 21 1237 1269 23 1227 1270 19 1281 25 1277 23 1227 20 1305 0 1255 1287 0 1244 1287 0 1297 0 1295 0 1244 21 1469 456 1413 1424 441 1377 1430 454 1438 406 1439 423 1383 22 1661 483 1598 1630 97 1576 1630 94 1638 148 1635 163 1571 23 1691 349 1627 1643 259 1588 1642 264 1655 248 1651 242 1586 24 1716 392 1651 1695 827 1639 1696 841 1699 753 1694 733 1628 25 1762 127 1695 1809 410 1749 1816 398 1796 359 1788 345 1719 73 26 1857 7 1787 1869 172 1807 1877 164 1862 115 1857 94 1784 27 3609 142 3472 3577 118 3459 3579 116 3588 110 3586 116 3446 28 3612 40 3475 3579 29 3461 3580 28 3589 30 3587 30 3447 29 3734 46 3592 3688 31 3566 3690 54 3701 32 3703 29 3559 30 3734 23 3593 3688 56 3566 3690 32 3702 52 3703 58 3559 (a) Para aquellos niveles de cálculo para los cuales existe un factor de escala calculado se escalan las frecuencias ( esc) multiplicando las frecuencias () por este factor (cada nivel teórico tiene uno propio) para corregir sobreestimación producida de manera general en el cálculo teórico. Tabla A.I.5. Frecuencias de vibración del sistema tioescuaramida. B3LYP/6-31G B3LYP/6-311++G(d,p) B3LYPGD3BJ/6311++G(d,p) B2LYPD3/6311G++(d,p) B2LYPD3/aug-cc-pVTZ Modos / cm-1 I /km·mol1  esc (a)/ cm-1 / cm-1 I /km·mol1  esc(a) / cm-1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1 / cm-1 I /km·mol1  esc(a) / cm-1 1 87 0 84 84 0 81 86 0 83 0 85 1 81 2 148 2 142 149 0 144 148 0 147 0 128 22 123 3 170 6 163 166 32 160 162 35 158 8 148 14 142 4 195 0 188 174 36 168 170 38 196 0 162 51 155 5 243 4 234 198 0 192 198 0 235 0 193 10 186 6 391 0 376 239 263 231 236 331 341 158 213 283 205 7 468 34 450 242 104 234 241 35 364 356 238 4 229 8 495 0 476 481 1 465 483 1 475 71 492 0 473 9 496 3 477 485 20 469 484 19 491 21 495 10 476 10 523 186 503 505 2 488 511 2 508 2 508 1 489 11 530 1 510 537 0 519 534 0 518 0 546 0 525 12 605 0 582 550 0 532 554 0 552 0 551 0 529 13 640 0 616 563 6 545 562 7 556 44 576 5 553 14 647 512 623 634 0 613 634 0 634 0 632 0 608 15 689 0 663 726 1 703 728 1 716 0 735 0 706 16 874 12 841 887 8 857 888 5 890 6 886 1 851 17 886 1 852 887 3 858 889 2 891 2 890 6 856 18 1009 29 971 1002 25 969 996 23 1008 17 1004 17 965 19 1180 281 1135 1172 245 1133 1177 247 1192 212 1180 210 1134 20 1228 200 1181 1207 195 1168 1207 194 1220 168 1213 173 1165 21 1358 199 1306 1351 254 1306 1356 328 1362 195 1359 228 1306 22 1406 328 1353 1401 425 1354 1399 441 1416 397 1410 392 1355 23 1509 382 1451 1457 469 1409 1461 395 1467 473 1471 460 1413 24 1685 20 1621 1618 16 1565 1618 19 1631 7 1624 13 1560 25 1694 289 1630 1638 300 1584 1638 303 1650 269 1643 286 1579 26 1783 508 1715 1754 496 1696 1759 483 1759 471 1760 484 1692 27 3582 202 3446 3567 136 3450 3568 128 3576 62 3575 98 3436 28 3582 71 3446 3568 98 3450 3569 103 3576 158 3576 145 3437 29 3726 3 3585 3706 22 3583 3708 22 3711 20 3722 20 3577 30 3728 115 3586 3708 128 3585 3710 130 3712 106 3724 128 3579 80 ANEXO II. Propiedades topológicas. Tabla A.II.1. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el confórmero syn-syn del ácido escuárico. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,3156 -0,8467 -0,4820 0,1184 4,0709 -0,3301 C2-C3 0,2633 -0,6168 -0,3035 0,0746 4,0684 -0,2288 O4-C3 0,4174 -0,0222 -1,4076 0,7011 2,0077 -0,7066 C1-C5 0,2633 -0,6168 -0,3035 0,0746 4,0684 -0,2288 C3-C5 0,2378 -0,5036 -0,2446 0,0594 4,1178 -0,1852 C5-O6 0,4174 -0,0222 -1,4076 0,7010 2,0079 -0,7066 C1-O7 0,3028 -0,2800 -0,8141 0,3720 2,1884 -0,4420 O7-H8 0,3635 -0,2536 -0,7729 0,0695 11,1177 -0,7034 O9-C2 0,3028 -0,2800 -0,8141 0,3720 2,1884 -0,4420 O9-H10 0,3635 -2,5355 -0,7729 0,0695 11,1177 -0,7034 Tabla A.II.2. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el confórmero syn-anti del ácido escuárico. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,3204 -0,8861 -0,4548 0,1166 3,9005 -0,3382 C2-C3 0,2672 -0,6317 -0,3148 0,0784 4,0151 -0,2364 O4-C3 0,4129 -0,0609 -1,3768 0,6808 2,0223 -0,6960 C1-C5 0,2621 -0,6112 -0,3001 0,0737 4,0736 -0,2265 C3-C5 0,2367 -0,4956 -0,2432 0,0595 4,0853 -0,1837 C5-O6 0,4178 -0,0251 -1,4092 0,7015 2,0088 -0,7078 C1-O7 0,3089 -0,2915 -0,8380 0,3825 2,1908 -0,4554 O7-H8 0,3612 -2,5496 -0,7702 0,0664 11,5994 -0,7038 O9-C2 0,3048 -0,2914 -0,8204 0,3738 2,1948 -0,4466 O9-H10 0,3590 -2,5489 -0,7666 0,0647 11,8467 -0,7019 81 Tabla A.II.3. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace el confórmero anti-anti del ácido escuárico. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,3215 -0,8988 -0,4547 0,1150 3,9539 -0,3397 C2-C3 0,2691 -0,6432 -0,3170 0,0781 4,0593 -0,2389 O4-C3 0,4135 -0,0592 -1,3799 0,6825 2,0218 -0,6973 C1-C5 0,2691 -0,6432 -0,3170 0,0781 4,0593 -0,2389 C3-C5 0,2390 -0,5053 -0,2481 0,0609 4,0746 -0,1872 C5-O6 0,4135 -0,0592 -1,3799 0,6825 2,0218 -0,6973 C1-O7 0,3111 -0,2967 -0,8462 0,3860 2,1922 -0,4602 O7-H8 0,3585 -2,5412 -0,7647 0,0647 11,8184 -0,7000 O9-C2 0,3111 -0,2967 -0,8462 0,3860 2,1922 -0,4602 O9-H10 0,3585 -2,5412 -7,6465 0,0647 118,2205 -0,6990 Tabla A.II.4. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para la escuaramida. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,3095 -0,8260 -0,4279 0,1107 3,8654 -0,3172 C2-C3 0,2661 -0,6250 -0,3106 0,0772 4,0233 -0,2334 O4-C3 0,4099 -0,0885 -1,3553 0,6657 2,0359 -0,6887 C1-C5 0,2661 -0,6250 -0,3011 0,0772 3,9003 -0,2334 C3-C5 0,2414 -0,5148 -0,2526 0,0619 4,0808 -0,1906 C5-O6 0,4099 -0,0885 -1,3553 0,6666 2,0332 -0,6887 C2-N7 0,3187 -0,8862 -0,6648 0,2220 2,9946 -0,4432 N7-H8 0,3382 -1,6568 -0,5190 0,0524 9,9084 -0,4655 N7-H9 0,3395 -1,6248 -0,5162 -0,0550 -9,3855 -0,4612 N10-C10 0,3187 -0,8862 -0,6648 0,2216 3,0000 -0,4432 N10-H11 0,3395 -1,6248 -0,5163 0,0550 9,3873 -0,4612 N10-H12 0,3382 -1,6568 -0,5190 0,0523 9,9235 -0,4666 82 Tabla A.II.5. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para la tioescuaramida. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,3053 -0,7999 -0,4020 0,1010 3,9802 -0,3010 C2-C3 0,2834 -0,7099 -0,3438 0,0832 4,1347 -0,2606 C1-C4 0,2830 -0,7010 -0,3437 0,0831 4,1360 -0,2606 C3-C4 0,2589 -0,5899 -0,2867 0,0694 4,1293 -0,2171 N5C2 0,3288 -0,8996 -0,8341 0,3046 2,7383 -0,5295 H7-N5 0,3449 -1,8348 -0,5668 0,0540 10,4885 -0,5128 H6 N5 0,3403 -1,8275 -0,5569 0,0500 11,1291 -0,5069 C1-N8 0,3289 -0,8984 -0,8347 0,3051 2,7361 -0,5297 N8-H9 0,3448 -1,8339 -0,5665 0,0540 10,4927 -0,5125 N8-H10 0,3404 -1,8278 -0,5570 0,0500 11,1333 -0,5069 S11-C3 0,2727 0,0188 -0,5597 0,2822 1,9833 -0,2775 C4-S12 0,2273 0,0189 -0,0597 0,2822 0,2116 -0,2775 Tabla A.II.6. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el dímero formado a partir de dos moléculas de ácido escuárico en conformación syn-syn. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C5-C3 0,2406 -0,5153 -0,2500 0,0606 4,1255 -0,1894 C1-C2 0,3110 -0,8247 -0,4346 0,1142 3,8050 -0,3204 C3-C4 0,2664 -0,6321 -0,3081 0,0750 4,1065 -0,2330 C3-C2 0,2664 -0,6321 -0,3081 0,0750 4,1065 -0,2330 C3-O4 0,4131 -0,0501 -1,3792 0,6835 2,0179 -0,6959 C5-C1 0,2664 -0,6321 -0,3081 0,0750 4,1066 -0,2330 O6-C5 0,4131 -0,0500 -1,3792 0,6834 2,0183 -0,6959 O7-C1 0,3095 -0,3119 -0,8343 0,3782 2,2062 0,4561 O7-H8 0,3476 -2,4664 -0,7481 0,0657 11,3792 -0,6823 C2-O9 0,3096 -0,3117 -0,8344 0,3783 2,2060 -0,4562 O9-H10 0,3476 -2,4665 -0,7481 0,0657 11,3806 0,6823 O16-C15 0,4100 -0,6825 -1,3592 0,6711 2,0254 -0,6881 014-C13 0,4100 -0,0689 -1,3587 0,6708 2,0257 0,6880 C11-C12 0,3095 -0,8193 -0,4288 0,1120 3,8286 -0,3168 H10-O14 0,0296 0,1078 -0,0236 0,0253 0,9324 0,0017 83 C15-C13 0,2499 -0,561189 -0,2671 0,0634 4,2123 0,2037 C13-C12 0,2700 -0,652604 -0,3156 0,0762 4,1406 0,2394 C12-O19 0,3110 0,291359 -0,8466 0,3869 2,1883 -0,4597 H8-O16 0,0296 0,10801 -0,0236 0,0253 0,9330 -0,0017 C15-C11 0,2700 -0,65268 -0,3156 0,0762 4,1407 -0,2394 O17-C11 0,3111 -0,29095 -0,8469 0,3871 2,1879 -0,4598 O17-H18 0,3613 -2,54717 -0,7705 0,0668 11,5287 -0,7036 O19-H20 0,3613 -2,5471 -0,7705 0,0668 11,5271 -0,7036 Tabla A.II.7. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el dímero formado a partir de dos moléculas de ácido escuárico en conformación syn-anti Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C2-C3 0,2709 -0,6468 -0,3206 0,0795 4,0349 -0,2412 C1-C2 0,3162 -0,8742 -0,4366 0,1090 4,0049 -0,3276 O7-C1 0,3127 -0,2704 -0,8597 0,3960 2,1707 -0,4636 C1-C5 0,2669 -0,6605 -0,3112 0,0761 4,0902 -0,2351 C5-C3 0,2445 -0,5310 -0,2581 0,0627 4,1182 -0,1954 C3-O4 0,3950 -0,0753 -1,2816 0,6314 2,0298 -0,6502 C5-O6 0,1668 -0,0589 -1,3959 0,6906 2,0213 -0,7053 O7-H8 0,3592 -2,5433 -0,7658 0,0650 11,7839 -0,7008 O9-C2 0,3234 -0,3440 -0,8868 0,4004 2,2148 -0,4864 O9-H10 0,3221 -2,2761 -0,6943 0,0626 11,0838 -0,6317 H20-O19 0,3221 -2,2761 -0,6943 0,0626 11,0840 -0,6317 O14-O4 0,0028 0,0110 -0,0013 0,0022 0,6058 -0,0006 C12-C13 0,2709 -0,6468 -0,3206 0,0795 4,0349 0,2412 C12-C11 0,3162 -0,8742 -0,4366 0,1090 4,0049 -0,3276 C11-017 0,3127 -0,2704 -0,8597 0,3960 2,1707 -0,4636 H10-O14 0,0496 0,15579 -0,0503 0,0446 1,1270 -0,0057 C15-C11 0,2669 -0,63605 -0,3112 0,0791 3,9352 -0,2351 C13-C15 0,2445 -0,53104 -0,2581 0,0627 4,1184 -0,1954 O14-C13 0,3950 -0,07527 -1,2816 0,6314 2,0298 -0,6502 O16-C15 0,4167 -0,058877 -1,3959 0,6906 2,0213 -0,7053 H18-O17 0,3592 -2,54328 -0,7658 0,0650 11,7839 -0,7008 O4-H20 0,0496 0,15578 -0,0503 0,0446 1,1270 -0,0057 84 O19-C12 0,3233 -0,34399 -0,8897 0,4004 2,2221 -0,4864 Tabla A.II.8. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el dímero formado a partir de dos moléculas de ácido escuárico en conformación anti-anti. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C3-C5 0,2406 -0,5151 -0,2500 0,0606 4,1256 -0,1894 C2-C3 0,2688 -0,6396 -0,3158 0,0780 4,0509 -0,2379 C2-C1 0,3109 -0,8243 -0,4344 0,1142 3,8042 -0,3203 C3-C2 0,2663 -0,6321 -0,3081 0,0750 4,1064 -0,2330 O4-C3 0,4132 -0,0490 -1,3800 0,6839 2,0179 -0,6961 C5-C1 0,2663 -0,6321 -0,3080 0,0750 4,1065 0,2330 C5-O6 0,4131 -0,0494 -1,3796 0,6836 2,0180 -0,6960 C1-O7 0,3095 -0,3117 -0,8345 0,0378 22,0767 -0,4562 O7-H8 0,3476 -2,4667 -0,7482 0,0658 11,3795 -0,6824 O9-C2 0,3095 -0,3117 -0,8342 0,3782 2,2060 -0,4561 O9-H10 0,3477 -2,4676 -0,7484 0,0658 11,3825 -0,6827 O16-C15 0,4100 -0,0686 -1,3589 0,6709 2,0255 -0,6881 O14-C13 0,4100 -0,0691 -1,3587 0,6707 2,0258 -0,6879 C12-C11 0,3095 -0,8194 -0,4289 0,1120 3,8288 -0,3169 H10-O14 0,0296 0,1078 -0,0236 0,0253 0,9325 -0,0017 C13-C15 0,2499 -0,5613 -0,2617 0,0634 4,1262 -0,2038 C13-C12 0,2699 -0,652419 -0,3155 0,0762 4,1404 -0,2393 O19-C12 0,3111 -0,29089 -0,8698 0,3871 2,2468 -0,4599 H8-O16 0,0297 0,10816 -0,0237 0,0254 0,9336 -0,0017 C15-C11 0,2700 -0,65268 -0,3156 0,0762 4,1408 -0,2394 C11-O17 0,3111 -0,2909 -0,8469 0,3871 2,1879 -0,4598 O17-H18 0,3613 -2,5469 -0,7704 0,0668 11,5274 -0,7036 O19-H20 0,3613 -2,5468 -0,7703 0,0668 11,5266 -0,7035 Tabla A.II.9. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,3069 -0,8150 -0,4196 0,1079 3,8879 -0,3117 C2-C3 0,2688 -0,6396 -0,3158 0,0780 4,0509 -0,2379 85 O4-C3 0,4066 -0,1131 -1,3331 0,6524 2,0433 -0,6807 C1-C5 0,2688 -0,6396 -0,3158 0,0780 4,0508 -0,2379 C3-C5 0,2453 -0,5326 -0,2602 0,0635 4,0959 -0,1967 C5-O6 0,4066 -0,1131 -1,3331 0,6524 2,0434 -0,6807 C2-N7 0,3214 -0,8892 -0,6781 0,2279 2,9753 -0,4502 N7-H9 0,3396 -1,6391 -0,5183 0,0543 9,5504 -0,4640 H8-N7 0,3381 -1,6707 -0,5209 0,0516 10,0903 -0,4693 C1-N10 0,3214 -0,8891 -0,6782 0,2279 2,9753 -0,4502 N10-H11 0,3396 -1,6309 -0,5183 0,0543 9,5507 -0,4640 N10-H12 0,3381 -1,6707 -0,5209 0,0516 10,0905 -0,4693 H15-O4 0,0155 0,0526 -0,0101 0,0116 0,8683 -0,0015 H15-O13 0,3631 -2,504217 -0,7734 0,0737 10,4970 -0,6997 H14-O6 0,0155 0,05259 -0,1009 0,0116 8,6826 -0,0015 H14-O13 0,3631 -2,50419 -0,7734 0,0737 10,4967 -0,6997 Tabla A.II.10. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado B. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C2-C3 0,2672 -0,6303 -0,3134 0,0779 4,0222 -0,2355 O4-C3 0,4075 -0,1101 -1,3380 0,6552 2,0420 -0,6828 C1-C5 0,2672 -0,6302 -0,3133 0,0779 4,0223 -0,2354 C3-C5 0,2123 -0,5178 -0,2547 0,0626 4,0667 -0,1921 C5-O6 0,4075 -0,1099 -1,3380 0,6553 2,0419 -0,6827 C2-N7 0,3217 -0,8839 -0,6820 0,2305 2,9586 -0,4515 N7-H8 0,3391 -1,6561 -0,5201 0,0530 9,8063 -0,4671 N7-H9 0,0337 -1,6925 -0,5271 0,0520 10,1412 -0,4751 C1-N10 0,3217 -0,8832 -0,6828 0,2310 2,9558 -0,4518 N10-H11 0,3372 -1,6936 -0,5273 0,0520 10,1491 -0,4754 N10-H12 0,3391 -1,6566 -0,5202 0,0530 9,8114 -0,4672 H14-O13 0,3639 -2,5301 -0,7738 0,0071 109,5258 -0,7032 H15-O13 0,3638 -2,53006 -0,7738 0,0707 10,9526 -0,7032 H9-O13 0,0166 0,060784 -0,0110 0,0131 0,8385 -0,0021 86 Tabla A.II.11. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para el agregado de escuaramida con una molécula de agua denominado agregado C. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,3058 -0,8121 -0,4148 0,1059 3,9168 -0,3089 C2-C3 0,2694 -0,6419 -0,3188 0,0791 4,0276 -0,2396 C3-O4 0,4084 -0,1189 -1,3407 0,6555 2,0452 -0,6852 C1-C5 0,2667 -0,6270 -0,3106 0,0769 4,0389 -0,2337 C5-C3 0,2476 -0,5441 -0,2646 0,0643 4,1155 -0,2003 O6-C5 0,3995 -0,1365 -1,2919 0,6289 2,0543 -0,6630 C2-N7 0,3198 -0,8768 -0,6769 0,2289 2,9573 -0,4481 N7-H8 0,3382 -1,6628 -0,5198 0,0521 9,9859 -0,4678 H9-N7 0,3395 -1,6302 -0,5169 0,0547 9,4520 -0,4622 N10-C1 0,3273 -0,9167 -0,6924 0,2316 2,9893 -0,4608 H11-N10 0,3401 -1,6248 -0,5167 0,0552 9,3537 -0,4614 H12-N10 0,3265 -1,7234 -0,5252 0,0472 11,1343 -0,4780 H12-O13 0,0275 0,1009 -0,0212 0,0232 0,9135 -0,0020 H14-O6 0,0311 0,1060 -0,0247 0,0256 0,9648 -0,0009 H14-O13 0,3457 -2,4264 -0,7421 0,0678 10,9508 -0,6744 H15-O13 0,3668 -2,5124 -0,7777 0,0748 10,4006 0,7029 Tabla A.II.12. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para para el agregado de tioescuaramida con una molécula de agua denominado agregado A. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,2972 -0,7748 -0,3887 0,0975 3,9865 -0,2912 C2-C3 0,2736 -0,6622 -0,3280 0,0812 4,0387 -0,2467 C1-C4 0,2817 -0,7067 -0,3478 0,0857 4,0574 -0,2623 C3-C4 0,2580 -0,5826 -0,2887 0,0715 4,0360 -0,2171 N5-C2 0,3324 -0,9145 -0,7247 0,2481 2,9215 -0,4767 H7-N5 0,3403 -1,6398 -0,5186 0,0543 9,5431 -0,4643 H6-N5 0,3212 -1,7155 -0,5216 0,0463 11,2543 -0,4752 O13-H6 0,0328 0,1130 -0,0268 0,0275 0,9740 0,0007 N8-C1 0,3264 -0,8724 -0,7164 0,2492 2,8753 -0,4673 H9-N8 0,3401 -1,6589 -0,5215 0,0534 9,7714 0,4681 N8-H10 0,3358 -1,6845 -0,5209 0,0499 10,4390 -0,4710 87 C3-S11 0,2261 -0,1110 -0,5254 0,2488 2,1115 -0,2766 H14-S11 0,0244 0,0500 -0,0138 0,0131 1,0484 0,0006 C4-S12 0,2270 -0,0483 -0,5421 0,2650 2,0455 -0,2771 O13-H14 0,3447 -2,3837 -0,7369 0,0705 10,4525 -0,6664 H15-O13 0,3658 -2,50666 -0,7780 0,0742 10,4896 0,7008 Tabla A.II.13. Propiedades topológicas (en a.u.) de la distribución de la densidad electrónica en los puntos críticos de enlace para para el agregado de tioescuaramida con una molécula de agua denominado agregado B. Enlace ρ(r) ∆2ρ (r) V (r) G (r) |V(r)|/G(r) H(r)=-K C1-C2 0,2998 -0,7886 -0,3962 0,0995 3,9808 -0,0297 C2-C3 0,2789 -0,6916 -0,3407 0,0839 4,0607 0,2568 C1-C4 0,2789 -0,6914 -0,3406 0,0839 4,0610 -0,2567 C3-C4 0,2542 -0,5634 -0,2811 0,0701 4,0081 -0,2110 N5-C2 0,3289 -0,8879 -0,7210 0,2495 2,8897 -0,4715 H6-N5 0,3371 -1,6799 -0,5215 0,0508 10,2721 -0,4707 H7-N5 0,3371 -1,7144 -0,5300 0,0507 10,4572 -0,4793 C1-N8 0,3290 -0,8869 -0,7222 0,2502 2,8862 -0,4719 N8-H10 0,3372 -1,6808 -0,5217 0,0508 10,2782 -0,4710 O13-H9 0,0169 0,0619 -0,0112 0,0133 0,8401 0,0021 H9-N8 0,0337 -1,7169 -0,5306 0,0507 10,4730 -0,4799 O13-H7 0,0167 0,0610 -0,0110 0,0131 0,8390 0,0021 S11-C3 0,2272 -0,06189 -0,5402 0,2624 2,0590 -0,2778 H14-O13 0,2273 0,03789 -0,5403 0,2624 2,0591 -0,2779 C4-S12 0,3636 -2,5301 -0,7732 0,0703 10,9947 -0,7028 O13-H15 0,3636 -2,5302 -0,7732 0,0703 10,9934 -0,7029